Prima instalație nucleară din lume a fost construită în URSS la nouă ani după bombardarea atomică a Hiroshima. Acest eveniment cel mai important din istoria tehnologiei a fost precedat de o muncă fricoasă și intensă pentru a-și crea propriile sale arme nucleare. Această lucrare a fost condusă de un om de știință și talent organizator Igor Kurchatov. În 1943, Kurchatov și-a înființat propriul centru de cercetare la Moscova (la acel moment a fost numit Laboratorul nr. 2, iar ulterior a fost transformat în Institutul de Energie Atomică).
Experiența în construcția unui astfel de reactor în URSS nu a fost deloc. După o anumită reflecție, Kurchatov a decis să încredințeze această lucrare lui NIIhimmash, condus de Nikolai Dollezhal. Deși Dollezhal era un chimist curat pentru construcții de mașini și nu sa angajat niciodată în fizica nucleară, cunoștințele sale s-au dovedit foarte valoroase. Cu toate acestea, NIIhimmash nu ar putea crea un reactor prin eforturi proprii. Lucrarea a mers bine numai după ce s-au alăturat mai multe institute. Principiu și unitate de reactor Dollezhal au fost, în general, sunt clare: locuințe plasat un metal blocuri de grafit cu canale pentru blocurile de uraniu și tije de control - absorbanți de neutroni. Masa totală a uraniului a fost să ajungă la valoarea necesară a fizicienilor, la care a început reacția în lanț susținută a fisiunii atomilor de uraniu. Reacția uraniului de fisiune nu a apărut numai două fragmente (două noi nucleu), dar câțiva neutroni sunt neutronii Acestea din prima generație și servesc pentru a menține reacția, care a dus la a doua generație a apărut neutroni, al treilea și așa mai departe.
În medie, pentru fiecare o mie de neutroni care au apărut, doar câțiva s-au născut nu instantaneu, la momentul divizării, dar puțin mai târziu au zburat din resturi. Existența acestor așa-numite neutroni întârziate, care sunt un mic detaliu în procesul de fisiune de uraniu, se dovedește a fi decisivă pentru posibilitatea introducerii unei reacții în lanț controlată. Unele dintre ele sunt întârziate cu fracțiuni de secundă, altele - pentru câteva secunde sau mai mult.
După aceea, Kurchatov ar putea să acorde mai multă atenție utilizării pașnice a energiei atomice. În numele său, Feinberg și Dollezhal au început dezvoltarea unui proiect de reactor pentru o centrală nucleară. Prima calcule fizice efectuate, iar cea de-a doua - inginerie. Faptul că reactorul nuclear poate fi nu numai un producător de arme de grad plutoniu, dar, de asemenea, o centrală electrică puternică, în primul rând a devenit clar fondatorilor săi. Una dintre manifestările externe ale reacției nucleare în curs de desfășurare, împreună cu radiația radioactivă, este o eliberare semnificativă a căldurii. Într-o bombă atomică, această căldură este eliberată instantaneu și servește drept unul dintre factorii ei dăunători. În reactor, în cazul în care reacția în lanț este ca și în cazul în care într-o stare de mocnit, caldura intensa poate dura luni sau chiar ani, și mai multe kilograme de uraniu poate aloca aceeași cantitate de energie este eliberată în timpul arderii de câteva mii de tone de combustibil convențional. Deoarece fizicienii sovietici au învățat deja cum să controleze o reacție nucleară, problema creării unui reactor energetic a fost să găsească modalități de a elimina căldura din ea. Experiența dobândită în timpul experimentelor de către Kurchatov a fost foarte valoroasă, dar nu a răspuns la multe întrebări. Nici unul dintre reactoarele construite în acest moment nu era energic. În reactoarele industriale, energia termică nu numai că era inutilă, ci și dăunătoare - trebuia să fie îndepărtată, adică să răcească blocurile de uraniu. Problema colectării și utilizării căldurii eliberate în timpul reacției nucleare nu a fost luată în considerare nici în URSS, nici în Statele Unite.
Cele mai importante aspecte în calea unui design reactor de putere pentru o centrală nucleară au fost: un anumit tip de reactor (neutroni rapizi sau lente), va fi cel mai rapid că trebuie să existe un moderator de neutroni (grafit sau apa grea), care poate servi ca agent de răcire (apă, gaz sau metal lichid) , ce ar trebui să fie temperatura și presiunea ei. În plus, au existat multe alte întrebări, de exemplu, privind materialele, siguranța personalului și creșterea eficienței.
