Часть 1. История
Изучение реакции атомов велось с начала 20го века во всех развитых странах мира. О том, что людям удалось подчинить себе энергию атома, первыми заявили в США, когда 6 августа 1945 года провели испытания, сбросив атомную бомбу, на японские города Хиросима и Нагасаки. Параллельно велось изучение применения атома в мирных целях. Разработки такого рода были и в СССР.
Для атомного проекта СССР в 1945 — 1946 годах были созданы 4 лаборатории ядерной энергетики. Первая и четвертая в Сухуми, вторая – в Снежинске и третья вблизи станции Обнинская в Калужской области, называлась она лаборатория В. Сегодня это физико-энергетический институт им. Лейпуцкого.
Общее руководство по созданию первой на планете АЭС было возложено на «отца» советской атомной бомбы И.В. Курчатова, главным конструктором реактора стал ученый-энергетик Н.А. Доллежаль, а Лабораторию «В» возглавил талантливый физик Д.И. Блохинцев. По прошествии пары лет с момента запуска Обнинской АЭС поселок стал полноценным городом, а секретная лаборатория спустя полтора десятилетия своей работы разрослась в ведущее в стране научное учреждение в сфере ядерной энергетики — физико-энергетический институт. C этого же времени станция стала открытым объектом — на нее зачастили многочисленные советские и зарубежные делегации, члены которых горели желанием лично ознакомиться с процессом работы первой на Земле атомной электростанции.
Пуск первой в мире АЭС был уникальным технологическим достижением. Он стал переломным моментом, который коренным образом изменил сознание человечества. То, что еще вчера казалось немыслимым и невозможным, стало явью и повседневностью. Атом в условиях усиливавшейся мировой гонки вооружений, набиравшего обороты опасного планетарного противостояния двух различных общественно-политических систем был обращен на службу человеку, причем не в разрушительных, а в созидательных целях.
Ввод в эксплуатацию
Обнинская атомная электростанция была введена в эксплуатацию Советским Союзом 27 июня 1954 года и успешно эксплуатировалась почти пять десятилетий, пока она не была закрыта 29 апреля 2002 года.
Расположенный чуть более чем в ста километрах к юго-западу от Москвы, Обнинск был домом Института физики и энергетики, поэтому, неудивительно, что в СССР выбрали это место для строительства первой АЭС.
Однако то, что Обнинск стал первой в мире атомной электростанцией, на деле она предназначалась как полигон для тренировок экипажей будущих атомных подлодок.
Тем не менее, хотя Обнинская АЭС производила электроэнергию, также она содействовала исследованиям и испытаниям.
Атомные электростанции США
АЭС Шиппингпорт с номинальной мощностью 60 МВт, открыта в 1958 году в штате Пенсильвания. После 1965 года произошло интенсивное сооружение атомных электростанций по всей территории Штатов.
Основная часть атомных станций Америки была сооружена в дальнейшие после 1965 года 15 лет, до наступления первой серьезной аварии на АЭС на планете.
Если в качестве первой аварии вспоминается авария на Чернобыльской АЭС, то это не так.
Первая авария произошла в штате Пенсильвания на станции Три-Майл-Айленд 28 марта 1979 года.
Причиной аварии стали нарушения в системе охлаждения реактора и многочисленные ошибки обслуживающего персонала. В итоге расплавилось ядерное топливо. На устранение последствий аварии ушло около одного миллиарда долларов, процесс ликвидации занял 14 лет.
После авария правительство Соединенных Штатов Америки откорректировало условия безопасности функционирования всех АЭС в государстве.
Это соответственно привело к продолжению периода строительства и значительному подорожанию объектов «мирного атома». Такие изменения затормозили развитие общей индустрии в США.
В конце двадцатого века в Соединенных Штатах было104 работающих реактора. На сегодняшний день США занимают первое место на земле по численности ядерных реакторов.
С начала 21 столетия в Америке было остановлено четыре реактора в 2013 году, и начато строительство ещё четырех.
