Создатель первой в мире атомной электростанции. Первые электростанции в мире и в россии

Обнинская АЭС.

Шестьдесят лет назад в городе Обнинск Калужской области первая в мире атомная электростанция с реактором АМ-1 (Атом мирный) дала промышленный ток. Реактор АМ-1 представлял собой охлаждаемый водой под давлением графитовый реактор канального типа на тепловых нейтронах с трубчатыми твэлами. Тепловая мощность реактора составляла примерно 30 МВт. Электрическая мощность первой АЭС в разные годы была от 3 до 5 МВт, КПД доходил до 17%. Топливная загрузка – примерно 560 кг урана, обогащённого по урану-235 до 10 или 5%.

«Строительство первой промышленной атомной электростанции в СССР мощностью 5000 кВт было закончено в 1954 г., и 27 июня 1954 г. станция уже вырабатывала электрический ток за счёт энергии деления ядер урана», – говор ится в докладе , представленном Д. И. Блохинцевым и Н. А. Николаевым на Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в Женеве 8-20 августа 1955 года.

Схема реактора Первой АЭС. Фото: aes1.ru

Работа реактора Обнинской АЭС была остановлена 29 апреля 2002 г. из-за нерентабельности. «Станция была остановлена исключительно по экономическим соображениям, поскольку поддержание её в безопасном состоянии с каждым годом становилось все дороже и дороже», – сообщает сайт ГНЦ РФ – ФЭИ , в ведении которого в настоящее время находится первая АЭС. В настоящее время атомная станция является отраслевым мемориальным комплексом.

«Сейчас топливо выгружено, большая часть радиоактивного оборудования вывезена, но графит реактора остался. Пока не понятно, что лучше: вывозить реакторный графит или оставить его на месте, – рассказал Михаил Жайдин, научный руководитель Отраслевого мемориального комплекса «Первая в мире атомная электростанция» в телефонном интервью «Беллоне.Ру», – Вопрос работ по выводу из эксплуатации всё ещё остаётся в тени, это не вопрос к музею АЭС. Есть разные идеи – например, сохранить первую АЭС как музей. Но это должно решать Правительство. Ведь не существует нормативных документов, позволяющих радиационно-опасным объектам функционировать как музеи. Сейчас АЭС находится на балансе ФЭИ. Вопрос в том, кто далее будет содержать АЭС-музей, кто будет платить за это».

Гонка за «мирным атомом»

Тема «мирного атома» в середине 1950-х годов стала одним из горячих вопросов противостояния СССР и США. В 1953 году президент США Дуайт Эйзенхауэр (Dwight D. Eisenhower) выступил на Генеральной Ассамблее ООН с речью «Atoms for Peace», в которой провозгласил начало мирного использования атомной энергии в США. Во многом программа «Atoms for Peace» носила пропагандистский характер, одной из её целей было оправдания растущих военных расходов. Советский «Мирный атом» воплотился в Обнинской АЭС, которая стала использоваться для пропаганды миролюбивого курса и технических достижений социализма.

Фото: aes1.ru

«Атом мирный» в череде военных реакторов

В 1954 году в СССР в эксплуатации находилось довольно много ядерных реакторов. На комбинате «Маяк» в Челябинской области работали пять уран-графитовых реакторов: А (с 1948 года), АИ (с 1951 г.), АВ-1 (с 1950 г.), АВ-2 (с 1951 г.), АВ-3 (с 1952 г.). По компоновке и основным инженерным решениям эти реакторы были близки к обнинскому АМ-1: графитовая кладка, технологические каналы, вертикальная активная зона. Тепловая мощность этих реакторов достигала сотен МВт и превосходила мощность «Атома Мирного». Готовились к пуску уран-графитовые реакторы И-1 и ЭИ-2 на Сибирском химкомбинате близ Томска (запущены в 1955 и 56 годах). Таким образом, в начале 1950-х годов в СССР каждый год вводился в строй атомный реактор военного назначения. В 1954 году в их ряду появился «Атом Мирный».

АЭС или экспериментальный реактор?

Не утихают споры, чем же на самом деле является Обнинская станция – первой в мире коммерческой атомной электростанцией, или экспериментальной установкой, лишь демонстрирующей возможность выработки электроэнергии при помощи энергии деления ядер урана?

Ряд зарубежных исследователей считает первой коммерческой электростанцией американскую АЭС Шиппингпорт (Shippingport), введённую в строй в Пенсильвании в мае 1958 года и выведенную из эксплуатации в 1989 году. Реактор с водой под давлением (предшественник российских ВВЭР) на АЭС Шиппингпорт имел тепловую мощность около 200 МВт, АЭС выдавала электрическую мощность 60 МВт, за 25 лет работы выработано 7,4 миллиарда кВтч электроэнергии.

