Как приручили атом

Автор: Maks Янв 28, 2020

В 1938 году немецкие физики Отто Ганн и Фриц Штрассман открыли, что при бомбардировке нейтронами ядра урана образуются другие элементы с выделением огромного количества энергии. Открытие привело к созданию не только ядерного оружия, но и атомной электростанции (АЭС).

Сегодня количество АЭС в мире исчисляется десятками, а физики утверждают, что за атомной электроэнергетикой — будущее человечества. Однако в 40-х годах ученые больше бились над задачей создания атомной бомбы, нежели атомной станции. Неудивительно, что первая в мире АЭС появилась как побочный продукт оборонных разработок.

Сначала бомба, потом станция

В декабре 1945 года известный советский физик Петр Капица написал письмо первому заместителю председателя СНК Вячеславу Молотову, где изложил свой взгляд на перспективы использования атомной энергии. Будущий нобелевский лауреат писал, что «энергетических запасов урана и тория в земной коре значительно больше, чем эквивалентных в запасах угля, нефти и прочих, а значит, человечеству будущего не грозит энергетический голод».

Капица сравнил применение атома исключительно для военных нужд с тем, как если бы электричество использовалось не для нужд промышленности, а для создания электрического стула. Физик утверждал, что при взрыве атомной бомбы в Хиросиме лишь малая часть ядерной энергии преобразовалась во взрывную волну, а большая часть ушла в излучение.

Все доводы соответствовали действительности, но СССР больше волновала атомная бомба, которая уже была у США. Только в 1949 году, когда под Семипалатинском была успешно испытана первая атомная бомба РДС-1, к проекту использования атома в мирных целях вернулись вновь. На тот момент советские ядерщики уже обладали опытом в создании реакторов и обладали уникальными разработками. О пользе применения урана в энергетических целях высказались и «отец» атомной бомбы, профессор Игорь Курчатов, и президент Академии наук Сергей Вавилов.

16 мая 1949 года правительство выпустило постановление о строительстве первой в мире атомной электростанции. На совещании, где помимо Игоря Курчатова присутствовали директор Института физических проблем Анатолий Александров и директора НИИХимаша Николай Доллежаль, в качестве реактора для первой АЭС было предложено выбрать реактор AM.

Выбор AM объяснялся тем, «что в нем может быть более, чем в других агрегатах, использован опыт обычной котельной практики: общая относительная простота агрегата облегчает и удешевляет строительство». Ранее этот реактор обкатывали для использования в качестве источника энергии для подводных лодок. Отсюда и название AM — «атом морской», который для АЭС удачно переформатировали в «атом мирный».

Из стали и платины

Обнинская АЭСУстройство уран-графитового реактора AM канального типа с трубчатыми тепловыделяющими элементами (твэлами) было хорошо знакомо физикам, ибо он служил для наработки оружейного плутония. Но для использования его в АЭС пришлось поломать голову. Техническими разработками будущих узлов АЭС занимался ряд научных центров СССР, работу которых координировала Лаборатория «В» (сегодня — физико-энергетический институт имени Лейпунского), расположенная в 100 километрах от Москвы, в Калужской области. Позднее здесь вырос город Обнинск.

Месторасположение будущей АЭС тоже выбрали неподалеку, на месте бывшей деревни Пяткино. Земляные работы здесь стартовали в январе 1951 года. Назначенный научным руководителем проекта АЭС профессор Дмитрий Блохинцев писал о стройке следующее: «Здание АЭС в важнейших своих частях имело толстые стены из железобетонного монолита, чтобы обеспечить биологическую защиту от ядерного излучения. В стены закладывались трубопроводы, каналы для кабеля, для вентиляции и т.п. Ясно, что переделки были невозможны, и поэтому при проектировании здания, по возможности, предусматривались запасы с расчетом на предполагаемые изменения. На разработку новых видов оборудования и на выполнение научно-исследовательских работ давались научно-технические задания для «сторонних организаций» — институтов, конструкторских бюро и предприятий».

Внешне АЭС была похожа на обычный трехэтажный дом в стиле сталинского ампира, но под землей имелось еще шесть этажей, где и располагался атомный реактор. По планам Кремля, АЭС должна была дать первое электричество в том же, 1951 году. Но технические решения первой в мире станции на атоме требовали времени на разработку и отладку. Например, из-за воздействия радиации на молекулы воды в реакторе образовывалась взрывная смесь, поэтому потребовалось покрыть отдельные части реактора платиной. Всего использовали 486 килограммов! А основной конструкционный материал — алюминиевый сплав — был заменен на специализированную нержавеющую сталь.

Многие работы приходилось вести, не имея многих необходимых для этого данных, а осуществить их измерение на практике было невозможно. Тем не менее работа двигалась вперед. В феврале 1954 года физики собрали стенд АМФ — критическую сборку реактора AM, который послужил макетом полноценного реактора. И хотя на стенде невозможно было воспроизвести все условия, результаты дали надежду на успех. Именно на стенде АМФ 3 марта 1954 года была осуществлена первая управляемая цепная реакция деления урана.

«С легким паром!»

После того как на стенде АМФ был проведена успешная управляемая реакция деления урана, в начале 1954 года начались проверка и тестирование различных систем станции. По сути, станцию построили за три года.

Что хоть и было больше «партийного срока», но все же являлось выдающимся достижением.

9 мая 1954 года была осуществлена загрузка реактора топливными каналами и при погружении 61-го канала было достигнуто критическое состояние. В итоге в 19 часов 40 минут в реакторе началась самоподдерживающаяся реакция деления ядер урана. По сути, это был старт работы реактора, но еще не станции.

Как вспоминал тот же профессор Блохинцев: «Постепенно мощность реактора увеличивалась, и наконец где-то около здания ТЭЦ, куда подавался пар от реактора, мы увидели струю, со звонким шипением вырывавшуюся из клапана. Белое облачко обыкновенного пара, и к тому же еще недостаточно горячего, чтобы вращать турбину, показалось нам чудом: ведь это первый пар, полученный на атомной энергии. Его появление послужило поводом для объятий, поздравлений «с легким паром» и даже для слез радости. Наше ликование разделял и Игорь Курчатов, принимавший участие в работе в те дни. После получения пара с давлением 12 атмосфер и при температуре 260° С стало возможным изучение всех узлов АЭС в условиях, близких к проектным, а 26 июня 1954 года, в вечернюю смену, в 17 часов 45 минут была открыта задвижка подачи пара на турбогенератор, и он начал вырабатывать электроэнергию от атомного котла».

К октябрю 1954 года Обнинская АЭС мощностью 5 мегаватт была выведена на проектные нормативы. Ее энергия влилась в энергопоток сети «Мосэнерго» и пошла на нужды потребителей. Первые годы АЭС считалась опытной станцией, но именно она стала отправной точкой для создания АЭС большей мощности и различных модификаций.

Срок эксплуатации Обнинской АЭС планировался до 30 лет. Де-факто станция отработала 48 лет без единой аварии. Однако в XXI веке ее эксплуатация стала экономически нецелесообразной, и было принято решение вывести ее из эксплуатации. 29 апреля 2002 года реактор Обнинской АЭС был остановлен, радиоактивное топливо вывезено, а сам реактор законсервирован. Сейчас в здании АЭС расположен музей первой в мире атомной электростанции.

Алексей АНИКИН

, ,   Рубрика: Гениальные изобретения

Предыдущая
⇐ ⇐
⇐ ⇐
Следущая
⇒ ⇒
⇒ ⇒



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

SQL запросов:45. Время генерации:0,124 сек. Потребление памяти:8.19 mb