«С лёгким паром!». 65 лет назад была запущена первая в мире АЭС
Для середины ХХ века это было невероятным прорывом. Учёные показали, что энергию атомного ядра можно использовать не только в разрушительных, как было до этого, но и в мирных целях. АиФ.ru вспоминает, как и для чего строилась Обнинская АЭС — первая в мире атомная станция, подключённая к общим электросетям.
Статья по теме
Как сделать атом мирным
В 1945 году академик Пётр Капица подал в Совнарком СССР записку «О применении внутриатомной энергии в мирных целях». Изучив её, а также приняв во внимание доводы директора Института атомной энергии Игоря Курчатова, правительство СССР в мае 1949 года выпустило постановление о создании атомной электростанции. Для строительства был выбран город Обнинск Калужской области. Там уже действовал Физико-энергетический институт, да и доехать из Москвы можно всего за пару часов.
На создание стратегического объекта ушло пять лет. 9 мая 1954 года реактор был запущен на «нулевую» мощность: в нём началась цепная реакция, и учёные смогли проверить его физические характеристики. А спустя полтора месяца, 26 июня, на турбину АЭС подали пар. Это был уже полноценный запуск. Начальник объекта «В» (так называли станцию в целях конспирации) Дмитрий Блохинцев записал в оперативном журнале: «17 часов 45 минут. Пар подан на турбину». Присутствовавшие академики Игорь Курчатов и Анатолий Александров поздравили всех собравшихся фразой «С лёгким паром!»
Сейчас в мемориальном комплексе Обнинской АЭС хранится вырезка из газеты «Правда» с сообщением ТАСС от 30 июня 1954 года. «В Советском Союзе успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт», — сказано в ней. Название населённого пункта, где расположена АЭС, по понятным причинам не приводится.
Уже утром следующего дня Обнинская АЭС начала подавать электричество в сеть «Мосэнерго».
Работала на престиж страны
На самом деле мощность АЭС была очень мала — всего-то 5 МВт — и серьёзной роли в обеспечении столичного региона энергией она не играла. Чтобы включить станцию в систему энергоснабжения, нужно, чтобы её мощность исчислялась тысячами мегаватт. Однако сам факт пуска первой в мире атомной станции имел колоссальное стратегическое значение. Он работал на престиж страны, показывал, что Советский Союз находится в авангарде научных разработок и стремится использовать их в мирных, а не военных, целях.
Обнинская АЭС стала уникальной экспериментальной базой для дальнейших научных исследований. Если сначала она рассматривалась как опытная энергетическая станция, то уже через пару лет на ней стали проводить эксперименты, необходимые для создания более мощных АЭС. Именно в Обнинске «обкатывали» программу мирного атома, чтобы понять, как использовать энергию распада ядра не только в энергетике, но и в транспорте. А реактор атомной станции АМ-1 (урано-графитовой конструкции канального типа) стал прообразом серии мощных реакторов, разработанных в Советском Союзе. Они получили название РБМК — реактор большой мощности канальный.
К началу ХХI века стало понятно, что дальнейшая эксплуатация Обнинской АЭС (она на тот момент прослужила на 18 лет дольше запланированного срока) экономически нецелесообразна. Реактор энергоблока остановили 29 апреля 2002 года. С этого момента Обнинская АЭС превратилась в музейный комплекс.
Сейчас в трёхэтажное здание водят экскурсии школьников и студентов, сюда приезжают иностранные делегации — в моде так называемый «атомный туризм». Шесть лет назад в Обнинск наведался даже двоюродный брат королевы Елизаветы II принц Майкл Кентский.
Обнинская АЭС 48 лет проработала без ЧП и аварий. Помимо того, что она символизировала прорыв в области атомной энергетики, она стала образцом стабильности в этой отрасли. И надеждой на то, что будущее мировой энергетики всё-таки за ядерной физикой.