Показатели Обнинской АЭС намного скромнее. На сайте музея первой АЭС отсутствует информация о том, сколько же электрической и тепловой энергии она выработала за всё время работы..

Михаил Жайдин сообщил, что точно не известно, сколько лет Обнинская станция работала в режиме выработки электроэнергии. «Есть даже такая шутка: «То ли АЭС даёт энергию, то ли АЭС берёт энергию, – говорит он: – Данные о выработке электрической и тепловой энергии не актуальны. Это была исследовательская станция. Она работала в разных режимах, на разных мощностях. Станция была значима как научный, экспериментальный, образовательный центр».

Действительно, с момента начала работы на Обнинской АЭС были введены в строй ряд экспериментальных установок и стендов, на которых отрабатывались различные реакторные технологии. На Обнинской АЭС проходили тренировку экипажи первых советских атомных подводных лодок.

Впрочем, в документах Росатома, Ростехнадзора и ГНЦ РФ – ФЭИ рекатор АЭС называется « ИРАМ » , что означает « исследовательский реактор АМ » .

Фото: aes1.ru

Экономика

Как и любая экспериментальная установка, Обнинская станция не смогла стать экономически эффективной. Даже при весьма своеобразном ценообразовании в СССР, сделать конкурентоспособной атомную электроэнергию первой АЭС не удалось. «Стоимость 1 кВт*ч электрической энергии, вырабатываемой на станции, значительно превышает среднюю себестоимость 1 кВт*ч мощных тепловых электростанций в СССР», – признаётся в докладе на Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии 1955 года: – «Анализ стоимости 1 кВт*ч энергии, вырабатываемой на первой атомной станции, показывает, что высокая его себестоимость обусловлена в первую очередь малыми размерами станции, большими затратами на штучное изготовление тепловыделяющих элементов, повышенным расходом урана-235 вследствие малых размеров атомного реактора, а также рядом особенностей конструкции на этой станции, направленных к созданию повышенной надёжности работы, от которых, как показывает опыт эксплуатации, можно отказаться».

Конечно, в документе 1955 года весьма странным видится ссылка на «опыт эксплуатации», составлявший к тому времени около года. В то время у атомной энергетики впереди ещё были такие сводящие на нет атомный оптимизм события, как аварии на АЭС Три Майл Айленд, на Чернобыльской АЭС и АЭС Фукусима-1. Тогда казалось, что стоимость атомного электричества можно снизить, увеличив мощность АЭС и удешевив строительство АЭС, в первую очередь за счёт упрощения конструкции реакторов и систем безопасности.

Фото: aes1.ru

И если первое сделать удалось, например, прямым развитием реактора АМ-1 стали уран-графитовые канальные реакторы РБМК-1000 тепловой мощностью 3 ГВт, то вторая задача выполнена не была. После серии радиационных аварий и катастроф требования к системам безопасности современных АЭС возрастают, растёт и стоимость их сооружения. И даже сейчас, как и 60 лет назад, полная стоимость атомного электричества заметно превышает стоимость электроэнергии станций, работающих на природном газе. Этот тезис доказан в : «электричество ядерных электростанций уже сейчас стоит дороже потребителю, чем то, что вырабатывают газовые станции. … Государство предоставляет отрасли практически бесплатный капитал, несет непокрытые страховыми премиями атомные риски, в значительной степени участвует в прямом финансировании ядерного топливного цикла»

Сейчас будущее атомной энергетики уже не кажется столь безоблачным, как это представлялось в 1954 году. Но в любом случае, Обнинская АЭС остаётся памятником той эпохе, эпохе гонки вооружений, холодной войны и горячего оптимизма по отношению к атомной энергетике.

Прошедшей эпохе…

Photo: aes1.ru

Когда и где была построена первая в мире атомная электростанция?
Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в СССР через десять лет после бомбардировки Хиросимы. В этой работе принимали участие практически те же специалисты, что и в создании советской атомной бомбы - И. Курчатов, Н. Доллежаль, А. Сахаров, Ю. Харитон и другие. Строить первую АЭС решено было в Обнинске - здесь уже имелся вполне работоспособный турбогенератор мощностью 5000 кВт. Непосредственно строительством АЭС руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория, основанная в 1947 г. В 1950 г. технический совет из нескольких предложенных вариантов выбрал реактор, разработанный НИИ Химмаш, которым руководил Н. Доллежаль. 27 июня 1954 г. первая в мире АЭС дала промышленный ток. В настоящее время она уже не работает, служит своеобразным музеем. Но опыт, полученный при ее сооружении, был, затем использован при сооружении других, более мощных и совершенных атомных энергоблоков. Атомные электростанции ныне работают не только в нашей стране, но и в США, Франции, Японии и многих других странах.

