2004.05.18. – А.В.Зродников, Л.А.Кочетков, В.А.Сидоренко. АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ 50 ЛЕТ
«Я думаю, что не будет чересчур смелым прогнозом сказать, что техника будущего будет рассматривать уголь, дерево, нефть, как источник сырья для синтеза, а энергетика перейдёт на атомную энергию и очень возможно, что о сжигании угля, торфа и пр. в топках будут говорить, как о варварстве, и это будет запрещено».
Из письма П.Л. Капицы Первому заместителю Председателя СНК СССР В.М.Молотову 18 декабря 1945 г.
27 июня 2004 года исполняется 50 лет со дня пуска в СССР Первой в мире атомной электростанции.
Сооруженная под Москвой, в г. Обнинске, на территории Лаборатории «В», ныне – Государственный Научный Центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, небольшая по мощности атомная электростанция стала символом мирного использования атомной энергии.
Большой политический резонанс был не единственным результатом создания Первой АЭС – она явилась мощным стимулом разработки и реализации программ по созданию АЭС во многих странах. Мировая общественность очень высоко оценила этот очередной успех СССР в деле использования атомной энергии, признав приоритет нашей страны в новой отрасли энергетики, а 27 июня 1954 г. стал Днём рождения этой отрасли.
Ещё во время войны идеи использования ядерной энергии в мирных целях настойчиво высказывают академики С.И.Вавилов и П.Л.Капица. В декабре 1946 года выходит Постановление СМ СССР «О развитии НИР по изучению атомного ядра и использованию ядерной энергии в технике, химии, медицине и биологии». Однако по-настоящему целенаправленная работа над проектами энергетических реакторных установок началась после успешного испытания отечественного ядерного оружия в 1949 г. Научное руководство этими работами возглавил руководитель атомного проекта страны, академик И.В. Курчатов. Административное руководство возглавляли руководитель Спец. комитета Л.П.Берия и руководитель Первого Главного управления при СМ СССР, Б.Л.Ванников.
Работам по созданию Первой в мире АЭС был задан почти тот же бурный темп, что и разработке ядерного оружия. Однако научно-технические проблемы, связанные с разработкой и сооружением первенца атомной энергетики, оказались намного сложнее, чем это представлялось его создателям в начале пути. Правительству пришлось дважды переносить срок пуска Первой АЭС, и всё же от выпуска первого Постановления Министерства СМ СССР (май 1950 г.) о сооружении объекта «В-10», как именовалась тогда стройка в будущем городе Обнинске, до энергетического пуска Первой АЭС прошло только четыре года.
В процессе проектирования и сооружения установки помогали:
приобретенный опыт при разработке и сооружении первых промышленных реакторов и первого исследовательского реактора «МР»;
постоянное внимание к проблемам проектирования и создания АЭС лично И.В.Курчатова и привлечение им к разрешению этих проблем ведущих ученых;
жесткий контроль со стороны Первого Главного управления при СМ СССР (Б.Л.Ванников, А.П.Завенягин, Е.П.Славский), а затем Министерства среднего машиностроения (В.А.Малышев);
практическое отсутствие проблемы финансирования;
перевод к моменту начала пуско-наладочных работ на установке из Челябинска-40 группы опытных сотрудников, включая первого начальника АЭС Н.А Николаева.
Несмотря на кажущуюся простоту инженерных решений по реакторной установке «АМ» («атом мирный» – так назывался реактор Первой в мире АЭС) и относительно невысокие параметры пара (давление – 1,2 МПа и температура перегрева – 270°С), разработчики встретились с рядом трудных задач; особенно трудными среди них были проблемы ТВЭЛ и физических расчётов.
К разработке ТВЭЛ были привлечены 5 организаций, которые разрабатывали около 10 вариантов ТВЭЛ в рамках геометрии, заданной Главным Конструктором. Решение об окончательном выборе варианта для их изготовления на заводе (вариант Лаборатории «В») состоялось лишь 25 сентября 1953 г. – за 7 месяцев до пуска реактора Первой АЭС. За это время необходимо было подготовить новый цех на Электростальском Машиностроительном заводе, освоить производство и изготовить 514 ТВЭЛ, проверить их качество, передать на Московский завод ЭЗХМ, где затем будут изготовлены и отправлены в Обнинск 128 технологических каналов (топливных сборок). Потребовался воистину героический труд коллективов заводов и ФЭИ, чтобы топливные сборки изготовить до мая 1954 г.
