Obninsk NPP — sejarah loji tenaga nuklear pertama di dunia

Pada 27 Jun 1954, berhampiran Moscow, di bandar Obninsk, loji tenaga nuklear (NPP-1) pertama di dunia dengan kuasa berguna 5000 kW telah mula beroperasi.

Uranus ditemui pada tahun 1789 oleh ahli kimia Jerman Martin Klaproth dan dinamakan sempena planet Uranus. Beberapa dekad kemudian, pada Disember 1951, di EBR-I Experimental Breeder Reactor di Arco, Idaho, Amerika Syarikat, kuasa nuklear menghasilkan elektrik buat kali pertama—untuk menjalankan empat mentol lampu. Walau bagaimanapun, EBR-I tidak direka untuk menjana elektrik.

NPP-1 di Obninsk ialah loji tenaga nuklear pertama di dunia yang menghasilkan tenaga elektrik untuk kegunaan komersial.

Loji tenaga nuklear pertama di dunia

Dalam penciptaan yang pertama di dunia loji kuasa nuklear institut terkemuka, biro reka bentuk dan kilang USSR mengambil bahagian. Pengurusan saintifik masalah ini dijalankan oleh Institut Tenaga Atom (IAE) dan secara peribadi oleh ahli akademik I. V. Kurchatov. Sejak 1951, pengurusan saintifik dan teknikal telah diamanahkan kepada Institut Fizik dan Tenaga dan pengarahnya Profesor D. I. Blohintsev.

A. K.Krasin ialah timbalan pengarah pertama. Pembangunan elemen bahan api (rod bahan api) diketuai oleh V.A. Malykh. Reka bentuk reaktor itu dijalankan oleh pasukan yang diketuai oleh Academician N. A. Dolezhal dan pembantu terdekatnya P. I. Aleshenkov. Salah satu sistem yang paling penting - sistem kawalan dan perlindungan reaktor - telah dibangunkan di bawah pimpinan I. Ya. Emelyanov, ahli Akademi Sains USSR yang sepadan.

Pembinaan loji kuasa nuklear Obnisk pada tahun 1950-an

Pada Februari 1950, saintis mencadangkan untuk membina reaktor eksperimen di rantau Moscow untuk menjana 30,000 kW haba dan 5,000 kW elektrik. Majlis Menteri-menteri USSR meluluskan projek itu pada Mei 1950.

Pada akhir Disember 1950, reka bentuk reaktor dan loji kuasa haba telah dikeluarkan, dan pada akhir tahun berikutnya, reka bentuk terperinci dan pengeluaran peralatan bermula. Pembinaan bermula pada Julai 1951.

Reaktor saluran air-grafit telah dipilih untuk loji tenaga nuklear yang pertama. Di dalamnya, penyederhana adalah grafit, dan air berfungsi untuk menghilangkan haba yang dikeluarkan dalam unsur bahan api (dengan cara itu, ia juga mengambil bahagian dalam penyederhanaan neutron).

USSR. wilayah Kaluga. Obninsk. Reaktor loji tenaga nuklear pertama di dunia. Foto oleh TASS / Valentin Kunov

Struktur asas reaktor kuasa—struktur teknikal yang kompleks dan mahal—agak mudah.

Reaktor saluran air-grafit, leluhur loji kuasa nuklear pertama, terdiri daripada timbunan blok grafit yang ditembusi dengan lubang menegak. Lubang-lubang membentuk grid seragam. Ia mengandungi saluran bahan api dengan elemen bahan api dan peranti kawalan dan perlindungan (CPS).

Bungkusan grafit diletakkan di dalam ruang reaktor tertutup yang diisi dengan gas lengai. Ruang reaktor dibentuk oleh plat bawah di mana batu terletak, jaket sisi dan plat atas dengan bukaan sepadan dengan bukaan dalam batu.

Untuk mengeluarkan haba yang dikeluarkan dalam unsur bahan api NPP pertama, dua litar edaran telah disediakan.

Litar pertama dimeteraikan. Di dalamnya, air (penyejuk) disuap dari atas ke dalam setiap saluran bahan api, di mana ia dipanaskan, kemudian memasuki penukar haba - penjana stim, selepas penyejukan, di mana pam mengembalikannya ke reaktor.

Dalam litar kedua, dalam penjana stim, wap dijana yang memacu turbin konvensional.Oleh itu, reaktor tenaga menggantikan dandang stim loji kuasa haba. Oleh sebab itu, ia sering dipanggil loji kuasa nuklear penjanaan wap.

Gambar rajah struktur reaktor loji tenaga nuklear pertama

Kini peranti loji kuasa nuklear pertama kelihatan mudah dan biasa. Terutama untuk pakar. Tetapi hampir 70 tahun yang lalu, apabila ia dicipta, tidak ada analog, model atau bangku untuk menyemak hasil pengiraan.

