Jadrová energia - Prvá jadrová elektráreň na svete. 64 výročie spustenia.
Po prvotnom použití atómových bômb nielen vedci ale aj politici videli veľký potenciál v jadrovej energii aj v iných oblastiach. Ambiciózne plány predpokladali že využívanie jadrovej energie prinesie také úžasné možnosti, že vykresľovali budúcnosť, v ktorej by fosílne palivá zostali dokonca nepoužívané. Niektoré z vtedajších predstáv sú dnes pravdou. Okrem USA však usilovne pracovali v oblasti výskumu a vývoja v jadrovej energii aj v Spojenom kráľovstve Veľkej Británie a Severného Írska, Kanade, a v ZSSR.
Aj Sovieti mali svoj vlastný „CP-1“, ale ten sa volal „F-1“.
Kódové označenie reaktora „F“ v preklade znamenalo „Fyzika“. F-1 bol prvým jadrovým reaktorom, ktorý fungoval mimo Severnej Ameriky. Začali ho stavať v Moskve 15 Novembra 1946, a spustili ho na Vianoce 26 Decembra 1946, o 18:00. miestneho času a pôvodne pracoval na výkonovej úrovni 10 Wattov. Prevádzkoval ho Kurčatovský výskumný inštitút. Reaktor obsahoval ako primárne palivo 46411 kg prírodného uránu (UO2 a U33O8), a ako terciárne palivo 41 kg 2% obohateného uránu. Bol to najdlhšie prevádzkovaný reaktor na svete – ešte na začiatku roku 2010 bol v stále prevádzke s výkonom 24 kW, ale v novembri 2016 však už bol trvalo odstavený. Konštrukcia F-1 vychádzala z reaktora Hanford 305, a údaje boli zrejme získané špionážou. Bol to reaktor na prírodný urán, s grafitom a ku koncu sa používal na kalibráciu detektorov neutrónového toku.
Aj v bývalom ZSSR podobne ako v USA mali zodpovednosť za Atómový projekt štátne inštitúcie patriace pod ozbrojené zložky. Na rozdiel od USA kde to boli vojaci, v ZSSR to patrilo pod deviate hlavné riaditeľstvo (9 GU) NKVD a podriadené náčelníkovi A.P. Zavenjaginovi. V roku 1945 boli v rámci Atómového projektu vytvorené štyri „laboratóriá“ – prakticky výskumné pracoviská resp. inštitúty. Dve z nich („A“ a „G“) boli v Suchumi, laboratórium „B“ na mieste terajšieho Snežinsku, a laboratórium “V“ bolo v blízkosti stanice Obninskoje, asi 105 km od Moskvy.
Niektoré zdroje tvrdia, že elektrická energia z jadrového reaktora bola prvý krát experimentálne údajne vyrobená už 3. septembra 1948 na grafitovom reaktore X-10 v Oak Ridge, štát Tennessee v USA. Nie je to však isté. Čo je ale historikmi potvrdené je, že (druhý, v prípade že to predošlé je pravdou) väčší experiment sa uskutočnil 20. decembra 1951 na experimentálnom jadrovom reaktore EBR-I v mestečku Arco v štáte Idaho. Vtedy tento množivý reaktor vyrobil z jadrovej energie (cez tepelnú energiu) elektrickú energiu a rozsvietil (až!) štyri žiarovky. Nasledujúci deň vytvoril reaktor dostatok energie už na osvetlenie celej budovy. Elektráreň vyrábala 200 kW elektrickej energie z 1,4 MW tepla vyrobeného reaktorom. Okrem toho, že vyrábal prvú elektrinu z atómovej energie na svete, bol EBR-I tiež prvým “množivým” reaktorom na svete, ktorý používal plutóniové palivo na výrobu elektriny. Prvotným cieľom EBR-1 bolo preukázať princíp množenia (vytvárania väčšieho množstva ako sám spotrebuje) paliva podľa predpokladaného princípu profesora Fermiho.