Фактически на сегодняшний момент в США функционирует 100 реакторов на 62 атомных электростанциях, которыми производится 20% от всей энергии в государстве.
Последний сооруженный реактор в США был введен в эксплуатацию в 1996 году на электростанции Уотс-Бар.
Власти США в 2001 году приняли новое руководство по энергетической политике. В нее внесен вектор развития атомной энергетики, посредствам разработки новых видов реакторов, с более подходящим коэффициентом экономности, новых вариантов переработки отслужившего ядерного топлива.
В планах до 2020 года было сооружение нескольких десятков новых атомных реакторов, совокупной мощностью 50 000 МВт. Кроме того, достичь поднятия мощности уже имеющихся АЭС приблизительно на 10 000 МВт.
США — лидер по количеству атомных станций в мире
Благодаря внедрению данной программы, в Америке в 2013 году было начато строительство четырех новых реакторов – два из которых на АЭС Вогтль, а два других на Ви-Си Саммер.
Эти четыре реактора новейшего образца – АР-1000, производства Westinghouse.
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!»
Реактор Обнинской АЭС. 1974 г. Фото: РИА Новости
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».
В подземном помещении Обнинской АЭС. 1966 г. Фото: РИА Новости/ Александр Моклецов
Развитие атомной энергетики в СССР
Первые исследования радиоактивности и ядерного расщепления в СССР начались в 1920-х годах, благодаря работам таких ученых, как Игорь Курчатов и Георгий Флиеров. Они провели многочисленные эксперименты и открыли новые возможности использования ядерной энергии.
В 1954 году была запущена первая же атомная электростанция СССР — АЭС именем И.В. Курчатова. Она имела мощность 5 МВт и находилась в Обнинске. Это был огромный прорыв и показало, что атомная энергия может быть использована для производства электроэнергии в промышленных масштабах.
В 1963 году СССР запустил первую атомную электростанцию крупного масштаба — Карабатанская АЭС. Она имела мощность 100 МВт и работала на графитовых реакторах. Эта станция обеспечивала электроэнергией не только промышленные предприятия, но и домашние хозяйства.
В 1970-х годах СССР продолжил развитие атомной энергетики и запустил несколько новых АЭС с различными типами реакторов, такими как легководные и тяжеловодные реакторы. Это позволяло обеспечить энергией большое количество населения и промышленных предприятий.
В конце 1980-х годов СССР имел более 20 атомных электростанций, которые вместе производили более 20% всей электроэнергии в стране
Атомная энергетика стала одним из технологических достижений СССР и привлекала внимание других стран, которые хотели использовать эту технологию
Однако, развитие атомной энергетики в СССР не обошлось без проблем и аварий. В 1986 году на Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая ядерная авария в истории. Эта авария стала тяжелым уроком для СССР и привела к изменениям в подходе к безопасности атомных электростанций.
В целом, развитие атомной энергетики в СССР было важным этапом в истории науки и технологий. Оно позволило обеспечить энергией огромное количество населения и промышленности, а также создать условия для развития других отраслей, таких как навигация, космонавтика и медицина.
Атомные электростанции России
Балаковская АЭС
Расположена рядом с городом Балаково, Саратовской области, на левом берегу Саратовского водохранилища. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-1000, введённых в эксплуатацию в 1985, 1987, 1988 и 1993 годах.
Балаковская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.
Ежегодно она вырабатывает более 30 миллиардов кВт•ч электроэнергии. В случае ввода в строй второй очереди, строительство которой было законсервировано в 1990-х, станция могла бы сравняться с самой мощной в Европе Запорожской АЭС.
Белоярская АЭС
Белоярская АЭС расположена в городе Заречный, в Свердловской области, вторая промышленная атомная станция в стране (после Сибирской).
На станции были сооружены четыре энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах и два с реактором на быстрых нейтронах.
В настоящее время действующими энергоблоками являются 3-й и 4-й энергоблоки с реакторами БН-600 и БН-800 электрической мощностью 600 МВт и 880 МВт соответственно.