Dan terdapat banyak soalan. Bagaimana untuk mengagihkan air dari litar utama ke semua 128 saluran bahan api dan empat lagi sel bahan api dari setiap saluran, dan bagaimana pengagihan ini akan berubah apabila kuasa saluran berubah (tidak dapat dielakkan semasa operasi)?

Bagaimanakah reaktor akan bertindak apabila terdapat sekali lagi perubahan yang tidak dapat dielakkan dalam ketumpatan air dalam saluran, terutamanya semasa pemanasan semasa permulaan dan penyejukan semasa penutupan, apabila reaktor beralih dari satu suapan ke suapan yang lain, dsb.?

Dengan permulaan operasi loji tenaga nuklear pertama, jawapan kepada ini dan banyak soalan lain telah diterima, yang mengesahkan sepenuhnya jangkaan saintis dan pemaju loji kuasa.

Penyelesaian yang terlibat dalam reka bentuk loji tenaga nuklear pertama ternyata sangat berjaya sehingga kini, selepas empat puluh tahun beroperasi, ia terus berjaya digunakan untuk eksperimen saintifik dan teknikal.

Pada tahun 1956, Calder Hall 1, stesen janakuasa nuklear komersial pertama, telah disambungkan ke grid kebangsaan British. Pada tahun 1958, loji kuasa nuklear komersial pertama di AS, Loji Kuasa Nuklear Shipport, dibuka. Pada tahun 1964, reaktor kuasa Perancis pertama EDF1 beroperasi di Chinon di Sungai Loire.

Selama kira-kira 4 tahun, sebelum pembukaan loji kuasa nuklear Siberia di Tomsk, Obninsk kekal sebagai satu-satunya reaktor nuklear di Kesatuan Soviet. Loji kuasa nuklear Soviet seterusnya yang akan disambungkan ke grid mereka ialah Loji Janakuasa Beloyarsk 100 MW No. 1 pada tahun 1964 (lihat — Loji kuasa nuklear Rusia).

Reaktor peringkat pertama RFN Beloyar dan RFN Bilibin adalah paling hampir dengan reaktor di Obninsk. Tetapi terdapat juga perbezaan asas. Di RFN Beloyarsk, pemanasan lampau nuklear wap digunakan buat kali pertama dalam amalan dunia.

Pengalaman mencipta dan satu dekad operasi reaktor saluran memungkinkan untuk membangunkan projek untuk reaktor kuasa siri RBMK (reaktor mendidih kuasa tinggi). Skim habanya adalah sama seperti reaktor dengan saluran air-grafit, tetapi unsur bahan api tidak berbentuk tiub, tetapi berbentuk rod, dengan lapisan aloi zirkonium, yang menyerap neutron dengan lemah.

18 batang bahan api tersebut digabungkan ke dalam pemasangan bahan api, yang dipasang di atas dalam tiub zirkonium, membentuk saluran bahan api. Peranti perlindungan dan kawalan berjalan dalam paip yang sama.

Reka bentuk saluran bahan api memungkinkan untuk memuat semula bahan api (menggunakan mesin khas) tanpa menutup reaktor, yang tidak dapat dielakkan untuk hampir semua jenis reaktor lain. Masa berjalan reaktor pada kuasa meningkat dan kecekapan penggunaan uranium sangat meningkat.

Gambar rajah struktur saluran air-grafit reaktor RBMK

RBMK pertama dengan kapasiti elektrik 1000 MW telah dipasang di Loji Kuasa Nuklear Leningrad, yang telah ditugaskan pada tahun 1973. Reaktor yang sama telah dipasang di Loji Kuasa Nuklear Chernobyl.

Pada akhir tahun 1983, RBMK-1500 pertama telah ditugaskan di RFN Ignalina. Oleh itu, dalam masa kurang daripada 30 tahun, kuasa unit reaktor telah meningkat 300 kali ganda. Satu RBMK-1500 mempunyai kapasiti yang sama seperti semua loji kuasa yang dibina di bawah pelan GOELRO. Reaktor Ignalina adalah yang paling berkuasa di dunia selama beberapa tahun.

Menurut Agensi Tenaga Atom Antarabangsa, kini terdapat 443 reaktor nuklear awam yang beroperasi di dunia, dengan 51 lagi dalam pembinaan.

Panel kawalan utama Obninsk NPP

RFN Obninsk telah ditutup dan ditamatkan pada April 2002, iaitu ia beroperasi selama 48 tahun tanpa insiden, iaitu 18 tahun lebih lama daripada yang dirancang, dan pada masa itu stesen itu hanya mempunyai satu baik pulih.

Kepentingan loji janakuasa nuklear pertama tidak boleh dipandang terlalu tinggi.Peranannya sangat besar dalam pembangunan tenaga nuklear, dalam mewajarkan penyelesaian teknikal yang dimasukkan dalam projek stesen seterusnya, dalam latihan kakitangan yang berkelayakan tinggi.

Pada tahun 2009, sebuah muzium tenaga nuklear telah ditubuhkan berdasarkan NPP Obninsk.