Obninski tuumaelektrijaam — maailma esimese tuumaelektrijaama ajalugu

27. juunil 1954 pandi Moskva lähedal Obninski linnas tööle maailma esimene tuumaelektrijaam (NPP-1) kasuliku võimsusega 5000 kW.

Uraani avastas 1789. aastal saksa keemik Martin Klaproth ja see sai nime planeedi Uraani järgi. Aastakümneid hiljem, 1951. aasta detsembris, toodeti USA-s Idaho osariigis Arcos asuvas EBR-I eksperimentaalses tõureaktoris tuumaenergia esimest korda elektrit – nelja lambipirni töötamiseks. EBR-I ei ole aga mõeldud elektri tootmiseks.

Obninskis asuv NPP-1 on maailma esimene tuumaelektrijaam, mis toodab elektrit kommertskasutuseks.

Maailma esimene tuumaelektrijaam

Maailma esimese loomisel tuumaelektrijaam osalesid NSV Liidu juhtivad instituudid, projekteerimisbürood ja tehased. Probleemi teadusliku juhtimisega tegeleb Aatomienergia Instituut (IAE) ja akadeemik I. V. Kurchatov isiklikult. Alates 1951. aastast on teaduslik-tehniline juhtimine usaldatud Füüsika ja Energeetika Instituudile ning selle juhile professor D. I. Blohintsevile.

A. K.Krasin on direktori esimene asetäitja. Kütuseelementide (kütusevardade) väljatöötamist juhtis V.A. Malykh. Reaktori projekteerimise viis läbi meeskond, mida juhtis akadeemik N. A. Dolezhal ja tema lähim assistent P. I. Aleshenkov. Üks olulisemaid süsteeme — reaktori juhtimis- ja kaitsesüsteem — töötati välja NSV Liidu Teaduste Akadeemia korrespondentliikme I. Ya. Emelyanovi juhtimisel.

Obniski tuumaelektrijaama hoone 1950. aastatel

1950. aasta veebruaris tegid teadlased ettepaneku ehitada Moskva oblastisse eksperimentaalne reaktor, mis toodab 30 000 kW soojust ja 5000 kW elektrit. NSVL Ministrite Nõukogu kiitis projekti heaks 1950. aasta mais.

1950. aasta detsembri lõpus avaldati reaktori ja soojuselektrijaama projekt ning järgmise aasta lõpus algas detailne projekteerimine ja seadmete tootmine. Ehitus algas juulis 1951.

Esimesse tuumajaama valiti vesi-grafiitkanali reaktor. Selles on moderaator grafiit ja vesi eemaldab kütuseelementides eralduva soojuse (muide, see osaleb ka neutronite modereerimises).

NSVL. Kaluga piirkond. Obninsk. Maailma esimese tuumaelektrijaama reaktor. Foto TASS / Valentin Kunov

Elektrireaktori põhistruktuur – keeruline ja kallis tehniline struktuur – on üsna lihtne.

Vesi-grafiitkanali reaktorid, esimese tuumaelektrijaama eelkäijad, koosnevad vertikaalsete aukudega läbistatud grafiitplokkide virnast. Avad moodustavad ühtlase ruudustiku. Need sisaldavad kütusekanaleid kütuseelementide ning juhtimis- ja kaitseseadmetega (CPS).

Grafiitpakend asetatakse suletud reaktoriruumi, mis on täidetud inertgaasiga. Reaktori ruumi moodustavad alumine plaat, millele toetub müüritis, külgsärg ja ülemine plaat, mille avaused vastavad müüritises olevatele avadele.

Esimese TEJ kütuseelementides eralduva soojuse eemaldamiseks oli ette nähtud kaks tsirkulatsiooniringi.

Esimene ahel on suletud. Selles juhitakse vesi (jahutusvedelik) ülalt igasse kütusekanalisse, kus see soojendatakse, seejärel siseneb pärast jahutamist soojusvahetisse - aurugeneraatorisse, milles pumbad tagastavad selle reaktorisse.

Teises ahelas, aurugeneraatoris, tekib aur, mis käitab tavalist turbiini, seega asendab energiareaktor soojuselektrijaama aurukatlat. Seetõttu nimetatakse seda sageli aurutootvaks tuumajaamaks.

Esimese tuumajaama reaktori ehitusskeem

Nüüd näeb esimese tuumajaama seade lihtne ja tavaline. Eriti spetsialistidele. Kuid peaaegu 70 aastat tagasi, kui see loodi, polnud analoogi, mudelit ega pinki, millelt arvutuste tulemusi kontrollida.