БН-600 сдан в эксплуатацию в апреле 1980 — первый в мире энергоблок промышленного масштаба с реактором на быстрых нейтронах.
БН-800 сдан в промышленную эксплуатацию в ноябре 2016 г. Он также является крупнейшим в мире энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах.
Билибинская АЭС
Расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Состоит из четырёх блоков ЭГП-6 мощностью по 12 МВт, введённых в эксплуатацию в 1974 (два блока), 1975 и 1976 годах.
Вырабатывает электрическую и тепловую энергию.
Калининская АЭС
Калининская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.
Расположена на севере Тверской области, на южном берегу озера Удомля и около одноимённого города.
Состоит из четырёх энергоблоков, с реакторами типа ВВЭР-1000, электрической мощностью 1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 годах.
4 июня 2006 года было подписано соглашение о строительстве четвёртого энергоблока, который ввели в строй в 2011 году.
Кольская АЭС
Кольская АЭС расположена рядом с городом Полярные Зори Мурманской области, на берегу озера Имандра.
Состоит из четырёх блоков ВВЭР-440, введённых в эксплуатацию в 1973, 1974, 1981 и 1984 годах.
Мощность станции — 1760 МВт.
Курская АЭС
Курская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.
Расположена рядом с городом Курчатов Курской области, на берегу реки Сейм.
Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1976, 1979, 1983 и 1985 годах.
Мощность станции — 4000 МВт.
Ленинградская АЭС
Ленинградская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.
Расположена рядом с городом Сосновый Бор Ленинградской области, на побережье Финского залива.
Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1973, 1975, 1979 и 1981 годах.
Мощность станции — 4 ГВт. В 2007 году выработка составила 24,635 млрд кВт•ч.
Нововоронежская АЭС
Расположена в Воронежской области рядом с городом Воронеж, на левом берегу реки Дон. Состоит из двух блоков ВВЭР.
На 85 % обеспечивает Воронежскую область электрической энергией, на 50 % обеспечивает город Нововоронеж теплом.
Мощность станции (без учёта Нововоронежской АЭС-2) — 1440 МВт.
Ростовская АЭС
Расположена в Ростовской области около города Волгодонск. Электрическая мощность первого энергоблока составляет 1000 МВт, в 2010 году подключен к сети второй энергоблок станции.
В 2001—2010 годах станция носила название «Волгодонская АЭС», с пуском второго энергоблока АЭС станция была официально переименована в Ростовскую АЭС.
В 2008 году АЭС произвела 8,12 млрд кВт-час электроэнергии. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) составил 92,45 %. С момента пуска (2001) выработала свыше 60 млрд кВт-час электроэнергии.
Смоленская АЭС
Расположена рядом с городом Десногорск Смоленской области. Станция состоит из трёх энергоблоков, с реакторами типа РБМК-1000, которые введены в эксплуатацию в 1982, 1985 и 1990 годах.
В состав каждого энергоблока входят: один реактор тепловой мощностью 3200 МВт и два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт каждый.
Влияние атомной энергии на промышленность и экономику СССР
Внедрение атомной энергии в Советском Союзе оказало огромное влияние на промышленность и экономику страны. Это был значимый шаг в развитии энергетической отрасли, который способствовал созданию мощной базы для промышленного производства и снижению зависимости от ископаемых видов топлива.
Одним из основных достижений советской атомной энергетики стало создание атомных электростанций. Благодаря использованию ядерного топлива, эти станции обеспечивали непрерывное и стабильное электроснабжение промышленных предприятий. Атомные электростанции значительно повысили производительность промышленности, позволив удовлетворить растущий спрос на электроэнергию.
Влияние атомной энергии на экономику СССР оказалося не ограничено только электроэнергетикой. Атомные технологии нашли применение в различных отраслях, таких как металлургия, химия и топливная промышленность.
- Атомные реакторы использовались для производства изотопов и радиоактивных источников, которые находили широкое применение в медицине и научных исследованиях.
