В этом году исполняется 55 лет со дня пуска Первой АЭС в Обнинске. Рассказать об основных этапах жизненного пути станции электронному изданию AtomInfo.Ru любезно согласился советник дирекции ГНЦ РФ - ФЭИ Лев Алексеевич КОЧЕТКОВ.
Реактор "А маленький"
Лев Алексеевич, о Первой АЭС написано немало, но до сих пор в её истории сохраняются белые пятна. Давайте начнём с самого простого вопроса - почему станция была построена в Обнинске, а не где-нибудь ещё?
В 1945 году после атомных бомбардировок Японии в нашей стране было принято несколько срочных организационных решений. При ГКО СССР был создан спецкомитет во главе с Л.П.Берией, а при комитете, в свою очередь, научный совет, в состав которого вошли ведущие учёные-ядерщики.
Для выполнения конкретных работ было учреждено Первое Главное Управление при СНК СССР под руководством Б.Л.Ванникова. Было образовано и привлечено к деятельности по советскому урановому проекту несколько лабораторий - Лаборатория №1, Лаборатория №2 (нынешний Курчатовский институт), Лаборатория №3 (нынешний ИТЭФ) и Лаборатория "В" (нынешний Физико-энергетический институт) на том месте, где сейчас стоит город Обнинск.
Первые три Лаборатории находились в Москве, а вот наша Лаборатория "В" отстояла от столицы на 100 километров. Я думаю, что это соображение и сыграло главную роль при выборе места - с одной стороны, не так далеко от Москвы, но с другой стороны, всё-таки далеко уже не Москва, с учётом транспортных возможностей того времени.
Решение о сооружении в Лаборатории "В" установки АМ было принято 11 февраля 1950 года на совещании у Ванникова, и тогда же было решено подготовить соответствующее постановление Совета министров СССР.
На самом деле, в этот день говорилось о сооружении Объекта "В-10". Так он и будет значиться в тексте постановления, принятого 16 мая 1950 года - соорудить в Лаборатории "В" Объект "В-10", состоящий из трёх реакторных установок и одной турбины.
В постановлении была указана мощность турбины 5000 кВт, а также мощность реакторных установок - от 10 до 30 МВт. По сути дела, на этом настоял И.В.Курчатов. К тому моменту появилось множество различных предложений по реакторным технологиям, и их надо было проверять.
Курчатов направил в Правительство записку, в которой сформулировал три задачи:
Для решения двух последних и предназначался Объект "В-10". В числе трёх реакторов один имел предшественника - промышленный реактор "А", сооружённый в Челябинске-40, другие предшественников не имели, и предполагалось, что они будут использовать иные теплоносители (в т.ч. - гелий) и иные замедлители (бериллий).
Сразу же вопрос - а знали ли тогда, что бериллий ядовит?
Окончательно со всеми его плюсами и минусами тогда еще не разобрались. На бериллий в те времена возлагали большие надежды. Для бериллия характерна реакция (n,2n), и были надежды, что за счёт этой реакции в бериллиевых системах удастся получать дополнительные нейтроны. Кстати, изучали бериллиевую тематику в Лаборатории "В". О его опасности для здоровья человека медики уже знали, но соответствующие санитарные нормы и правила при работе с ним были внедрены не сразу.
Так вот, возвращаясь к хронологии событий, в первом постановлении правительства было прописано три реакторных установки, но вскоре появилось второе постановление, где были чётко расставлены приоритеты - в первую очередь, создавать установку АМ, будущую атомную электростанцию.
Расшифровка названия "АМ" несколько раз менялась…
"Атом Морской" - была такая расшифровка?
Да, и такой вариант тоже существовал. Но первоначально название получилось следующим образом. Как известно, в Челябинске-40 был построен промышленный уран-графитовый реактор "А". В какой-то мере реактор АМ был его аналогом, но меньшим по мощности. Отсюда и вытекало его название - "А маленький".
Теперь об "Атоме морском". У Игоря Васильевича была идея посмотреть возможность использования АМ для подводного флота. От неё очень быстро отказались, так как поняли, что реактор получается слишком тяжёлым из-за защиты, и для подлодки он не годится.