Экскурсия на Обнинскую АЭС — колыбель мирного атома России
«Вдохните воздух начала новой эпохи!» — сказала нам руководитель музейной группы отраслевого мемориального комплекса «Первая в мире АЭС» Инна Мохирева, когда мы выгрузились из автобуса на пороге Обнинской АЭС. И это абсолютно справедливо.
Смелость учёных, создавших «атомную колыбель», восхищает. В 1954 году, когда страна ещё не полностью оправилась после войны, на фоне набиравшей обороты гонки вооружений советские атомщики смогли предложить мирную альтернативу применению ядерной энергии. И это вдохновляет: глядя на Обнинскую АЭС, кажется — возможно всё.
Развитие атомной отрасли началось в разгар холодной войны, и те времена наложили отпечаток на облик здания станции. Снаружи оно похоже на обычный дом и даже теряется на фоне большой ТЭЦ. (Справа на фото. — Прим. ред.) Так строили специально, чтобы сверху АЭС выглядела как часть жилого квартала.
Три наземных этажа — это только малая часть всего сооружения. Внизу есть ещё пять подземных этажей с оборудованием. Вот где виден масштаб всего грандиозного проекта! Например, на фото — одно только помещение № 27 с подпиточными насосами, которые поддерживают давление воды в системе охлаждения реактора. Пока посетителей сюда не пускают, но в планах включить в экскурсию и эти помещения. Сначала здесь предстоит сделать ремонт.
Практически всё для первой АЭС конструировали впервые. В 1940-е годы в системе НКВД были созданы четыре секретные научные лаборатории. Одной из них с 1946 года стала лаборатория «В» на станции Обнинское Калужской области — будущий Физико-энергетический институт. Курировал проект лично Игорь Курчатов. Его бюст установлен в коридоре 3-го этажа, который ведёт к пульту управления первой в мире АЭС.
На стенах коридоров и кабинетов первой АЭС — старые документы и портреты первых «атомных» учёных, а в кабинете начальника станции и главного инженера висят фото всех руководителей за всё время работы станции — от пуска до остановки. «Нашу АЭС называют дипломной работой студентов, потому что, по сути, это так и есть!» — рассказывает Инна Мохирева.
Реактор первой АЭС принципиально такой же, как и у большинства современных атомных электростанций. Эта красная крышка — «нулевая отметка». Сам реактор с тепловыделяющими сборками находится в шахте ниже. Для защиты он окружён бетонными стенами толщиной 3 метра. Мощность Обнинской АЭС составляла всего 5 МВт. Для сравнения: мощность блоков следующих атомных электростанций исчисляется сотнями мегаваттов, а современные вырабатывают уже 1000 МВт и более.
Так выглядит ТВЭЛ (тепловыделяющий элемент) первой АЭС. (Нижний на фото. — Прим. ред.) В центральной части реактора расположена активная зона — цилиндр диаметром 3 метра и высотой 4,5 метра из графитовых «кирпичиков». В графитовой кладке — каналы: 131 канал для топливных сборок и 22 — для регулирующих стержней и стержней аварийной защиты. Создатели реактора долго подбирали оптимальную конфигурацию всей конструкции, перекладывая эти кирпичи буквально вручную. Первые тепловыделяющие элементы отличались от ТВЭЛов следующих поколений, но в музее они выставлены рядом, потому что многие из них испытывали в реакторе Обнинской АЭС.
А это узел паровой турбины, изготовленной на Невском заводе им. В. И. Ленина. Именно так атомная энергия превращалась в электрическую. Реактор охлаждался обычной водой, как и ВВЭР — современные водо-водяные реакторы. От выделенного реактором тепла вода превращалась в пар. Пар крутил турбины.
Турбины вырабатывали электричество. Большие зелёные машины — это части трёхмашинного агрегата: асинхронный двигатель, синхронный генератор, машина постоянного тока. В целом всё точно так же, как и сегодня на АЭС, с той лишь разницей, что оборудование теперь более современное.