- Атомные технологии были активно использованы в процессах производства и обогащения топлива для ядерных реакторов и ядерного оружия.
- Атомная энергия также нашла применение в создании теплогенераторов для промышленных предприятий, что позволило существенно снизить расходы на энергетику и повысить эффективность производства.
В результате внедрения атомной энергии промышленность СССР стала гораздо более конкурентоспособной и продуктивной. Рост производительности и снижение затрат на энергетику позволили увеличить выпуск товаров и услуг, что в свою очередь положительно сказалось на экономике страны.
Значимость первой АЭС
Первые атомные электростанции в СССР смогли открыть дорогу применению атомной энергии с мирными целями. Эксплуатация самых первых АЭС также позволила накопить инженерный и научный опыт, необходимый для дальнейшего проектирования и возведения более крупных станций.
Возведенная в Обнинске атомная электростанция еще в период строительства трансформировалась в своеобразную школу для подготовки кадров, эксплуатационного персонала и научных сотрудников. Данную роль Обнинская АЭС осуществляла на протяжении нескольких десятилетий в ходе промышленного применения и большого количества проведенных на ней экспериментов.
Запуск первого реактора
Знаменательная дата пришлась на 26 июня 1954 года, когда в первой в мире атомной электростанции был дан пар на турбину за счет выделения энергии атома. Запуск прошел удачно и уже на следующий день 27 июня, электростанция была запущена в постоянную эксплуатацию, а эта дата стала днем рождения атомной энергетики.
Первое время реактор работал в экспериментальном режиме, его постоянно останавливали для проверки работы всех систем, а система защиты часто давала ложный аварийный сигнал. В сентябре 1954 года реактор был остановлен на ремонт и устранение всех неполадок, выявленных в первые три месяца эксплуатации. 25 октября он был запущен вновь и вышел на проектируемую мощность в 5 МВт.
От бомбы к реактору.
Еще во время войны усилия многих советских ученых были направлены на атомный проект. В 1942 году научным руководителем проекта был назначен Курчатов. Однако во время войны решались в первую очередь другие задачи и все силы на освоение энергии атома удалось бросить только в 1945 году. Именно тогда были созданы факультеты при Московском механическом и энергетических институтах для подготовки столь необходимых и ценных кадров, а также 4 лабораторных центра, в которых набирался ценный опыт для освоения этого амбициозного проекта.
В 1948 году был создан первый промышленный реактор для получения оружейного плутония. В 1949 году атомная бомба была создана, а вместе с ней и материальная база, которая позволит запустить через пять лет первую в мире атомную электростанцию. Основой для создания Обнинской АЭС стал промышленный реактор на объекте Челябинск-40, который использовался для создания оружейного плутония. На нем не только получали столь необходимые материалы, но и весь состав исследовательской группы и персонала приобретал ценнейший опыт в сфере атомной энергетики.
Первый расчет будущих характеристик реактора был получен в 1950 году и подписан лично Курчатовым. Всего через год началось проектирование и создание реактора.
Объект Челябинск-40
Виды топлива используемого на Атомных электростанциях
На атомных электростанциях возможно использование несколько веществ, благодаря которым можно выработать атомную электроэнергию, современное топливо АЭС – это уран, торий и плутоний.
Ториевое топливо сегодня не применяется в атомных электростанциях, для этого есть ряд причин.
Во-первых, его сложнее преобразовать в тепловыделяющие элементы, сокращенно ТВЭлы.
ТВЭлы — это металлические трубки, которые помещаются внутрь ядерного реактора. Внутри
ТВЭлов находятся радиоактивные вещества. Эти трубки являются хранилищами ядерного топлива.
Во-вторых, использование ториевого топлива предполагает его сложную и дорогую переработку уже после использования на АЭС.
Плутониевое топливо так же не применяют в атомной электроэнергетике, в виду того, что это вещество имеет очень сложный химический состав, система полноценного и безопасного применения еще не разработана.