Что представлял из себя первый реактор мирного назначения?
Принцип действия и устройство реактора разработчикам реактора стали ясны еще в середине 1940-х ГГ.: В металлический корпус помещались графитовые блоки с каналами для урановых блоков и регулирующих стержней - поглотителей нейтронов. Общая масса урана должна была достигать критической, при которой начиналась поддерживаемая цепная реакция деления атомов урана. При этом в среднем на каждую тысячу возникших нейтронов несколько штук вылетали не мгновенно, в момент деления, а чуть позднее и вылетали уже из осколков. Существование этих так называемых запаздывающих нейтронов оказалось решающим для возможности осуществления управляемой цепной реакции.
Хотя общее количество запаздывающих нейтронов составляет всего 0,75%, именно они существенно (примерно в 150 раз) замедляют скорость нарастания нейтронного потока и тем самым облегчают задачу регулирования мощности реактора. За это время, манипулируя поглощающими нейтроны стержнями, можно вмешаться в ход реакции, замедлить ее или ускорить. Кроме того, как выяснилось» поток нейтронов в значительной степени разогревал всю массу реактора, так что его еще иногда называют «атомным котлом».
Эта схема послужила основой для создания первого реактора для атомной электростанции. При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора. Только вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы - твэлы. Разница между ними заключалась в том, что вода обтекала стержень снаружи, твэл же представлял собой двухстенную трубку. Между стенками располагался обогащенный уран, а по внутреннему каналу протекала вода. Чтобы она не вскипела и не превратилась в пар тут же в твэлах - а это могло вызвать ненормальную работу реактора - вода должна была находиться под давлением в 100 атм. Из коллектора горячая радиоактивная вода текла по трубам в теплообменник-парогенератор, после чего, пройдя через циркулярный насос, возвращалась в коллектор холодной воды. Этот ток назывался первым контуром. Вода (теплоноситель) циркулировала в нем по замкнутому кругу, не выходя наружу. Во втором контуре вода выступала в роли рабочего тела. Здесь она была нерадиоактивна и безопасна для окружающих. Нагревшись в теплообменнике до 190 "С и превратившись в пар с давлением 12 атм., она подводилась к турбине, где и производила свою полезную работу. Покинувший турбину пар должен был конденсироваться и снова направляться в парогенератор. КПД всей энергетической установки составлял 17%.
На АЭС также была тщательно продумана система управления протекающими в реакторе процессами, созданы устройства для автоматического и ручного дистанционного управления регулирующими стержнями, для аварийной остановки реактора, приспособления для замены твэлов.

Особенность атомной электростанции заключается в том, что в ней источником электрической энергии является ядро атома (урана и плутония).

Первая атомная электростанция в мире была построена в Советском Союзе.

Сейчас на территории России действуют следующие АЭС:

Балаковская
Белоярская
Билибинская
Калининская
Кольская
Курская
Ленинградская
Нововоронежская
Ростовская
Смоленская

Наибольшее количество атомных электростанций находится на территории США

Современные атомные электростанции широко распространены во всем мире, так как они обладают высокой мощностью и производительностью. Первые атомные электростанции уступали новейшим АЭС по многим характеристикам. Строительство первых АЭС было начато в середине прошлого века.

Запуск первой АЭС в СССР

Разработка плана первой АЭС была начата после успешного испытания первой в СССР атомной бомбы, когда на ядерном реакторе вырабатывался плутоний, а также было организовано производство обогащенного урана. Масштабное обсуждение перспектив и основных проблем запуска ядерных электростанций для получения энергии пришлось на осень 1949 года.

Работы по возведению первой АЭС были запущены в середине 20 века. На протяжении 4-х лет с 1950 по 1954 год была построена первая атомная станция. Первая АЭС была официально введена в действие 27 июня 1954 года на территории Советского союза, в городе Обнинске. Функционирование этой АЭС обеспечивалось благодаря реактору АМ-1, предельная мощность которого составляла всего лишь 5 МВт.

Данная электростанция бесперебойно функционировала на протяжении практически 48 лет. В апреле 2002 года реактор станции был остановлен. Решение об остановке станции было принято ввиду экономических соображений и нецелесообразности ее дальнейшего применения. Обнинская АЭС стала не только первой запущенной, но и первой остановленной атомной электростанцией в России.

Значимость первой АЭС

Первые атомные электростанции в СССР смогли открыть дорогу применению атомной энергии с мирными целями. Эксплуатация самых первых АЭС также позволила накопить инженерный и научный опыт, необходимый для дальнейшего проектирования и возведения более крупных станций.

