Obninsk NPP — ประวัติของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลก

เมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2497 ใกล้กรุงมอสโกในเมือง Obninsk โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลก (NPP-1) ที่มีกำลังการผลิต 5,000 กิโลวัตต์ได้เริ่มดำเนินการ

ดาวยูเรนัสถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1789 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน Martin Klaproth และตั้งชื่อตามดาวเคราะห์ยูเรนัส ทศวรรษต่อมา ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2494 ที่เครื่องปฏิกรณ์ทดลองพันธุ์ EBR-I ในเมือง Arco รัฐไอดาโฮ สหรัฐอเมริกา พลังงานนิวเคลียร์ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นครั้งแรก—เพื่อใช้หลอดไฟสี่ดวง อย่างไรก็ตาม EBR-I ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

NPP-1 ใน Obninsk เป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกที่ผลิตไฟฟ้าเพื่อการพาณิชย์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลก

ในการจัดสร้างเป็นองค์แรกของโลก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สถาบันชั้นนำสำนักออกแบบและโรงงานของสหภาพโซเวียตเข้าร่วม การจัดการทางวิทยาศาสตร์ของปัญหาดำเนินการโดยสถาบันพลังงานปรมาณู (IAE) และโดยส่วนตัวโดยนักวิชาการ I. V. Kurchatov ตั้งแต่ปี 1951 การจัดการทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคได้รับความไว้วางใจจากสถาบันฟิสิกส์และพลังงานและศาสตราจารย์ D. I. Blohintsev ผู้อำนวยการสถาบัน

เอ.เค.กระสินธุ์ดำรงตำแหน่งรองผู้อำนวยการคนแรก การพัฒนาองค์ประกอบเชื้อเพลิง (แท่งเชื้อเพลิง) นำโดย V.A. Malykh การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ดำเนินการโดยทีมงานที่นำโดยนักวิชาการ N. A. Dolezhal และผู้ช่วยคนสนิทของเขา P. I. Aleshenkov หนึ่งในระบบที่สำคัญที่สุด - ระบบควบคุมและป้องกันเครื่องปฏิกรณ์ - ได้รับการพัฒนาภายใต้การนำของ I. Ya. Emelyanov ซึ่งเป็นสมาชิกที่เกี่ยวข้องของ Academy of Sciences ของสหภาพโซเวียต

การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Obnisk ในปี 1950

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2493 นักวิทยาศาสตร์เสนอให้สร้างเครื่องปฏิกรณ์ทดลองในภูมิภาคมอสโกเพื่อผลิตความร้อน 30,000 กิโลวัตต์และไฟฟ้า 5,000 กิโลวัตต์ คณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตอนุมัติโครงการในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2493

ในตอนท้ายของเดือนธันวาคม พ.ศ. 2493 การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้รับการปล่อยตัว และในปลายปีถัดมา การออกแบบรายละเอียดและการผลิตอุปกรณ์ได้เริ่มขึ้น เริ่มก่อสร้างในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2494

เครื่องปฏิกรณ์แบบแชนเนลกราไฟต์น้ำได้รับเลือกสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก ในนั้นผู้ควบคุมคือกราไฟต์และน้ำทำหน้าที่กำจัดความร้อนที่ปล่อยออกมาในองค์ประกอบของเชื้อเพลิง (โดยวิธีการนี้ยังมีส่วนร่วมในการกลั่นกรองนิวตรอนด้วย)

สหภาพโซเวียต ภูมิภาคคาลูกา โอบนินสค์ เครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เครื่องแรกของโลก ภาพถ่ายโดย TASS / Valentin Kunov

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์พลังงาน ซึ่งเป็นโครงสร้างทางเทคนิคที่ซับซ้อนและมีราคาแพงนั้นค่อนข้างเรียบง่าย

Water-Graphite Channel reactor ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เครื่องแรก รูก่อตัวเป็นตารางสม่ำเสมอ มีช่องเชื้อเพลิงพร้อมองค์ประกอบเชื้อเพลิงและอุปกรณ์ควบคุมและป้องกัน (CPS)