Ja küsimusi oli palju. Kuidas jaotada vett primaarringist kõigisse 128 kütusekanalisse ja igast kanalist veel nelja kütuseelemendini ning kuidas see jaotus muutub kanali võimsuse muutumisel (töötamise ajal vältimatu)?

Kuidas käitub reaktor, kui vee tiheduses kanalis on taas vältimatu muutus, eriti selle soojenemisel käivitamisel ja jahutamisel seiskamisel, kui reaktor läheb üle ühelt toitelt teisele jne?

Esimese tuumajaama töö alustamisega saadi neile ja paljudele teistele küsimustele vastused, mis kinnitasid täielikult teadlaste ja elektrijaamade arendajate ootusi.

Esimese tuumaelektrijaama projekteerimisel kaasatud lahendused osutusid nii edukateks, et ka praegu, pärast neljakümneaastast töötamist, kasutatakse seda jätkuvalt edukalt teaduslikeks ja tehnilisteks katseteks.

1956. aastal ühendati Calder Hall 1, esimene kaubanduslik tuumaelektrijaam, Suurbritannia riikliku võrguga. 1958. aastal avati USA esimene kaubanduslik tuumaelektrijaam Shipport Nuclear Power Plant. 1964. aastal töötas Loire’i jõe ääres Chinonis esimene Prantsuse elektrireaktor EDF1.

Umbes 4 aastat, enne Siberi tuumaelektrijaama avamist Tomskis, jäi Obninsk ainsaks tuumareaktoriks Nõukogude Liidus. Järgmine Nõukogude tuumaelektrijaam, mis ühendati nende võrguga, oli 100 MW Belojarski elektrijaam nr 1 1964. aastal (vt — Venemaa tuumaelektrijaamad).

Belojari TEJ esimese etapi ja Bilibini TEJ reaktorid olid Obninski reaktorile kõige lähemal. Kuid on ka põhimõttelisi erinevusi. Belojarski tuumaelektrijaamas kasutati esimest korda maailmapraktikas auru tuumaülekuumendust.

Kanalreaktorite loomise kogemus ja kümneaastane tegevus võimaldas välja töötada jadajõureaktori RBMK (suure võimsusega keevareaktori) projekti. Selle soojusskeem on sama, mis vesi-grafiitkanalitega reaktoritel, kuid kütuseelemendid ei ole torukujulised, vaid vardakujulised, vooderdatud tsirkooniumisulamist, mis neelab nõrgalt neutroneid.

18 sellist kütusevarrast ühendatakse kütusesõlmeks, mis on paigaldatud tsirkooniumtorusse, moodustades kütusekanali. Kaitse- ja juhtimisseadmed jooksevad samades torudes.

Kütusekanalite konstruktsioon võimaldab kütust (spetsiaalse masina abil) ümber laadida ilma reaktorit välja lülitamata, mis on peaaegu kõigi teiste reaktoritüüpide puhul vältimatu. Reaktori tööaeg võimsusel pikeneb ja uraani kasutamise efektiivsus suureneb oluliselt.

Kanali vesi-grafiitreaktori RBMK ehitusskeem

Leningradi tuumaelektrijaama paigaldati esimene RBMK elektrilise võimsusega 1000 MW, mis võeti kasutusele 1973. aastal. Samad reaktorid paigaldati ka Tšernobõli tuumaelektrijaama.

1983. aasta lõpus võeti Ignalina TEJ-s kasutusele esimene RBMK-1500. Seega on vähem kui 30 aastaga reaktorite ühikvõimsus kasvanud 300 korda. Üks RBMK-1500 on sama võimsusega kui kõik GOELRO plaani alusel ehitatud elektrijaamad. Ignalina reaktor oli mitu aastat maailma võimsaim.

Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri andmetel töötab maailmas praegu 443 tsiviilotstarbelist tuumareaktorit, millest veel 51 ehitatakse.

Obninski tuumaelektrijaama peamine juhtpaneel

Obninski TEJ suleti ja lõpetati 2002. aasta aprillis, st töötas 48 aastat ilma vahejuhtumiteta, mis on 18 aastat kauem kui algselt kavandatud ning selle aja jooksul tehti jaamas vaid üks kapitaalremont.

Esimese tuumajaama tähtsust on vaevalt võimalik üle hinnata.Selle roll on tohutu tuumaenergeetika arendamisel, järgmiste jaamade projektides sisalduvate tehniliste lahenduste põhjendamisel, kõrgelt kvalifitseeritud personali koolitamisel.

2009. aastal asutati Obninski TEJ baasil tuumaenergeetika muuseum.