Урановое топливо
Основное вещество, вырабатывающее энергию на ядерных станциях – это уран. На сегодняшний день уран добывается несколькими способами:
- открытым способом в карьерах
- закрытым в шахтах
- подземным выщелачиванием, при помощи бурения шахт.
Подземное выщелачивание, при помощи бурения шахт происходит путем размещения раствора серной кислоты в подземных скважинах, раствор насыщается ураном и выкачивается обратно.
Самые крупные запасы урана в мире находятся в Австралии, Казахстане, России и Канаде.
Самые богатые месторождения в Канаде, Заире, Франции и Чехии. В этих странах из тонны руды получают до 22 килограмм уранового сырья.
В России из одной тонны руды получают чуть больше полутора килограмм урана. Места добычи урана нерадиоактивны.
В чистом виде это вещество мало опасно для человека, гораздо большую опасность представляет радиоактивный бесцветный газ радон, который образуется при естественном распаде урана.
Подготовка урана
В виде руды уран в АЭС не используют, руда не вступает в реакцию. Для использования урана на АЭС сырье перерабатывается в порошок – закись окись урана, а уже после оно становится урановым топливом.
Урановый порошок превращается в металлические «таблетки», — он прессуется в небольшие аккуратные колбочки, которые обжигаются в течение суток при температурах больше 1500 градусов по Цельсию.
Именно эти урановые таблетки и поступают в ядерные реакторы, где начинают взаимодействовать друг с другом и, в конечном счете, дают людям электроэнергию.
В одном ядерном реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.
Перед размещением урановых таблеток в реакторе они помещаются в металлические трубки из циркониевых сплавов — ТВЭлы, трубки соединяются между собой в пучки и образуют ТВС – тепловыделяющие сборки.
Именно ТВС называются топливом АЭС.
Ученые и открытие ядерного деления
История атомной энергии в Советском Союзе тесно связана с многочисленными открытиями, сделанными выдающимися учеными. Одним из самых значимых и прорывных открытий было открытие ядерного деления.
В 1938 году немецкий физик Отто Хан получил первые доказательства о существовании ядерного деления. Он обнаружил, что бомбардировка ядра урана медленными нейтронами приводит к расщеплению ядра и высвобождению большого количества энергии. Это было важным открытием, которое открыло двери в новую эру атомной энергии.
Другим ключевым ученым, внесшим существенный вклад в исследование ядерного деления, был советский физик Игорь Курчатов. Он был одним из первых, кто понял потенциал ядерной энергии и осознал ее возможности для развития промышленности и науки. Курчатов активно проводил эксперименты и исследования, призванные пролить свет на процесс ядерного деления.
В результате усилий Курчатова и других ученых был создан первый тепловой нейтронный реактор, который работал на базе ядерного деления. Этот реактор стал первым шагом к разработке атомной энергии в Советском Союзе.
Ученые и их открытия являются ключевой составляющей истории атомной энергии в Советском Союзе. Благодаря их труду и исследованиям были достигнуты значительные прорывы в области атомной энергетики, которые оказали влияние на развитие не только Советского Союза, но и всего мира.
КПД атомной электростанции
Наиболее высокий КПД (92-95%) – достоинство гидроэлектростанций. На них генерируется 14% мировой электро мощности.
Однако, этот тип станций наиболее требователен к месту возведения и, как показала практика, весьма чувствителен к соблюдению правил эксплуатации.
Пример событий на Саяно-Шушенской ГЭС показал, к каким трагическим последствиям может привести пренебрежение правилами эксплуатации в стремлении снизить эксплуатационные издержки.
Высоким КПД (80%) обладают АЭС. Их доля в мировом производстве электроэнергии составляет 22%.
Но АЭС требуют повышенного внимания к проблеме безопасности, как на стадии проектирования, так и при строительстве, и во время эксплуатации.
Малейшие отступления от строгих регламентов обеспечения безопасности для АЭС, чревато фатальными последствиями для всего человечества.