Prvou (síce ešte malou), ale už priemyselnou jadrovou elektrárňou na svete, ktorá vyrábala elektrickú energiu len pre elektrickú rozvodnú sieť sa stala atómová elektráreň v sovietskom meste Obninsk. Táto začala pracovať 27 júna 1954 a mala výkon 5 MW.
Prípravy výstavby pre prvú jadrovú elektráreň
Návrh na konštrukciu reaktora pre budúcu jadrovú elektráreň bol prvýkrát spomenutý 29. novembra 1949 na stretnutí vedeckého atómového projektu pod vedením I.V. Kurčatova, za prítomnosti A.P. Alexandrova, N.A. Dolležala a B.S. Pozdnjakova. Bol odporučený "Projekt reaktora s obohateným uránom malej veľkosti, len na energetické účely s celkovou kapacitou 300 jednotiek tepelnej energie v účinným výkonom cca 50 jednotiek" s grafitom a chladeným vodou. Boli vydané príkazy pre urýchlené fyzikálne výpočty a experimentálne štúdie. V spomienkach Kurčatov a Zavenjagin vysvetľovali výber jednoduchej konštrukcie, že "najlepšie by bolo prevziať skúsenosti používané v bežnej kotolni, kde jednoduchosť bloku uľahčí a zníži náklady na výstavbu." Zvažovali o možnostiach využitia energetických reaktorov na rôznych úrovniach. Ako vhodný začiatok, chceli vytvoriť reaktor pre použitie na lodi. Na podporu tohto projektu pre výstavbu bol vybraný Obninsk, na území tzv. „Laboratória, V“ a to pre jadrové elektrárne s tromi reaktorovými blokmi, z ktorých jeden sa následne stal reaktorom prvej jadrovej elektrárne. Zainteresované inštitúcie v rokoch 1950 – 1951 urobili predbežné výpočty (P.E. Nemirovsky, S.M. Feinberg, I.N. Zankov), ako aj návrh štúdie, a potom boli všetky práce na tomto reaktore presunuté do laboratória "V". Vedecký poradca bol D.I. Blokhintsev, a hlavný konštruktér N.A. Dolležal. Toto meno si ešte pripomenieme aj v budúcnosti, pretože on bol aj konštruktér reaktorov RBMK – teda aj takých aké boli v JE Černobyľ. A zdá sa Vám to meno nejako povedomé? Áno, predpokladáte veľmi správne, jeho starý otec bol pôvodom Čech, ktorý emigroval do ZSSR.
Konštrukcia reaktora AM-1
Kódové označenie reaktora bolo „AM“. Existujú dva varianty prekladu, prvý tvrdí že to znamená „Aparat Mirnyj“ = teda v preklade „Reaktor pre mier“, a druhý tvrdí že to znamená „Aparat Morskyj“ = teda v preklade „Lodný Reaktor“. Projekt predpokladal tepelný výkon 30 MW, elektrický 5 MW. Reaktor mal byť ovládaný „tepelnými“ neutrónmi, s grafitovým moderátorom a chladený vodou. V tom čase už ZSSR mala síce skúsenosti s reaktormi (priemyselné reaktory na výrobu atómovej bomby), ale tie sa v niektorých oblastiach výrazne líšili od reaktora AM. Pre reaktor potrebovali nájsť nové materiály a zliatiny, pre iné teploty, odolné proti korózii, a s menšou absorpciou neutrónov. Koncom februára 1954 bol postavený skúšobný stend AMF, na ktorom skúšali výpočty, už 3. marca 1954, uskutočnili v Obninsku prvú reťazovú reakciu štiepenia uránu.