Не менее драматическая ситуация складывалась и с физическим обоснованием реакторной установки. Для своевременного изготовления ядерного топлива Министерство требовало срочно определить необходимое количество ядерного топлива и его обогащение. Однако скудные экспериментальные данные по важнейшим константам, отсутствие достоверных проверенных методик расчёта не позволяли расчетчикам во главе с М.Е.Минашиным назвать требуемые параметры с необходимой точностью. В дополнение к этим волнениям, в результате выполненных физических расчетов была выявлена потенциальная опасность неуправляемого разгона (быстрого увеличения мощности) реактора при попадании в его графитовую кладку аварийной воды при потере герметичности трубок каналов, правда – при гипотетическом предположении мгновенного и гомогенного распределения аварийной воды во всей активной зоне, вне зависимости от места течи. Потребовались многочисленные обсуждения этой ситуации, чтобы в очень сжатые сроки найти удовлетворительное решение этой проблемы.
К счастью, ни одна из названных проблем не привела к аварийным ситуациям или даже к трудностям во время пуска и эксплуатации Первой АЭС. Однако других проблем возникло предостаточно, и был момент, когда само существование Первой АЭС в том виде как она была сооружена оказалось под вопросом. Главные из них – низкое качество топливных каналов и многочисленные течи воды в раскаленную до 700°С графитовую кладку реактора и низкое качество контролирующей работу реактора аппаратуры, приводящее к многочисленным «ложным» остановкам реактора. Причиной течей была коррозия под напряжением. Течи воды приводили к резкому увеличению содержания в газе графитовой кладки радиолитических кислорода и водорода, создавая опасность взрыва «гремучки». Потребовалось около четырёх месяцев для доработок и усовершенствований, в результате которых работа реактора была стабилизирована и установка 25 октября 1954 года выведена на проектую мощность.
В дальнейшем реакторная установка наряду с утилизацией вырабатываемой тепловой энергии стала использоваться в исследовательских целях. Этому способствовали как экспериментальные устройства, предусмотренные в проекте, так и большое количество вновь созданных петлевых установок. Всего за время существования Первой АЭС на ней было создано 18 петлевых установок. На них – в большинстве случаев впервые в отечественной практике – для обоснования проектов будущих АЭС и установок специального назначения (блоки Белоярской АЭС, Билибинской АТЭЦ, транспортабельная АЭС – ТЭС-3, ледокол «Ленин», реактор космической установки ТОПАЗ и др.) были испытаны различные режимы работы. С первых дней эксплуатации АЭС на её реакторе было организовано производство разнообразной изотопной продукции, проводились нейтронно-физические исследования и исследования по физике твердого тела.
Конечно, при создании Первой АЭС и при её эксплуатации не удалось избежать и многочисленных дефектов оборудования и ошибок персонала, но за все эти годы не было случая опасного переоблучения персонала сверх установленных норм, окружающая местность, в том числе город, расположенный в 1,5-2,0 км от реактора, не подвергались радиационному загрязнению выше существующего природного фона.
Реакторная установка Первой АЭС находилась в эксплуатации 48 лет. 29 апреля 2002 года реактор Первой в мире АЭС был остановлен, на этот раз – навсегда. На нём, в соответствии с приказом Министра, начались подготовительные работы по выводу его из эксплуатации. В сентябре 2002 г. из него была выгружена последняя топливная сборка. Впереди большой объём работ по приведению установки в ядерно- и радиационно- безопасное состояние.
Итак, Первая в мире АЭС закончила свою активную жизнь. Она стала первопроходцем в использовании нового вида энергии – ядерной энергии – для нужд энергетики. Её опыт оказался очень востребованным при разработке программ и проектов в сфере атомной энергетики как в нашей стране, так и за рубежом. На Первой АЭС прошли стажировку будущие эксплуатационники новых АЭС, ледокола «Ленин», первые команды атомных подводных лодок, специалисты из ГДР, Китая, СРР. ЧССР.
Вслед за Первой АЭС в 50-ые годы сооружаются АЭС: Calder Hall-1 (1956 г., Великобритания); Shippingport (1957 г., США); Сибирская (1958 г., СССР); G-2, Маркуль (1959 г., Франция). После накопления опыта эксплуатации первенцев атомной энергетики в СССР, США, странах Западной Европы были разработаны программы сооружения головных образцов будущих серийных энергоблоков.
В настоящее время в Российской Федерации эксплуатируются 30 блоков на 10 АЭС. Они обеспечивают производство около 16% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. В 2002 г. выработка электроэнергии на АЭС страны превысила уровень производства электроэнергии 1990 г. Отрасль первой добилась подобного успеха. В течение 2004 года ожидается ввод нового третьего блока ВВЭР-1000 на Калининской АЭС. Так что дело, начатое Первой АЭС в Обнинске, продолжается.
А.В.Зродников, Л.А.Кочетков (ГНЦ РФ – ФЭИ)
В.А.Сидоренко (РНЦ КИ)
(гор. газета "Вы и Мы" №18 (505) 15–21 мая 2004 г.)
