Obninsk NPP - de geschiedenis van 's werelds eerste kerncentrale
Op 27 juni 1954, nabij Moskou, in de stad Obninsk, werd 's werelds eerste kerncentrale (NPP-1) met een nuttig vermogen van 5000 kW in gebruik genomen.
Uranus werd in 1789 ontdekt door de Duitse chemicus Martin Klaproth en vernoemd naar de planeet Uranus. Tientallen jaren later, in december 1951, produceerde kernenergie in de EBR-I Experimental Breeder Reactor in Arco, Idaho, VS, voor het eerst elektriciteit om vier gloeilampen te laten werken. De EBR-I is echter niet ontworpen om elektriciteit op te wekken.
NPP-1 in Obninsk is 's werelds eerste kerncentrale die elektriciteit produceert voor commercieel gebruik.
De eerste kerncentrale ter wereld
Bij de oprichting van de eerste ter wereld kerncentrale de toonaangevende instituten, ontwerpbureaus en fabrieken van de USSR namen deel. Het wetenschappelijke beheer van het probleem wordt uitgevoerd door het Institute of Atomic Energy (IAE) en persoonlijk door academicus I. V. Kurchatov. Sinds 1951 is het wetenschappelijk en technisch beheer toevertrouwd aan het Instituut voor Fysica en Energie en zijn directeur professor D. I. Blohintsev.
A.K.Krasin is de eerste adjunct-directeur. De ontwikkeling van splijtstofelementen (splijtstofstaven) werd geleid door V.A. Malykh. Het ontwerp van de reactor werd uitgevoerd door een team onder leiding van academicus N. A. Dolezhal en zijn naaste assistent P. I. Aleshenkov. Een van de belangrijkste systemen - het reactorcontrole- en beschermingssysteem - werd ontwikkeld onder leiding van I. Ya. Emelyanov, een corresponderend lid van de Academie van Wetenschappen van de USSR.
De bouw van de kerncentrale van Obnisk in de jaren vijftig
In februari 1950 stelden wetenschappers voor om in de regio Moskou een experimentele reactor te bouwen om 30.000 kW warmte en 5.000 kW elektriciteit op te wekken. De ministerraad van de USSR keurde het project in mei 1950 goed.
Eind december 1950 werd een ontwerp van de reactor en thermische centrale vrijgegeven en aan het einde van het volgende jaar begon het gedetailleerde ontwerp en de productie van apparatuur. De bouw begon in juli 1951.
Voor de eerste kerncentrale is gekozen voor een water-grafietkanaalreactor. Daarin is de moderator grafiet en dient water om de warmte die vrijkomt in de splijtstofelementen te verwijderen (trouwens, het neemt ook deel aan de matiging van neutronen).
USSR. Kaluga-regio. Obninsk. Reactor van 's werelds eerste kerncentrale. Foto door TASS / Valentin Kunov
De basisstructuur van een krachtreactor - een complexe en dure technische structuur - is vrij eenvoudig.
Water-grafietkanaalreactoren, de stamvader van de eerste kerncentrale, bestaan uit een stapel grafietblokken doorboord met verticale gaten. De gaten vormen een uniform raster. Ze bevatten brandstofkanalen met splijtstofelementen en controle- en beschermingsinrichtingen (CPS).
De grafietverpakking wordt in een afgesloten reactorruimte geplaatst die is gevuld met een inert gas. De reactorruimte wordt gevormd door een bodemplaat waarop het metselwerk rust, een zijmantel en een bovenplaat met openingen die overeenkomen met de openingen in het metselwerk.
Om de warmte die vrijkomt in de splijtstofelementen van de eerste kerncentrale af te voeren, werden twee circulatiecircuits voorzien.
Het eerste circuit is verzegeld. Daarin wordt het water (koelmiddel) van bovenaf in elk brandstofkanaal gevoerd, waar het wordt verwarmd en vervolgens een warmtewisselaar binnengaat - een stoomgenerator, na afkoeling, waarin de pompen het terugvoeren naar de reactor.
In het tweede circuit, in de stoomgenerator, wordt stoom opgewekt die een conventionele turbine aandrijft.De energiereactor vervangt daarmee de stoomketel van de thermische centrale. Daarom wordt het vaak een stoomgenererende kerncentrale genoemd.
Structuurschema van de reactor van de eerste kerncentrale
Nu ziet het apparaat van de eerste kerncentrale er eenvoudig en gewoon uit. Zeker voor specialisten. Maar bijna 70 jaar geleden, toen het werd gemaakt, was er geen analoog, model of bank om de resultaten van berekeningen te controleren.