Блочный щит управления первой АЭС тоже очень похож на сегодняшние, но вместо современной электроники здесь рычажки, тумблеры, иголочные самописцы и циферблаты со стрелками.
Первая АЭС заработала 26 июня 1954 года. «С лёгким паром!» — сказал Игорь Васильевич Курчатов, когда нагретый атомным реактором пар пошёл на турбину. О событии написала газета «Правда». Названия города, в котором заработала АЭС, в заметке нет: секретность. Однако тогда был важен не город, а страна: первая атомная станция заработала в СССР. И в 1955 году на первой Женевской конференции ООН, посвящённой мирному использованию атомной энергии, советским ядерщикам весь учёный мир аплодировал стоя.
Лампочка осталась со старых времён: это часть системы аварийной сигнализации. Здесь, например, она закреплена высоко на стене, на фото — вид снизу.
На Обнинской АЭС учились управлять атомными станциями, и первые полгода после пуска были непростыми. В реакторе начались течи, его останавливали и снова пускали практически каждую смену. Аварийные сигналы звучали по несколько раз в день — сотрудники называли их «нежданчиками». Некоторые оказывались ложными: они были вызваны несовершенными приборами и датчиками.
Но уже через год работа стабилизировалась, и первую АЭС открыли для посетителей — было чем похвастаться. За первые 20 лет на экскурсии здесь побывали более 60 000 гостей. В огромной книге отзывов есть подписи с росчерками принца Великобритании и короля Монако.
Первая АЭС проработала 48 лет. За это время не было ни одного случая облучения персонала и проведены сотни исследований, необходимых для развития мирной атомной энергетики. Здесь проходили эксперименты по разработке проектов новых, более мощных, АЭС, стажировались экипажи ледокола «Ленин» и атомных подлодок, тестировали материалы для космических энергоустановок, исследовали тепловыделяющие элементы и нарабатывали изотопы.
29 апреля 2002 года реактор был остановлен навсегда. Цепная реакция прекратилась за две секунды. Первая АЭС в мире ушла на заслуженную пенсию, отработав дольше, чем ожидали первооткрыватели мирного атома.
А в 2009 году первая АЭС стала музеем: ей был присвоен статус «Отраслевой мемориальный комплекс». В книге отзывов появились написанные неуверенной детской рукой слова «Маша», «Андрей», «Саша» — так дети, которых тоже сюда водят на экскурсии, говорят спасибо.
Обнинскую АЭС называют «колыбелью мирного атома в России», а Физико-энергетический институт — «нулевым километром мирной атомной энергетики». Сегодня здесь начинаются сотни путей развития атомной энергетики нашей страны: от коммерческого строительства АЭС под ключ до фундаментальных открытий тайн ядерной физики.
Рождение мирного атома, или С легким паром! Первой в мире АЭС стукнуло 65
С тех пор 26 июня стал Днем рождения мирного атома, а слова основателя атомной энергетики Игоря Курчатова «С легким паром!», сказанные при пуске реактора, девизом этого праздника. На 65-летний юбилей Первой АЭС в Обнинск съехались специалисты атомной энергетики со всей России и некоторых стран зарубежья. Не обошли вниманием и журналистов из регионов присутствия АЭС.
Без героизма
Наукоград Обнинск расположен всего в 100 километрах от Москвы (Калужская область). Почему именно здесь появилась Первая АЭС, рассказала руководитель отраслевого мемориального комплекса Инна Мохирева:
«Выбор места для строительства станции был неслучайным. С одной стороны Обнинск находится на достаточном расстоянии от Москвы, с другой – не слишком отдаленный, чтобы Курчатов мог спокойно добираться сюда на машине. Кроме того, рядом река, необходимая для забора воды и лесная глушь, обеспечивающая секретность».
Говорят, что Берия, увидев пейзажи Обнинска сказал, что здесь будет неплохо рыбачить во время рабочих командировок.