บรรจุภัณฑ์กราไฟต์ถูกวางไว้ในพื้นที่เครื่องปฏิกรณ์ที่ปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย พื้นที่เครื่องปฏิกรณ์ถูกสร้างขึ้นโดยแผ่นด้านล่างซึ่งเป็นที่วางของผนังก่ออิฐ เสื้อด้านข้างและแผ่นด้านบนที่มีช่องเปิดตรงกับช่องเปิดในผนังก่ออิฐ

เพื่อขจัดความร้อนที่ปล่อยออกมาในองค์ประกอบเชื้อเพลิงของ NPP แรก จึงมีวงจรหมุนเวียนสองวงจร

วงจรแรกถูกปิดผนึก ในนั้น น้ำ (สารหล่อเย็น) จะถูกป้อนจากด้านบนไปยังช่องเชื้อเพลิงแต่ละช่อง ซึ่งถูกให้ความร้อน จากนั้นจะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งก็คือเครื่องกำเนิดไอน้ำ หลังจากระบายความร้อนแล้ว ปั๊มจะส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์

ในวงจรที่สอง ในเครื่องกำเนิดไอน้ำไอน้ำจะถูกสร้างขึ้นโดยขับเคลื่อนกังหันทั่วไป ดังนั้น เครื่องปฏิกรณ์พลังงานจึงเข้ามาแทนที่หม้อต้มไอน้ำของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ด้วยเหตุนี้จึงมักเรียกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบใช้ไอน้ำ

แผนภาพโครงสร้างของเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก

ตอนนี้อุปกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกดูเรียบง่ายและธรรมดา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้เชี่ยวชาญ แต่เมื่อเกือบ 70 ปีที่แล้วเมื่อมันถูกสร้างขึ้น ไม่มีอะนาล็อก แบบจำลอง หรือม้านั่งสำหรับตรวจสอบผลลัพธ์ของการคำนวณ

และมีคำถามมากมาย จะจ่ายน้ำจากวงจรปฐมภูมิไปยังช่องเชื้อเพลิงทั้ง 128 ช่องและเซลล์เชื้อเพลิงอีกสี่ช่องจากแต่ละช่องได้อย่างไร และการกระจายนี้จะเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อกำลังของช่องเปลี่ยน (หลีกเลี่ยงไม่ได้ระหว่างการทำงาน)

เครื่องปฏิกรณ์จะทำงานอย่างไรเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของน้ำในช่องอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้อีกครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างการอุ่นเครื่องระหว่างการเริ่มต้นและการทำให้เย็นลงระหว่างการปิดเครื่อง เมื่อเครื่องปฏิกรณ์เปลี่ยนจากฟีดหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง ฯลฯ

ด้วยการเริ่มดำเนินการของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก ได้รับคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งยืนยันความคาดหวังของนักวิทยาศาสตร์และนักพัฒนาโรงไฟฟ้าอย่างเต็มที่

โซลูชันที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกนั้นประสบความสำเร็จอย่างมาก กระทั่งปัจจุบัน หลังจากเปิดดำเนินการมาสี่สิบปี ก็ยังประสบความสำเร็จในการใช้งานสำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค

ในปี 1956 Calder Hall 1 ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์แห่งแรกได้เชื่อมต่อกับกริดแห่งชาติของอังกฤษ ในปี พ.ศ. 2501 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์แห่งแรกในสหรัฐอเมริกา คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Shipport เปิดดำเนินการ ในปี พ.ศ. 2507 EDF1 เครื่องปฏิกรณ์พลังงานไฟฟ้าเครื่องแรกของฝรั่งเศสกำลังเดินเครื่องอยู่ที่ Chinon บนแม่น้ำลัวร์

ประมาณ 4 ปีก่อนการเปิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไซบีเรียใน Tomsk Obninsk ยังคงเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพียงเครื่องเดียวในสหภาพโซเวียต โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งถัดไปของโซเวียตที่จะเชื่อมต่อกับกริดคือโรงไฟฟ้า Beloyarsk ขนาด 100 เมกะวัตต์ หมายเลข 1 ในปี 1964 (ดู — โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของรัสเซีย).