Vývoj a konštrukcia jadrového paliva
Ďalšia dôležitá úloha bolo vytvorenie palivového elementu (palivovej tyče), ktorú sa im podarilo brilantne zvládnuť. Vývoj palivového prvku zahŕňal viacero organizácií, ale nakoniec bol model konštrukcie ukončený koncom roka 1952 novým typom palivovej tyče (s disperznou kompozíciou zŕn urán-molybdénu v horčíkovej matrici) pod vedením V.A.Malycha. Stabilita nového palivového elementu v neutrónovom toku bola testovaná v inštitúte LIPAN v reaktore MR, a v ďalšom inštitúte boli zase vyvinuté pracovné kanály reaktora. Tento reaktor bol predchodcom reaktorov RBMK. Reaktor používal 5% obohatený urán.
Výstavba.
Budova elektrárne bola postavená s hrubými stenami ako železo-betónový monolit, pre ochranu od žiarenia. Do stien boli zakomponované potrubia, káblové kanály, ventilácia a pod. Z dôvodu pre nemožnosť zmien už počas prevádzky boli vopred projektované určité zásoby na neskoršie prípadné modifikácie, a preto vyzerali budovy „trošku neohrabane“. Postavili ju za 3 roky.
Spúšťanie JE.
V roku 1954 začali preverovať a skúšať rôzne staničné systémy. 9 mája 1954 začali zavážať aktívnu zónu, a pri zavezení 61 palivového kanálu dosiahli prvú kritičnosť (19,40 hod). V reaktore sa začala samostatná stála štiepna reakcia a keď pomaly zvyšovali výkon reaktora, podľa spomínania jedného z účastníkov - tak sa na konci potrubia objavil prvý maličký obláčik pary, síce ešte nie dostatočne veľký aby roztočili turbínu, ale taký typický na ruské tradičné priateľské prejavy „s lehkym parom“, čo nasledovalo objatiami, gratuláciami a dokonca aj slzami radosti. Prvá jadrová elektráreň na svete bola spustená. Po dosiahnutí tlaku 12 atmosfér, pri teplote 260 stupňov Celzia, kedy boli prevádzkové podmienky už blízka projektovým – otvorili (26 júna 1954) o 17,45 podvečer vstupnú hlavnú parnú armatúru turbogenerátora, a ten po roztočení začal vyrábať priemyselne elektrickú energiu. V októbri dosiahli projektovú úroveň. Elektrická energia vyrobená z prvej jadrovej elektrárni išla do normálnej siete rozvodov Mosenergo. Za účasť v dizajne, spúšťaní ako aj následnom vylepšovaní a aplikáciách boli vedci Blochintcev, Dolležal, a Krasin vyznamenaní Leninskými medailami. Ale aj ďalšia veľká skupina vývojárov a prevádzkovateľov bola oprávnene odmenená medailami a odmenami na nižších úrovniach.
V prvom období prevádzky bola Obninskaja JE považovaná za experimentálnu elektráreň. Používali ju na overovanie a vykonávať rôznych štúdií, najmä potrebných na postavenie novších - silnejších jadrových elektrární. staníc. Od roku 1956 ju však otvorili pre sovietske a aj zahraničné delegácie.
Úspešné spustenie prvej jadrovej elektrárne spôsobilo širokú medzinárodnú odozvu a malo dopad na prechod z čisto vojenských programov na mierové využívanie atómovej energie. Prvá medzinárodná správa podaná sovietmi bola v prejave D.I. Blokhintseva na konferencii v Ženeve. Obninsk sa na mnoho rokov sa stal pútnickým miestom pre vedcov, odborníkov, politikov a verejných činiteľov z mnohých krajín. Samozrejme že to bola aj obrovská politická sláva, a komunistická propaganda z toho oprávnene vyťažila maximum. Za prvých 20 rokov prevádzky prvej jadrovej elektrárne navštívilo asi 60 tisíc ľudí.
Odstavenie JE.
Elektráreň bola v prevádzke takmer 48 rokov, čo je vzhľadom na jej typ a využívanie stále rekord. V 29 apríla 2002 bola vyradená z prevádzky a teraz funguje ako pamätný komplex.
