Каждый год в Обнинск приезжают люди, чтобы увидеть первую в мире атомную электростанцию.
Ещё 80 лет назад получить электричество с помощью расщепления атомов было невозможно. Сейчас в мире работают 192 АЭС, а получение электричества из обогащённого урана считается одним из самых экономически выгодных и экологичных процессов.
Проспект Ленина и улица Менделеева есть во многих городах России. В Обнинске на пересечении этих улиц, в северной части Калужской области, стоит Физико-энергетический институт им. А. И. Лейпунского.
История строительства
В 1951 году трёхэтажное здание будущей АЭС начали строить в Обнинске на территории Лаборатории «В». Это первая в СССР научно-исследовательская организация, предназначенная для создания энергетических реакторов. Есть много версий о том, почему учёные обосновались у реки Протвы. Чаще всего говорят, что локацию в 105 километрах от Москвы выбирали по принципу «спрячь на видном месте».
В научно-исследовательском центре под руководством академика Александра Лейпунского изучали промышленные реакторы с различными активными зонами, теплоносителями и защитой. Чтобы опередить соперников в атомной гонке, учёные искали новые способы наработки плутония. Первое время команде лаборатории помогали опытные ядерщики из Германии, однако задачи им поручали так, чтобы цель проекта оставалась тайной.
На исходе 1940-х советская ядерная бомба была готова к испытаниям, а учёные — к применению «урановой машины» во благо, ведь из урана можно получить в 90 тысяч раз больше электроэнергии, чем из угля. В 1950 году знаменитый физик Игорь Курчатов и энергетик Николай Доллежаль представили Совету Министров СССР идею сооружения атомной электростанции. В этом же году вышло постановление о создании экспериментальной установки полупромышленного типа — агрегата «Атом Мирный».
Здание первой АЭС сооружали в обстановке строжайшей секретности. Одновременно с проектированием самого реактора рыли котлован, закладывали в тяжёлые бетонные стены коммуникации, обеспечивали биологическую защиту. На объекте работали строительные бригады и студенческие отряды со всей страны. Большинство из них жили в деревне Пяткино, они и стали будущими обнинцами.
Сконструировать реактор было нелегко. Чтобы создать исправно работающую установку, тем более за короткий срок, нужно не только привезти на объект оборудование, но и провести много экспериментов. Самой трудоёмкой задачей оказалась разработка «сердца» реактора — тепловыделяющих элементов. Да и пар в мирном реакторе делал всё в два раза сложнее. Все ядерные установки необходимо охлаждать. Работая с промышленными реакторами, важно лишь не допустить выхода пара за пределы зоны биозащиты. А вот при создании АЭС пар нужно как-то агрегировать и направлять в конкретную точку.
Кстати, Владимир Малых, руководивший созданием тепловыделяющего элемента, к тому моменту ещё не получил полного высшего образования. До участия в проекте «АМ» он был старшим лаборантом «Лаборатории В». Физик настолько зарекомендовал себя в работе над быстрыми реакторами с бериллиевым замедлителем, что его допустили к защите диссертации без диплома.
Советский проект мирного реактора на основе обогащённого урана предполагал использование графитовых стержней в качестве управляемых элементов реакции и водяного теплоносителя. Чтобы облегчить и удешевить строительство, использовали опыт котельной практики. Конструкцию рассчитывали на арифмометрах, логарифмических линейках и даже счётах.
«Схема проста, как самовар, только вместо угля горит уран».
Дмитрий Блохинцев
руководитель проектирования и сооружения первой советской АЭС
И уголь, и уран горят. Но совсем по-разному. Процесс выделения энергии из урана требует тонкой настройки. Тепловыделяющий элемент — это герметичная трубка из циркониевого сплава, заполненная таблетками ядерного топлива. В нём происходит деление тяжёлых ядер урана, в результате которого выделяется тепловая энергия. Она передаётся теплоносителю, который разогревает воду и создаёт пар. Пар подаётся на турбину, турбина вращает генератор, а генератор вырабатывает электрический ток. Пар, прошедший через турбины, конденсируется и переходит в жидкое состояние — превращается обратно в воду. Вода циркулирует в замкнутом контуре.
Пуск и дальнейшее использование
В мае 1954 года в реактор загрузили первые топливные элементы. Мощность постепенно увеличивали, и, когда пара стало достаточно, чтобы направить его на турбины, Курчатов дал команду «пуск». В 17:45 27 июня 1954 года заработала первая в мире атомная электростанция. Она выдавала электричество в сеть.
«С лёгким паром».
Игорь Курчатов
физик, организатор науки, научный руководитель советского атомного проекта
Внешне АЭС была похожа на обычное административное здание, а её промышленное назначение выдавала только труба. Постройка с реактором и машинный зал с турбиной находились через дорогу друг от друга. Каждый день на объекте шли доработки. Между собой команда исследователей называла аварийные сигналы «нежданчиками». Чаще всего виной сигналов тревоги становились несовершенства датчиков, но случались и протечки. Реактор останавливали, устраняли неполадки и запускали работу по новой. Так впервые в мире разработки атомных реакторов появилась функция аварийного стопа.
Станция быстро превратилась в испытательный полигон для будущих АЭС большей мощности. Реактор использовали в качестве источника нейтронов для изучения различных тестовых конструкций и их технических характеристик. На ней же готовили первые экипажи атомного ледокола «Ленин» и атомной подводной лодки К-3. Обнинск до сих пор считается центром подготовки моряков-подводников.
В 1955-м, через год после пуска, на АЭС начали прибывать иностранные делегации. На станцию приезжали известный французский физик Фредерик Жолио-Кюри, Джавахарлал Неру и Хо Ши Мин. Всего за 20 лет на «первой» побывало более 60 тысяч человек из всех уголков Земли.
Обнинская АЭС проработала 48 лет и была остановлена 29 апреля 2002 года. С развитием отрасли и появлением мощных АЭС обслуживание реактора на Обнинской потеряло экономическую эффективность. Все остатки радиоактивного топлива давно вывезены за пределы города, а в здании находится музей и проходят групповые экскурсии. Мощность Обнинской АЭС составляла 5 МВт. Благодаря её работе атомная промышленность развивается. Современные станции могут быть в 250 раз мощнее, атомные ледоколы покоряют Крайний Север, а ядерная медицина с каждым годом становится всё более доступной. Семитонная дверь, которая надёжно закрывала ёмкости с радиоактивной водой на глубине 12 метров под землёй, открыла мирный атом всему миру.
Еще больше интересных материалов в журнале «Луч».