Obninsk NPP - a história da primeira usina nuclear do mundo

Em 27 de junho de 1954, perto de Moscou, na cidade de Obninsk, foi colocada em operação a primeira usina nuclear do mundo (NPP-1) com potência útil de 5.000 kW.

Urano foi descoberto em 1789 pelo químico alemão Martin Klaproth e recebeu o nome do planeta Urano. Décadas depois, em dezembro de 1951, no EBR-I Experimental Breeder Reactor em Arco, Idaho, EUA, a energia nuclear produziu eletricidade pela primeira vez - para alimentar quatro lâmpadas. No entanto, o EBR-I não foi projetado para gerar eletricidade.

A NPP-1 em Obninsk é a primeira usina nuclear do mundo que produz eletricidade para uso comercial.

A primeira usina nuclear do mundo

Na criação do primeiro no mundo Usina nuclear os principais institutos, escritórios de design e fábricas da URSS participaram. A gestão científica do problema é realizada pelo Instituto de Energia Atômica (IAE) e pessoalmente pelo acadêmico I. V. Kurchatov. Desde 1951, a gestão científica e técnica foi confiada ao Instituto de Física e Energia e seu diretor Professor D. I. Blohintsev.

A. K.Krasin é o primeiro vice-diretor. O desenvolvimento de elementos de combustível (varas de combustível) foi liderado por V.A. Malykh. O projeto do reator foi realizado por uma equipe liderada pelo acadêmico N. A. Dolezhal e seu assistente mais próximo P. I. Aleshenkov. Um dos sistemas mais importantes - o sistema de controle e proteção do reator - foi desenvolvido sob a liderança de I. Ya. Emelyanov, membro correspondente da Academia de Ciências da URSS.

A construção da usina nuclear de Obinsk na década de 1950

Em fevereiro de 1950, os cientistas propuseram a construção de um reator experimental na região de Moscou para gerar 30.000 kW de calor e 5.000 kW de eletricidade. O Conselho de Ministros da URSS aprovou o projeto em maio de 1950.

No final de dezembro de 1950, foi divulgado o projeto do reator e da usina termelétrica e, no final do ano seguinte, iniciou-se o projeto detalhado e a produção dos equipamentos. A construção começou em julho de 1951.

Um reator de canal de grafite de água foi escolhido para a primeira usina nuclear. Nele, o moderador é o grafite, e a água serve para retirar o calor liberado nos elementos combustíveis (aliás, ela também participa da moderação dos nêutrons).

URSS. região de Kaluga. Obninsk. Reator da primeira usina nuclear do mundo. Foto de TASS / Valentin Kunov

A estrutura básica de um reator de energia – uma estrutura técnica complexa e cara – é bastante simples.

Os reatores de canal de grafite de água, o progenitor da primeira usina nuclear, consistem em uma pilha de blocos de grafite perfurados com orifícios verticais. Os furos formam uma grade uniforme. Eles contêm canais de combustível com elementos de combustível e dispositivos de controle e proteção (CPS).

O pacote de grafite é colocado em um espaço de reator selado que é preenchido com um gás inerte. O espaço do reator é formado por uma placa inferior sobre a qual repousa a alvenaria, uma camisa lateral e uma placa superior com aberturas correspondentes às aberturas da alvenaria.

Para retirar o calor liberado nos elementos combustíveis da primeira NPP, foram previstos dois circuitos de circulação.

O primeiro circuito é selado. Nele, a água (refrigerante) é alimentada de cima para cada canal de combustível, onde é aquecida, depois entra em um trocador de calor - um gerador de vapor, após o resfriamento, no qual as bombas a devolvem ao reator.

No segundo circuito, no gerador de vapor, é gerado o vapor que aciona uma turbina convencional, assim, o reator de energia substitui a caldeira de vapor da usina termelétrica. Por causa disso, muitas vezes é chamada de usina nuclear geradora de vapor.

Diagrama estrutural do reator da primeira usina nuclear

Agora, o dispositivo da primeira usina nuclear parece simples e comum. Especialmente para especialistas. Mas há quase 70 anos, quando foi criado, não havia análogo, modelo ou bancada para verificar os resultados dos cálculos.