Но морской этап жизни успел оставить следы в конструкции АМ. Например, из-за попыток уменьшить размеры установки у него был выбран неоптимальный шаг решетки - 120 мм против оптимального для графитового замедлителя 240 мм, как на промышленных реакторах. Это приводило к увеличению реактивности при появлении в графитовой кладке реактора "аварийной" воды, что усложнило эксплуатацию реактора.
А когда появилось название "Первая АЭС"?
Я полагаю, что после публикации в газете "Правда" краткого сообщения о пуске первой в мире атомной электростанции.
Между прочим, эта новость оказалась неожиданностью для большинства сотрудников Лаборатории "В". Действовал режим строжайшей секретности, и очень мало кто знал, что у нас строилось.
Магниевое решение
Итак, 1951 год, начало земляных работ. Строится плотина на реке Протва, переносится деревня Пяткино. Но этого мало, ведь по приказу Сталина в 1951 году станция должна была быть полностью построена.
Я думаю, что с самого начала этот срок был абсолютно нереален. Руководство отрасли было воодушевлено тем, как всё быстро и удачно получилось с первым промышленным реактором. Но при создании Первой АЭС возникли технические трудности, которых не было на промышленных установках.
Построить здание, поставить на место турбину, сварить трубопроводы - это было не сложно. Абсолютно иной по сложности оказалась "начинка" активной зоны, в первую очередь - тепловыделяющие элементы.
В промышленном реакторе температура воды на выходе составляла 80-90°C. Нам же, чтобы получить к.п.д. хотя бы близкий к "паровозному", необходимо было нагреть воду до 270-280°C, а это потребовало давление 100 атмосфер. Это не 2-3 атмосферы как в промышленных аппаратах. Выбор таких параметров теплоносителя вынудил перейти от алюминиевого сплава - основного конструкционного материала активной зоны - к нержавеющей стали.
Твэлы для АМ поручили разрабатывать сразу трём организациям - Лаборатории №2, НИИ-9 (знаменитая Девятка, нынешний ВНИИНМ имени академика Бочвара) и Харьковскому физтеху. Предложенные ими варианты не удовлетворяли техническому заданию и не смогли пройти ни стендовых, ни реакторных испытаний.
После первых неудач к работам над твэлом подключилась Лаборатория "В". Была предложена конструкция, созданная под руководством Владимира Александровича Малыха. Она удачно прошла испытания на стенде, а затем и при реакторных испытаниях в Челябинске-40 и на исследовательском реакторе МР в Москве.
Чем отличался вариант, предложенный в Лаборатории "В"?
Необходимо было обеспечить относительно невысокую температуру уранового топлива и ограничить его распухание.
Чтобы вода могла должным образом охлаждать уран, требовалось создать очень хороший контакт топлива с трубкой. В этом и была соль проблемы - как такой контакт создать? Предлагались самые разные варианты, пытались даже прижимать уран к трубке, но на практике ничего не получалось. Всё равно оставался мизерный зазор, и его хватало, чтобы разрушить твэл из-за высоких температур.
Для решения этой проблемы В.А. Малых предложил измельчить уран в виде крупки и залить "крупку" расплавленным магнием. А для того, чтобы ограничить распухание урана, НИИ-9 предложил заменить уран на уран-молибденовый сплав.
Зачем? Магний - прекрасный теплопроводный материал. Крупка из уран-молибденового сплава через магний великолепно отдавала тепло воде. Таким образом, проблему надёжного охлаждения твэла удалось решить.
Поздней осенью 1953 года после окончания всех испытаний было подписано решение о сооружении цеха на Электростальском заводе и о начале изготовления твэлов на нем по проекту Лаборатории "В".
Это произошло за семь месяцев до физического пуска станции! А ведь требовалось изготовить твэлы, проверить их на заводе на специальном стенде, а затем перевезти их в Москву на завод ЭЗХМ (Экспериментальный завод химического машиностроения). Этому предприятию, в годы войны выпускавшему "Катюши", было поручено изготавливать технологические каналы, или, по современной терминологии, топливные сборки.
Трудности с твэлами стали одной из главных причин задержки с пуском Первой АЭС. Но были и другие не менее сложные задачи.
Приведу только один пример - для предотвращения накопления в реакторе гремучей смеси за счёт воздействия радиации на молекулы воды потребовалось задействовать 486 кг - четыреста восемьдесят шесть килограмм! - платины для рекомбинаторов.
Гелий или азот?