Возведенная в Обнинске атомная электростанция еще в период строительства трансформировалась в своеобразную школу для подготовки кадров, эксплуатационного персонала и научных сотрудников. Данную роль Обнинская АЭС осуществляла на протяжении нескольких десятилетий в ходе промышленного применения и большого количества проведенных на ней экспериментов.

Первые АЭС в разных странах

Продолжительный опыт эксплуатации первой советской атомной электростанции подтвердил практически все инженерные и технические решения, выдвинутые профессионалами в данной сфере. Это предоставило возможность построить и успешно запустить в 1964 году Белоярскую АЭС, мощность которой достигла 300 МВт.

В Британии самая первая АЭС была официально запущена только в октябре 1956 года. За пределами территории Советского союза данный объект стал первой станцией промышленного предназначения в своей категории. Мощность построенной в британском населенном пункте Колдер-Холл электростанции составляла 46 МВт на момент запуска. Несколькими годами позднее началось строительство еще нескольких крупных атомных электростанций.

На территории Соединенных Штатов первая АЭС начала свою работу в 1957 году. Электростанция мощностью 60 МВт расположилась в американском штате Шиппингпорт. США остановили возведение реакторов в 1979 году после глобальной аварии на АЭС Три-Майл-Айленд. Сооружение двух новых реакторов на основе прежней станции запланировано только на 2017 год.

Произошедшая в 1986 году крупная оказала серьезное воздействие на мировую и заставила пересмотреть ряд сопутствующих вопросов. Эксперты из разных стран активно начали решать проблему безопасности и задумались о важности международного взаимодействия с целью обеспечения максимальной безопасности АЭС.

На сегодняшний день в таких странах, как Индия, Канада, Россия, Индия, Корея, Китай, США и Финляндия, активно прорабатываются и внедряются программы дальнейшего развития атомной энергетики. В современных условиях, во всем мире на этапе возведения находятся 56 реакторов и еще 143 реактора предполагается соорудить до 2030 года.

Преимущества и недостатки использования АЭС

Во всем мире постоянно возрастает. При этом рост потребления увеличивается более ускоренными темпами, чем выработка энергии, а практическое применение современных перспективных технических решений в данной области по многим причинам начнется через несколько лет. Решением данной проблемы становится совершенствование ядерной энергетики и возведение новых атомных электростанций. Можно выделить следующие преимущества эксплуатации атомных электростанций:

Высокая энергоемкость используемого топливного ресурса. При полноценном выгорании один килограмм урана выделяет количество энергии, сопоставимое с результатом сжигания около 50 тонн нефти, либо вдвое больше тонн каменного угля
Способность вторичного применения ресурса после переработки. Расщепленный уран, в отличие от отходов органического топлива, может быть повторно использован для выработки энергии. Дальнейшее развитие атомных электростанций предполагает полноценный переход на замкнутый цикл, что поможет обеспечить отсутствие образования каких-либо вредных отходов
Атомная станция не способствует образованию парникового эффекта. Каждый день атомные электростанции помогают избежать эмиссии около 600 миллионов тонн углекислого газа. Действующие на территории России АЭС каждый год задерживают поступление в окружающую среду более 200 миллионов тонн углекислого газа
Абсолютная независимость от местонахождения источников топлива. Большая удаленность атомной электростанции от месторождения урана никак не влияет на возможность ее функционирования. Энергетический эквивалент ядерного ресурса во много раз больше, в сравнении с органическим топливом, и расходы на его транспортировку минимальны
Невысокая стоимость использования. Для большого числа стран выработка электроэнергии при помощи АЭС не затратнее, чем на других типах электростанций

Несмотря на большое количество положительных сторон эксплуатации атомных электростанций, существует несколько проблем. Основной недостаток заключается в тяжких последствиях аварийных ситуаций, для предотвращения которых электростанции оснащаются довольно сложными системами безопасности с большими запасами и резервированием. Таким образом обеспечивается исключение повреждения центрального внутреннего механизма даже при масштабной аварии.

Большой проблемой для эксплуатации АЭС также является их уничтожение после выработки ресурсов. Стоимость их ликвидации может достигать 20% от всех затрат на их сооружение. Кроме того, по техническим соображениям для атомных электростанций является нежелательным функционирование в маневренных режимах.

Первые атомные электростанции в мире позволили сделать большой шаг в усовершенствовании ядерной энергетики. В современных условиях в России около 17% электроэнергии вырабатывается именно при помощи АЭС. По причине выгоды эксплуатации АЭС многие страны приступают к строительству новых реакторов и рассматривают их как перспективный источник электроэнергии.