Reactorul de putere nu era atât de mult un reactor industrial ca obiect științific. Laboratorul de energie fizică Obninsk, fondat în 1947, supraveghea direct construcția centralei nucleare. În primii ani nu au existat suficiente forțe științifice sau echipament necesar. Condițiile de trai au fost de asemenea departe de a fi acceptabile. Orașul a fost construit. Străzile neasfaltate au fost acoperite în primăvară și toamnă cu noroi neputincios, în care mașinile s-au scufundat fără speranță. Majoritatea locuitorilor erau în cazarmă din lemn și case "finlandeze" incomode. Laboratorul a fost amplasat în clădiri complet aleatorii și nepotrivite pentru scopuri științifice (una - fosta colonie a copiilor, iar cealaltă - conacul Morozovilor). Electricitatea a fost produsă de o veche turbină cu abur de 500 kW. Când sa oprit, întregul sat și clădire s-au aruncat în întuneric. Calculele complexe au fost făcute manual. Cu toate acestea, oamenii de știință (mulți dintre aceștia s-au întors recent de pe front) au suferit dificultăți. Ideea că aceștia proiectează și construiesc prima instalație nucleară din lume, a excitat mințile și a încântat entuziasmul.
În timpul construcției a fost luată ca bază o construcție a unui reactor industrial. În locul barelor de uraniu, au fost avute în vedere elementele de eliminare a căldurii de uraniu - barele de combustibil. Diferența dintre ele era că toiagul de apă curgea din exterior, bara de combustibil era un tub cu două pereți. Între pereți era uraniu îmbogățit și apă curgea prin canalul interior. Calculele au arătat că, cu un astfel de design, este mult mai ușor să-l încălziți la temperatura dorită. Această schemă aparent simplă din descriere a fost de fapt foarte complicată din punct de vedere tehnic. Teoria reactorului nu exista atunci - sa născut cu el. Elementele de combustibil deosebit de complexe au fost elementele de combustibil, ale căror eficiență a întregii instalații a depins într-o mare măsură. Procesele care au loc în ele, au fost foarte greu, din orice punct de vedere: pentru a decide cum, și cum să le încărcați uraniu în măsura necesară pentru ao îmbogăți, modul de a realiza o circulație de apă, sub presiune ridicată, și modul în care să furnizeze căldură.
La prima centrală nucleară, sistemul de control al proceselor din reactor a fost gândit cu grijă. Au fost create dispozitive pentru comandarea automată și manuală a barelor de comandă, pentru oprirea de urgență a reactorului și dispozitivele pentru înlocuirea elementelor de combustibil. Se știe că reacția nucleară începe numai atunci când se ajunge la o anumită masă critică a materialului fisionabil. Cu toate acestea, combustibilul nuclear arde în timpul funcționării reactorului. Prin urmare, este necesar să se calculeze o rezervă semnificativă de combustibil pentru a asigura funcționarea reactorului mai mult sau mai puțin semnificativă. Efectul acestei rezerve supercritice asupra cursului reacției a fost compensat prin tije speciale care absorbu excesul de neutroni. Dacă este necesar, pentru a crește capacitatea reactorului (prin burnup combustibil) mai multe bare de control a prezentat din miezul reactorului și instalat într-o astfel de poziție, când reactorul este pe reacția în lanț și este verge fisiune activă a uraniului. În cele din urmă, s-au asigurat tije de protecție de urgență, lăsându-le în zona activă stingând instantaneu reacția nucleară.
Lansarea primei centrale nucleare din lume
16 mai 1950 decret al Consiliului de Miniștri al URSS de construcție a trei reactoare prototip a fost definit - o soluție răcită cu apă de uraniu-grafit răcit cu gaz și uraniu-beriliu uraniu-grafit cu un gaz sau un metal lichid de răcire. Conform planului inițial, toți au trebuit să lucreze alternativ pentru o singură turbină cu abur și un generator cu o capacitate de 5000 kW.
Construcția centralei nucleare a fost condusă de Obninsk Physics and Energy Laboratory. În timpul construcției, a fost luată ca bază o construcție a unui reactor industrial, dar în locul barelor de uraniu au fost furnizate elemente de eliminare a căldurii cu uraniu, așa-numitele tije de combustibil. Diferența dintre ele a fost că toiagul de apă curgea din exterior, iar elementul combustibil era un tub cu două pereți. Între pereți era uraniu îmbogățit și apă curgea prin canalul interior. Calculele științifice au arătat că, cu un astfel de design, este mult mai ușor să-l încălziți la temperatura dorită. Materialul elementelor de înlăturare a căldurii ar trebui să aibă rezistență la rezistență la coroziune și nu ar trebui să-și schimbe proprietățile sub expunere pe termen lung la radiații. La prima centrală nucleară, sistemul de control al proceselor care au loc în reactor a fost gândit cu grijă. În acest scop, au fost create dispozitive pentru comandarea automată și manuală a barelor de comandă, pentru oprirea de urgență a reactorului și dispozitivele pentru înlocuirea elementelor combustibile.
Pe lângă generarea de energie, reactorul din Obninsk a fost de asemenea o bază pentru cercetarea experimentală și pentru dezvoltarea izotopilor pentru nevoile medicinii. Experiența operațională a primei centrale nucleare experimentale a confirmat pe deplin soluțiile de inginerie propuse de specialiștii din industria nucleară, ceea ce ne-a permis să începem să punem în aplicare un program la scară largă pentru construcția de noi centrale nucleare în Uniunea Sovietică.
Pe baza centralei nucleare Obninsk a fost creat un muzeu de energie nucleară.