3 марта 1954 года на физическом стенде - модели активной зоны АМ - впервые в ФЭИ была осуществлена цепная реакция деления урана.
Да, у нас был создан для экспериментального подтверждения результатов физических расчетов реактора АМ первый в институте критстенд.
Как вы, наверно, знаете, он был собран под кабинетом директора Лаборатории "В". Кабинет Дмитрия Ивановича Блохинцева находился на втором этаже административного здания, а прямо под ним создали критстенд. Позже стенд был перенесён в здание Первой АЭС и установлен на том месте, где сейчас горячая камера.
Физпуск реактора Первой АЭС состоялся в День Победы 9 мая 1954 года. Руководили пуском Андрей Капитонович Красин и Борис Григорьевич Дубовский. От расчётчиков участвовал Михаил Егорович Минашин.
Выгорание Вы уже умели считать правильно?
Считали. Надо же было как-то определять обогащение, а для этого требовалось знать, сколько урана израсходуется за кампанию.
Кстати, какой предполагалась длина кампании у АМ?
В первоначальном варианте - 100 суток.
Продолжим наше путешествие по истории Первой АЭС. В июне 1954 года пар был направлен на турбину, а генератор был синхронизирован с сетью "Мосэнерго". Этот момент по праву считается рождением мирной атомной энергетики. Но людям, работавшим на АМ, было не до праздников.
Когда началась эксплуатация Первой АЭС, мы столкнулись с новыми, серьёзными проблемами. Появились протечки воды из тонкостенных каналов СУЗ, а потом и из топливных каналов, при этом вода выходила в графитовую кладку, температура которой при заполнении внутриреакторного пространства гелием - как предлагалось в проекте - была достаточно высокой (500-600°С).
В этих условиях вода, вытекающая через трещины в каналах СУЗ и топливных каналах, испарялась. Образующийся пар смешивался с гелием, теплопроводность этой смеси ухудшалась, что приводило к росту температуры графита до 700°C и выше и более интенсивному окислению графита.
От прекрасных качеств гелия ничего не оставалось, всё определял, в конце концов, пар. И мы поняли, что гелий нас не спасает, и заменили его азотом.
А к концу первого года эксплуатации появилась ещё одна неприятность, которая нас окончательно убедила в том, что гелий нам не нужен. Появилась утечка внутриреакторного газа через неплотность в месте, где цилиндрический кожух реактора приваривается к нижней плите.
Бессмысленно было в этих условиях использовать гелий, мы бы просто слишком много его расходовали.
Однако повышение температуры графита было не главным отрицательным последствием возникших протечек воды в реакторном пространстве. Во-первых, появившаяся в реакторном пространстве непрошенная вода интенсифицировала протекание коррозионных процессов трубок из нержавеющей стали, из которой были изготовлены твэлы и каналы, а это приводило к новым разгерметизациям, в том числе и оболочек твэл.
Кроме того, под воздействием ионизирующих излучений протекал процесс радиолиза молекул воды с образованием атомарного кислорода и водорода, что могло привести к образованию взрывоопасной смеси. Возникшие протечки воды во внутриреакторном пространстве, как заразная болезнь, рождали новые неприятности.
Вот вам и первый найденный нами парадокс. Казалось бы, нержавеющая сталь должна стоять намного лучше, чем углеродистая, ан нет! В этих конкретных условиях, когда есть возможность накопления коррозионно-активных элементов - например, хлор-ионов - то возникает очень быстро протекающий коррозионный процесс, что стало одной из причин появления неплотностей в топливных каналах.
Первая АЭС вышла на мощность. Ещё не завершена первая кампания, но уже звучат вопросы, что с ней делать дальше.
В июле 1954 года, после первого месяца эксплуатации, состоялась выездная сессия НТС, которую проводил Курчатов. На ней были сделаны сообщения - А.К. Красин рассказал о физическом пуске, директор станции Николаев об опыте эксплуатации, а Д.И. Блохинцев о возникшей на реакторе тревожной ситуации.
Было много комментариев и предложений. Академик Алиханов встревожено предупредил о возможности образования взрывоопасной смеси. Нужно непрерывно анализировать состав газа, продувать его и всеми возможными мерами бороться с накоплением "гремучки", повторял он.
Анатолий Петрович Александров предложил отказаться от водного теплоносителя и перейти на другой теплоноситель…
Какой?