Пример тому авария на АЭС в Чернобыле и японское землетрясение в марте 2011 года, приведшее к аварии на АЭС, расположенной на острове Хонсю, в городе Окума, префектуры Фукусима.
Кроме непосредственной опасности в случае аварии, использование АЭС сопровождается проблемами безопасности, связанными с утилизацией или захоронением отработанного ядерного топлива.
КПД тепловых электростанций не превышает 34%, на них вырабатывается до шестидесяти процентов мировой электроэнергии.
Кроме электроэнергии на тепловых электростанциях производится тепловая энергия, которая в виде горячего пара или горячей воды может передаваться потребителям на расстояние в 20-25 километров. Такие станции называют ТЭЦ (Тепло Электро Централь).
ТЕС и ТЕЦ не дорогие в строительстве, но если не будут приняты специальные меры, они неблагоприятно воздействуют на окружающую среду.
Неблагоприятное воздействие на окружающую среду зависит от того, какое топливо применяется в тепловых агрегатах.
Наиболее вредны продукты сгорания угля и тяжёлых нефтепродуктов, природный газ менее агрессивен.
ТЭС являются основными источниками электроэнергии на территории России, США и большинства стран Европы.
Однако, есть исключения, например, в Норвегии электроэнергия вырабатывается в основном на ГЭС, а во Франции 70% электроэнергии генерируется на атомных станциях.
Первая электростанция в мире
Самая первая центральная электростанция, the Pearl Street, была сдана в эксплуатацию 4 сентября 1882 года в Нью-Йорке.
Станция была построена при поддержке Edison Illuminating Company, которую возглавлял Томас Эдисон.
На ней были установлены несколько генераторов Эдисона общей мощностью свыше 500 кВт.
Станция снабжала электроэнергией целый район Нью-Йорка площадью около 2,5 квадратных километров.
Станция сгорела дотла в 1890году, сохранилась только одна динамо-машина, которая сейчас находится в музее the Greenfield Village, Мичиган.
30 сентября 1882 года заработала первая гидроэлектростанция the Vulcan Street в штате Висконсин. Автором проекта был Г.Д. Роджерс, глава компании the Appleton Paper & Pulp.
На станции был установлен генератор с мощностью приблизительно 12.5 кВт. Электричества хватало на дом Роджерса и на две его бумажные фабрики.
Электростанция Gloucester Road. Брайтон был одним из первых городов в Великобритании с непрерывным электроснабжением.
В 1882 году Роберт Хаммонд основал компанию Hammond Electric Light , а 27 февраля 1882 года он открыл электростанцию Gloucester Road.
Станция состояла из динамо щетки, которая использовалась, чтобы привести в действие шестнадцать дуговых ламп.
В 1885 году электростанция Gloucester была куплена компанией Brighton Electric Light. Позже на этой территории была построена новая станция, состоящая из трех динамо щеток с 40 лампами.
Электростанция Зимнего дворца
В 1886 году в одном из внутренних дворов Нового Эрмитажа была построена электростанция.
Автором проекта выступил техник дворцового управления Василий Леонтьевич Пашков.
Электростанция была крупнейшей во всей Европе, не только на момент постройки, но и на протяжении последующих 15 лет.
Ранее для освещения Зимнего дворца использовались свечи, с 1861 года начали использовать газовые светильники. Так как электролампы имели большее преимущество, были начаты разработки по внедрению электроосвещения.
Прежде чем здание было полностью переведено на электричество, освещении при помощи ламп использовали для освещения дворцовых зал во время рождественских и новогодних праздников 1885 года.
9 ноября 1885 года, проект строительства «фабрики электричества» был одобрен императором Александром III. Проект включал электрификацию Зимнего дворца, зданий Эрмитажа, дворовой и прилегающей территории в течение трех лет до 1888 года.
Была необходимость исключить возможность вибрации здания от работы паровых машин, размещение электростанции предусмотрели в отдельном павильоне из стекла и металла. Его разместили во втором дворе Эрмитажа, с тех пор называемом «Электрическим».