«Сталин приказал построить станцию за год. Но по ходу дела стало понятно, что это нереально. Утопая в Калужской глине, заключенные за девять месяцев построили только каркас будущей станции глубиной в шестиэтажный дом. Проблемы возникали и в научном плане. Ведь не было никаких прототипов. Ученые не знали наверняка, как поместить реактор в контур. Проблемой стало создание совершенно привычных на сегодняшний день ТВЭЛов (тепловыделяющих сборок)».
В итоге станцию построили за четыре года. Физический пуск реактора совершенно случайно пришелся на 9 мая и выпал на долю тех, кто воевал за победу. Реактор постепенно выводили на полную мощность и только 24 июня дали полноценный старт, запустив парогенератор. Присутствующий при этом Игорь Курчатов сказал фразу: «С легким паром!», ставшую легендарной сродни гагаринской «Поехали».
Статья по теме
«На кону тогда стояли жизни. Такое было время. Либо результат, либо к стене. И все совершенно секретно, — вспоминает 78-летний ученый и один из руководителей музейного комплекса Михаил Гайдин. — Сотрудники, ведущие расчеты, даже не знали, что считают. По этому поводу есть совершенно правдивая история. После пуска станции в газетах написали, что в Советском Союзе запущена Первая АЭС, но где она находится никто не знал. Так вот одна из сотрудниц прочитав газету воскликнула, мол, как здорово, вы слышали, где-то запущена атомная электростанция. А ей ответили: «Так вот она в окно видна, ты сама и расчеты вела». Что тут говорить, если в уставных документах того времени вместо урана было написано «олово». Все было зашифровано».
Михаил Гайдин признается, что тогда люди не понимали степень своего героизма: «Для нас это была рядовая работа, просто дело, которым мы занимаемся». Действительно, тогда мало кто осознавал, что этот пуск Первой в мире АЭС даст старт не только атомной энергетике, но и освоению космоса, и развитию ядерной медицины, и так далее через запятую.
Малыш первенец
Легендарная Обнинская АЭС была остановлена в 2002 году после 48 лет безаварийной работы. В течении ещё шести лет реактор полностью выгрузили, и теперь по нему свободно может ступать нога человека. Музей открыт для всех желающих, очередь, правда, расписана на несколько месяцев вперед.
Как человеку, видавшему своими глазами не один реактор (спасибо корпорации), этот показался мне ну просто малышом. И действительно, первый реактор имел активную зону высотой 1,7 метра на 1,5 метра в диаметре, который выдавал мощность всего 5 мегаватт в час (30 тепловых мегаватт). Для сравнения, в настоящее время на Белоярской АЭС работают новые реакторы на быстрых нейтронах, которые выдают 800 и 1200 мегаватт в час. Однако для того времени это был настоящий прорыв. Советский Союз показал миру, потрясенному событиями в Хиросиме и Нагасаки, что атом может быть мирным и работать на благо человечества. Выработанное на Обнинской АЭС электричество с первых дней пошло в общую сеть «Мосэнерго».
Кто первый?
К слову, о статусе «первый». В США уверены, что именно они были первыми в деле атомной энергетики. Дело в том, что в декабре 1951 года (за 2,5 года до пуска Обнинской АЭС) американцы запустили на экспериментальной площадке реактор EBR-1 мощностью 1,4 тепловых МВт (против 30 МВт в Обнинске), от которого в самом здании реактора тогда удалось подключить четыре электрических лампочки. Первая электростанция в штатах, от которой ток пошел в общую сеть была введена в эксплуатацию только в 1958 году, однако ряд авторов неуклонно называют США передовиками. Впрочем, подтверждать свой статус Советскому Союзу было не к чему. Уже в 55-м году Обнинская АЭС активно принимала иностранные делегации.