Он предложил перейти на натрий. Всё можно было бы оставить как есть, но по тракту вместо воды пустить жидкий натрий. Если бы такая идея прошла, то Первая АЭС могла бы стать первым натриевым реактором в СССР за пять лет до пуска БР-5.
Звучали и более радикальные призывы - как можно быстрее останавливать станцию, ограничившись только первой кампанией. Но, в конце концов, возобладало разумное выступление Ефима Павловича Славского.
Ефим Павлович сказал так - мы эту станцию строили не в качестве эксперимента, чтобы поработать на ней месяц-другой и закрыть. Она нам нужна для того, чтобы обосновывать на ней наши будущие проекты. Давайте сейчас остановимся на капитальный ремонт, освободим реактор от каналов, потерявших герметичность, разберёмся с причинами возникновения неплотностей, устраним их и снова пойдём на мощность.
Так и произошло. Мы остановились в конце июля, и на реакторе начались ремонтные работы. Параллельно велись необходимые НИР. К ним был привлечен практически весь наш институт. Была, в частности, определена причина возникновения неплотностей на топливных каналах - коррозия нержавеющей стали под напряжением. С этим феноменом мы тогда столкнулись впервые. Простояли мы довольно долго, до октября, и 25 октября 1954 года вышли на мощность 100%.
25 октября 1954 года вы возвращаетесь в строй. Станция работает как станция или уже как исследовательский реактор?
По сути дела, в 1955-1956 годах формально мы ещё работали как станция, но одновременно у нас начались экспериментальные исследования, в первую очередь, по проекту Белоярской АЭС. Диспетчера "Мосэнерго" распоряжений нам не давали, но мы отдавали в сеть всё, что могли.
Был интересный случай в этот период, о котором пишет Д.И.Блохинцев в своей книге воспоминаний. Произошло обесточивание города, а станция в тот момент оказалась в работающем режиме. Мы отключились от сети, конечно, но перехватили на себя город и частично снабжали его электроэнергией.
Обнинск в те времена был небольшой, но тем не менее - это, по-видимому, был первый случай в истории, когда город обеспечивался электроэнергией за счёт атомной станции.
После 1956 года вы перестали работать как станция, но по-прежнему давали тепло?
Да, тепло от реактора мы использовали до момента окончательного останова. От нас снабжались промплощадка, территория ФЭИ и расположенный рядом с ней завод стройматериалов.
Когда было принято решение о закрытии станции?
В 1999 году появился приказ министра о том, чтобы ограничить эксплуатацию станции 2004 годом, чтобы станция смогла отработать 50 лет. Но в 2002 году появился другой приказ, предписывавший остановить Первую АЭС в 2002 году.
А что ж так? Многие до сих пор обижаются, что станция не смогла дотянуть до полувекового юбилея в работающем состоянии. Топлива ведь у вас было достаточно.
Топливо было. Денег не было. Мы не смогли зарабатывать на изотопной продукции и на тепле необходимые для продолжения эксплуатации реактора средства. А с финансами на тот момент было тяжёло, и поэтому было принято решение останавливаться.
29 апреля 2002 года была нажата в последний раз кнопка. Кстати, честь сделать это по указанию директора ФЭИ была доверена мне. Первая АЭС вошла в режим окончательного останова.
От нас требовалось привести реактор в ядерно-безопасное состояние. Нужно было освободить станцию от ядерного топлива и, по возможности, избавиться от накопившихся радиоактивных отходов, что и было за прошедшие с момента останова годы сделано.
Одновременно появилась идея о том, чтобы на базе выводимой из эксплуатации станции организовать музей атомной энергетики. Были разные предложения, как его назвать. Сейчас наиболее подходящим считается создание музейно-образовательного центра, куда можно будет приглашать школьников и студентов.
К ядерно-безопасному состоянию Первая АЭС уже приведена?
Да, акт о том, что здание приведено к ядерно-безопасному состоянию, был недавно подписан.
И следующий шаг по программе вывода - это приведение здания к радиационно-безопасному состоянию?
Это, скорее, даже не шаг - это большой и долгий этап работ.
Спасибо Вам, Лев Алексеевич, за интересное интервью для электронного периодического издания AtomInfo.Ru.
ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru
ДАТА: 03.06.2009
Темы: История, 55 лет Первой АЭС, ФЭИ, Лев Кочетков, Интервью