Как выглядела станция
Здание станции занимало площадь 630 м², состояло из машинного отделения с 6 котлами, 4 паровыми машинами и 2 локомобилями и помещения с 36 электрическими динамо-машинами. Общая мощность достигала 445 л.с.
Было предложено три режима освещения:
- полное (праздничное) включать пять раз в году (4888 ламп накаливания и 10 свечей Яблочкова);
- рабочее – 230 ламп накаливания;
- дежурное (ночное) – 304 лампы накаливания.
Станция потребляла около 30 тыс. пудов (520 т) угля в год.
Принцип действия ядерного реактора
В активной зоне реактора располагаются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) – ядерное топливо.
Они собраны в кассеты, включающие в себя по несколько десятков ТВЭЛов. По каналам через каждую кассету протекает теплоноситель.
ТВЭЛы регулируют мощность реактора. Ядерная реакция возможна только при определённой (критической) массе топливного стержня.
Масса каждого стержня в отдельности ниже критической. Реакция начинается, когда все стержни находятся в активной зоне. Погружая и извлекая топливные стержни, реакцией можно управлять.
Итак, при превышении критической массы топливные радиоактивные элементы, выбрасывают нейтроны, которые сталкиваются с атомами.
В результате образуется нестабильный изотоп, который сразу же распадается, выделяя энергию, в виде гамма излучения и тепла.
Частицы, сталкиваясь, сообщают кинетическую энергию друг другу, и количество распадов в геометрической прогрессии увеличивается.
Это и есть цепная реакция — принцип работы ядерного реактора. Без управления она происходит молниеносно, что приводит к взрыву. Но в ядерном реакторе процесс находится под контролем.
Таким образом, в активной зоне выделяется тепловая энергия, которая передаётся воде, омывающей эту зону (первый контур).
Здесь температура воды 250-300 градусов. Далее вода отдаёт тепло второму контуру, после этого – на лопатки турбин, вырабатывающих энергию.
Преобразование ядерной энергии в электрическую можно представить схематично:
- Внутренняя энергия уранового ядра
- Кинетическая энергия осколков распавшихся ядер и освободившихся нейтронов
- Внутренняя энергия воды и пара
- Кинетическая энергия воды и пара
- Кинетическая энергия роторов турбины и генератора
- Электрическая энергия
Активная зона реактора состоит из сотен кассет, объединенных металлической оболочкой. Эта оболочка играет также роль отражателя нейтронов.
Среди кассет вставлены управляющие стержни для регулировки скорости реакции и стержни аварийной защиты реактора.
Далее, вокруг отражателя устанавливается теплоизоляция. Поверх теплоизоляции находится защитная оболочка из бетона, которая задерживает радиоактивные вещества и не пропускает их в окружающее пространство.
Важные события и даты
Практически все время работы после запуска реактор использовался как исследовательский благодаря наличию петлевых установок и экспериментальных устройств. Обнинская АЭС принимала самое активное участие в следующих проектах:
- Испытания твэлов для ледокола «Ленин»
- Полный цикл испытания для 1-го и 2-го блоков Белоярской АЭС, строительство которой началось в 1958 году
- При помощи экспериментов на Обнинской АЭС создана первая транспортабельная атомная энергетическая установка ТЭС-3
- Важнейшая экспериментальная база для Ядерных энергетических установок для подводных лодок.
- Разработка реакторов ФЭИ – БР-5, БР-10 и БОР-60
- Активное участие в разработке реакторов на быстрых нейронах БН-350, БН-600 и БН-800
- Производились испытания для космических атомных установок «Топаз» и «Бук», и в 1970 именно на основе этих исследования создали первый в мире реактор-преобразователь «Топаз»
- Исследовательский реактор БОР-60 и исследовательский реакторы на быстрых нейронах БР
- Производились эксперименты для Билибинской АЭС, работающей в условиях крайнего севера.
- Создание нейтронного спектрометра
- Так же на станции осуществлено более десятка важных открытий и измерений в ядерной отрасли.