Ручная авария
Это время давно позади, однако Обнинск не сдает лидирующих позиций. На базе Физико-энергетического института сегодня работает самый большой в мире аналитический стенд для тестирования реакторов на быстрых нейтронах. Как пояснил начальник комплекса БФС (быстрых физических стендов) Владимир Двухшерстнов, здесь могут моделировать реакторы с любым теплоносителем и совершенно безопасно тестировать аварийные ситуации.
«Стенд площадью 2 на 0,75 метра имеет мощность двигателя всего 1 тысяча ватт, — уточнил Двухшерстнов. – Ваш домашний электрочайник мощнее».
С помощью такого миниреактора ученые создают всевозможные чрезвычайные ситуации, к примеру, выкипание теплоносителя, и дают заключение, прогнозы, инструкции. Такого рода исследования просто необходимы при строительстве новых АЭС. Неудивительно, что половина заказчиков – зарубежные коллеги.
Будущее за ядерной медициной
На базе института работает и лаборатория фармприпаратов для лечения онкологических заболеваний. Главный инженер лаборатории Андрей Кузнецов рассказал о последних разработках:
«Самая популярная наша продукция — это радиоизотопный генератор Рения, активно используемых в лечебных учреждениях для получения стерильного раствора перрената натрия, а также многоразовые офтальмоаппликаторы из рутения и стронция для лучевой терапии глаз как взрослых, так и детей».
Преуспели обнинские ученые-медики и в брахитерапии. Это лечение рака предстательной железы с помощью введения в опухоль тоненького серебряного стержня с нанесенным на него радиоизотопом. Такая разработка позволила сократить время пребывания пациента в больнице до двух суток и минимизировать осложнения и кровопотери при операции. Безрецидивная выживаемость при лечении таким способом составляет 90%. Также в лаборатории разработаны и уже прошли клинические испытания препараты для лечения костных метастаз, проходят исследования препараты для лечения рака печени и суставов.
Курс на лидерство
Научная работа кипит и в отделе перспективных исследований, который возглавляет замгендиректора физико-энергетического института Олег Грудзевич. Под его командой группа ученых произвела настоящий прорыв, испытав сплавы металлов, которые продлят срок службы реакторов с 40 до 60 лет.
«При длительном воздействии радиации сталь распухает и дальнейшее использование реактора становится экономически нецелесообразным, так как замена множества отдельных деталей выходит дороже строительства нового реактора», — как школьникам, разжевал журналистам Грудзевич и показал тот самый агрегат, с помощью которого были провели выдающиеся исследования. Не будем углубляться в то, что с трудом понимаем сами, скажем лишь, что за эти исследования и эксперименты профессор получил в 2017-м звание человека года (это мы узнали из интернета, сам ученый улыбчивый и скромный).
Примечательно, что отечественные наработки находятся в общем доступе для всего человечества и так было всегда от самого начала развития атомной энергетики.
«Базу данных помимо России пополняют США, объединенная Европа, Китай и Япония. Раньше абсолютное первенство в доле знаний имел Советский Союз, сейчас мы работаем над тем, чтобы вернуться к этим показателям», — уточнил Грудзевич. На вопрос одного из журналистов, зачем нам делится своими наработками с другими, он ответил просто: «Последствия чужих ошибок разгребать придется нам».
Колоссальный вклад российских ученых в развитие атомной отрасли на заключительной конференции в Обнинске резюмировал генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев:
«Еще в 1949 году, когда весь мир смотрел на атомные технологии только как на военные, наши ученые первыми предложили модель мирного использования атомной энергии. И недаром первый энергетический реактор получил аббревиатуру АМ – «Атом Мирный». За последние 65 лет эволюция ядерных технологий сделала их безопаснее, надежнее и эффективнее, чем когда-либо».
Смотрите также:
- «К цели порой двигаемся «наношажками». Учёный — о себе и женщинах в науке →
- Коэффициент увлеченности. Молодые ученые выбирают Балаковскую АЭС →
- Наука без границ. Дмитрий Горин о необходимости обмена опытом →
Первая, мирная, обнинская. Как родилась атомная энергетика
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».