E foram muitas perguntas. Como distribuir a água do circuito primário para todos os 128 canais de combustível e mais quatro células de combustível de cada canal, e como essa distribuição mudará quando a potência do canal mudar (inevitável durante a operação)?

Como o reator se comportará quando houver novamente uma mudança inevitável na densidade da água no canal, especialmente durante seu aquecimento durante a inicialização e resfriamento durante o desligamento, quando o reator transita de uma alimentação para outra, etc.?

Com o início da operação da primeira usina nuclear, foram recebidas respostas para essas e muitas outras perguntas, que confirmaram plenamente as expectativas de cientistas e desenvolvedores de usinas.

As soluções envolvidas no projeto da primeira usina nuclear tiveram tanto sucesso que mesmo agora, após quarenta anos de operação, ela continua sendo usada com sucesso para experimentos científicos e técnicos.

Em 1956, Calder Hall 1, a primeira usina nuclear comercial, foi conectada à rede nacional britânica. Em 1958, foi inaugurada a primeira usina nuclear comercial nos Estados Unidos, a Shipport Nuclear Power Plant. Em 1964, o primeiro reator de energia francês EDF1 estava operando em Chinon, no rio Loire.

Por cerca de 4 anos, antes da abertura da usina nuclear siberiana em Tomsk, Obninsk permaneceu como o único reator nuclear da União Soviética. A próxima usina nuclear soviética a ser conectada à sua rede foi a Usina Elétrica nº 1 de Beloyarsk, de 100 MW, em 1964 (consulte - Usinas nucleares da Rússia).

Os reatores do primeiro estágio do Beloyar NPP e do Bilibin NPP estavam mais próximos do reator em Obninsk. Mas também há diferenças fundamentais. No Beloyarsk NPP, o superaquecimento nuclear do vapor foi usado pela primeira vez na prática mundial.

A experiência de criação e uma década de operação de reatores de canal possibilitaram o desenvolvimento de um projeto para um reator de potência série RBMK (reator de ebulição de alta potência). Seu esquema térmico é o mesmo dos reatores com canais de grafite-água, mas os elementos combustíveis não são tubulares, mas em forma de bastão, com revestimento de liga de zircônio, que absorve fracamente os nêutrons.

18 dessas varetas de combustível são combinadas em um conjunto de combustível, que é montado no topo de um tubo de zircônio, formando um canal de combustível. Dispositivos de proteção e controle correm nos mesmos tubos.

O design dos canais de combustível permite recarregar o combustível (usando uma máquina especial) sem desligar o reator, o que é inevitável para quase todos os outros tipos de reatores. O tempo de execução do reator na potência é aumentado e a eficiência de utilização do urânio é bastante aumentada.

Diagrama estrutural do reator de canal água-grafite RBMK

O primeiro RBMK com capacidade elétrica de 1000 MW foi instalado na Usina Nuclear de Leningrado, que foi comissionada em 1973. Os mesmos reatores foram instalados na Usina Nuclear de Chernobyl.

No final de 1983, o primeiro RBMK-1500 foi comissionado no Ignalina NPP. Assim, em menos de 30 anos, a potência unitária dos reatores aumentou 300 vezes. Um RBMK-1500 tem a mesma capacidade de todas as usinas construídas sob o plano GOELRO. O reator de Ignalina foi o mais poderoso do mundo por vários anos.

Segundo a Agência Internacional de Energia Atômica, existem atualmente 443 reatores nucleares civis em operação no mundo, com outros 51 em construção.

Painel de controle principal de Obninsk NPP

A usina nuclear de Obninsk foi fechada e desativada em abril de 2002, ou seja, operou por 48 anos sem incidentes, 18 anos a mais do que o planejado originalmente, e durante esse período a estação teve apenas uma revisão.

A importância da primeira usina nuclear dificilmente pode ser superestimada.O seu papel é enorme no desenvolvimento da energia nuclear, na fundamentação das soluções técnicas incluídas nos projetos das próximas estações, na formação de pessoal altamente qualificado.

Em 2009, um museu de energia nuclear foi estabelecido com base no Obninsk NPP.