En er waren veel vragen. Hoe moet het water van het primaire circuit naar alle 128 brandstofkanalen en nog vier brandstofcellen van elk kanaal worden gedistribueerd, en hoe zal deze distributie veranderen als het vermogen van het kanaal verandert (onvermijdelijk tijdens bedrijf)?
Hoe zal de reactor zich gedragen als er opnieuw een onvermijdelijke verandering is in de dichtheid van het water in het kanaal, vooral tijdens het opwarmen tijdens het opstarten en het afkoelen tijdens het uitschakelen, wanneer de reactor overgaat van de ene voeding naar de andere, enz.?
Met de start van de eerste kerncentrale werden antwoorden op deze en vele andere vragen ontvangen, die de verwachtingen van wetenschappers en ontwikkelaars van energiecentrales volledig bevestigden.
De oplossingen die bij het ontwerp van de eerste kerncentrale waren betrokken, bleken zo succesvol dat ze zelfs nu, na veertig jaar in bedrijf te zijn geweest, nog steeds met succes wordt gebruikt voor wetenschappelijke en technische experimenten.
In 1956 werd Calder Hall 1, de eerste commerciële kerncentrale, aangesloten op het Britse elektriciteitsnet. In 1958 werd de eerste commerciële kerncentrale in de VS, de Shipport Nuclear Power Plant, geopend. In 1964 was de eerste Franse kernreactor EDF1 in werking in Chinon aan de rivier de Loire.
Ongeveer 4 jaar lang, vóór de opening van de Siberische kerncentrale in Tomsk, bleef Obninsk de enige kernreactor in de Sovjet-Unie. De volgende Sovjet-kerncentrale die op hun net werd aangesloten, was de 100 MW Beloyarsk Power Plant No. 1 in 1964 (zie - Kerncentrales van Rusland).
De reactoren van de eerste trap van de kerncentrale van Beloyar en de kerncentrale van Bilibin bevonden zich het dichtst bij de reactor in Obninsk. Maar er zijn ook fundamentele verschillen. Bij de kerncentrale van Beloyarsk werd voor het eerst in de wereld gebruik gemaakt van nucleaire oververhitting van stoom.
De ervaring met het creëren en een decennium van gebruik van kanaalreactoren maakte het mogelijk om een project te ontwikkelen voor een serie-vermogensreactor RBMK (high power cooking reactor). Het thermische schema is hetzelfde als dat van reactoren met water-grafietkanalen, maar de splijtstofelementen zijn niet buisvormig, maar staafvormig, met een bekleding van zirkoniumlegering, die neutronen zwak absorbeert.
18 van dergelijke splijtstofstaven zijn gecombineerd tot een brandstofsamenstel, dat bovenop in een zirkoniumbuis is gemonteerd en een brandstofkanaal vormt. Beveiligings- en controleapparaten lopen in dezelfde leidingen.
Het ontwerp van de brandstofkanalen maakt het mogelijk om de brandstof te herladen (met behulp van een speciale machine) zonder de reactor stil te leggen, wat onvermijdelijk is voor bijna alle andere typen reactoren. De looptijd van de reactor op vermogen wordt verlengd en de efficiëntie van het gebruik van uranium wordt aanzienlijk verhoogd.
Structuurschema van kanaalwater-grafietreactor RBMK
De eerste RBMK met een elektrisch vermogen van 1000 MW werd geïnstalleerd in de kerncentrale van Leningrad, die in 1973 in gebruik werd genomen. Dezelfde reactoren werden geïnstalleerd in de kerncentrale van Tsjernobyl.
Eind 1983 werd de eerste RBMK-1500 in gebruik genomen bij de kerncentrale van Ignalina. Zo is in minder dan 30 jaar het eenheidsvermogen van de reactoren 300 keer toegenomen. Eén RBMK-1500 heeft dezelfde capaciteit als alle energiecentrales die onder het GOELRO-plan zijn gebouwd. De Ignalina-reactor was jarenlang de krachtigste ter wereld.
Volgens het Internationaal Atoomenergie Agentschap zijn er momenteel 443 civiele kernreactoren in bedrijf in de wereld, en zijn er nog eens 51 in aanbouw.
Hoofdcontrolebord van Obninsk NPP
De kerncentrale van Obninsk werd in april 2002 gesloten en ontmanteld, d.w.z. het werkte 48 jaar zonder incidenten, wat 18 jaar langer is dan oorspronkelijk gepland, en gedurende die tijd onderging het station slechts één revisie.
Het belang van de eerste kerncentrale kan nauwelijks worden overschat.Zijn rol is enorm in de ontwikkeling van kernenergie, in het rechtvaardigen van de technische oplossingen die zijn opgenomen in de projecten van de volgende stations, in de opleiding van hooggekwalificeerd personeel.
In 2009 werd een museum voor kernenergie opgericht op basis van de Obninsk-kerncentrale.