เครื่องปฏิกรณ์ในขั้นตอนแรกของ Beloyar NPP และ Bilibin NPP อยู่ใกล้กับเครื่องปฏิกรณ์ใน Obninsk มากที่สุด แต่ก็มีความแตกต่างพื้นฐานเช่นกัน ที่ Beloyarsk NPP มีการใช้ไอน้ำความร้อนยวดยิ่งยวดของนิวเคลียร์เป็นครั้งแรกในการปฏิบัติของโลก

ประสบการณ์ในการสร้างและทศวรรษของการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องทำให้สามารถพัฒนาโครงการสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้พลังงานสูงแบบอนุกรม RBMK (เครื่องปฏิกรณ์แบบเดือดกำลังสูง) รูปแบบการระบายความร้อนเหมือนกับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีช่องน้ำ-กราไฟท์ แต่องค์ประกอบของเชื้อเพลิงไม่ได้เป็นท่อแต่เป็นรูปทรงแท่ง โดยมีชั้นในเป็นโลหะผสมเซอร์โคเนียมซึ่งดูดซับนิวตรอนได้น้อย

แท่งเชื้อเพลิง 18 แท่งดังกล่าวรวมกันเป็นชุดประกอบเชื้อเพลิงซึ่งติดตั้งอยู่ด้านบนในท่อเซอร์โคเนียม ก่อตัวเป็นช่องเชื้อเพลิง อุปกรณ์ป้องกันและควบคุมทำงานในท่อเดียวกัน

การออกแบบช่องเชื้อเพลิงทำให้สามารถโหลดเชื้อเพลิงซ้ำได้ (โดยใช้เครื่องจักรพิเศษ) โดยไม่ต้องปิดเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทอื่นๆ เกือบทั้งหมด เวลาเดินเครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพการใช้ยูเรเนียมเพิ่มขึ้นอย่างมาก

แผนภาพโครงสร้างของเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องน้ำ-กราไฟต์ RBMK

RBMK เครื่องแรกที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้า 1,000 เมกะวัตต์ได้รับการติดตั้งที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราดซึ่งเริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2516 เครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกันนี้ได้รับการติดตั้งที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิล

ในตอนท้ายของปี 1983 RBMK-1500 คันแรกได้เข้าประจำการที่ Ignalina NPP ดังนั้นในเวลาน้อยกว่า 30 ปี หน่วยกำลังของเครื่องปฏิกรณ์จึงเพิ่มขึ้น 300 เท่า RBMK-1500 หนึ่งเครื่องมีกำลังการผลิตเท่ากับโรงไฟฟ้าทั้งหมดที่สร้างขึ้นภายใต้แผน GOELRO เครื่องปฏิกรณ์อิกนาลินาเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกเป็นเวลาหลายปี

จากข้อมูลของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับพลเรือน 443 เครื่องที่ทำงานอยู่ในโลก และอีก 51 เครื่องอยู่ระหว่างการก่อสร้าง

แผงควบคุมหลักของ Obninsk NPP

Obninsk NPP ถูกปิดและปลดประจำการในเดือนเมษายน 2545 นั่นคือดำเนินการมา 48 ปีโดยไม่มีเหตุการณ์ใดเกิดขึ้น ซึ่งนานกว่าที่วางแผนไว้ 18 ปี และในช่วงเวลานั้นสถานีมีการยกเครื่องเพียงครั้งเดียว

ความสำคัญของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกแทบจะประเมินค่าไม่ได้มีบทบาทอย่างมากในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ในการแก้ปัญหาทางเทคนิคที่รวมอยู่ในโครงการของสถานีถัดไปในการฝึกอบรมบุคลากรที่มีคุณภาพสูง

ในปี 2009 พิพิธภัณฑ์พลังงานนิวเคลียร์ก่อตั้งขึ้นบนพื้นฐานของ Obninsk NPP