Central nuclear de Obninsk: la historia de la primera central nuclear del mundo
El 27 de junio de 1954, cerca de Moscú, en la ciudad de Obninsk, se puso en funcionamiento la primera central nuclear del mundo (NPP-1) con una potencia útil de 5000 kW.
Urano fue descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Klaproth y recibió su nombre del planeta Urano. Décadas más tarde, en diciembre de 1951, en el reactor reproductor experimental EBR-I en Arco, Idaho, EE. UU., la energía nuclear produjo electricidad por primera vez para hacer funcionar cuatro bombillas. Sin embargo, el EBR-I no está diseñado para generar electricidad.
NPP-1 en Obninsk es la primera planta de energía nuclear del mundo que produce electricidad para uso comercial.
La primera central nuclear del mundo
En la creación de la primera en el mundo planta de energía nuclear participaron los principales institutos, oficinas de diseño y fábricas de la URSS. La gestión científica del problema la lleva a cabo el Instituto de Energía Atómica (IAE) y personalmente el académico I. V. Kurchatov. Desde 1951, la dirección científica y técnica está encomendada al Instituto de Física y Energía y su director, el profesor D. I. Blohintsev.
A. K.Krasin es el primer subdirector. El desarrollo de los elementos combustibles (barras de combustible) estuvo a cargo de V.A. Malykh. El diseño del reactor fue realizado por un equipo dirigido por el académico N. A. Dolezhal y su asistente más cercano P. I. Aleshenkov. Uno de los sistemas más importantes, el sistema de control y protección del reactor, fue desarrollado bajo la dirección de I. Ya. Emelyanov, miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de la URSS.
La construcción de la central nuclear de Obnisk en la década de 1950
En febrero de 1950, los científicos propusieron construir un reactor experimental en la región de Moscú para generar 30.000 kW de calor y 5.000 kW de electricidad. El Consejo de Ministros de la URSS aprobó el proyecto en mayo de 1950.
A fines de diciembre de 1950 se dio a conocer el diseño del reactor y la central térmica, ya fines del año siguiente se inició el diseño detallado y la producción de los equipos. La construcción comenzó en julio de 1951.
Se eligió un reactor de canales de agua y grafito para la primera central nuclear. En él, el moderador es el grafito, y el agua sirve para quitar el calor desprendido en los elementos combustibles (por cierto, también participa en la moderación de los neutrones).
URSS. región de Kaluga. Obninsk. Reactor de la primera central nuclear del mundo. Foto de TASS / Valentín Kunov
La estructura básica de un reactor de potencia, una estructura técnica compleja y costosa, es bastante simple.
Los reactores de canales de agua y grafito, los progenitores de la primera planta de energía nuclear, consisten en una pila de bloques de grafito perforados con agujeros verticales. Los agujeros forman una cuadrícula uniforme. Contienen canales de combustible con elementos combustibles y dispositivos de control y protección (CPS).
El paquete de grafito se coloca en un espacio de reactor sellado que se llena con un gas inerte. El espacio del reactor está formado por una placa inferior sobre la que descansa la mampostería, una camisa lateral y una placa superior con aberturas correspondientes a las aberturas de la mampostería.
Para evacuar el calor liberado en los elementos combustibles de la primera central nuclear, se dispusieron dos circuitos de circulación.
El primer circuito está sellado. En él, el agua (refrigerante) se alimenta desde arriba a cada canal de combustible, donde se calienta, luego ingresa a un intercambiador de calor, un generador de vapor, después del enfriamiento, en el que las bombas lo devuelven al reactor.
En el segundo circuito, en el generador de vapor, se genera vapor que acciona una turbina convencional, por lo que el reactor de energía sustituye a la caldera de vapor de la central térmica. Debido a esto, a menudo se le llama planta de energía nuclear generadora de vapor.
Esquema estructural del reactor de la primera central nuclear
Ahora el dispositivo de la primera planta de energía nuclear parece simple y ordinario. Especial para especialistas. Pero hace casi 70 años, cuando se creó, no existía ningún análogo, modelo o banco sobre el que comprobar los resultados de los cálculos.
Y hubo muchas preguntas. ¿Cómo distribuir el agua del circuito primario a los 128 canales de combustible y cuatro celdas de combustible más de cada canal, y cómo cambiará esta distribución cuando cambie la potencia del canal (inevitable durante la operación)?
¿Cómo se comportará el reactor cuando vuelva a haber un cambio inevitable en la densidad del agua en el canal, especialmente durante su calentamiento durante el arranque y enfriamiento durante el apagado, cuando el reactor pase de una alimentación a otra, etc.?
Con el inicio de la operación de la primera central nuclear, se recibieron respuestas a estas y muchas otras preguntas, que confirmaron plenamente las expectativas de los científicos y desarrolladores de centrales eléctricas.
Las soluciones involucradas en el diseño de la primera planta de energía nuclear resultaron ser tan exitosas que incluso ahora, después de cuarenta años de funcionamiento, continúa utilizándose con éxito para experimentos científicos y técnicos.
En 1956, Calder Hall 1, la primera central nuclear comercial, se conectó a la red nacional británica. En 1958, se inauguró la primera planta de energía nuclear comercial en los EE. UU., la planta de energía nuclear de Shipport. En 1964, el primer reactor de potencia francés EDF1 estaba en funcionamiento en Chinon, en el río Loira.
Durante unos 4 años, antes de la apertura de la central nuclear de Siberia en Tomsk, Obninsk siguió siendo el único reactor nuclear de la Unión Soviética. La siguiente planta de energía nuclear soviética que se conectó a su red fue la planta de energía número 1 de Beloyarsk de 100 MW en 1964 (ver — Centrales nucleares de Rusia).
Los reactores de la primera etapa de la central nuclear de Beloyar y la central nuclear de Bilibin eran los más cercanos al reactor de Obninsk. Pero también hay diferencias fundamentales. En la central nuclear de Beloyarsk, se utilizó por primera vez en la práctica mundial el sobrecalentamiento nuclear de vapor.
La experiencia en la creación y una década de operación de reactores de canal hizo posible desarrollar un proyecto para un reactor de potencia en serie RBMK (reactor de ebullición de alta potencia). Su esquema térmico es el mismo que el de los reactores con canales de agua y grafito, pero los elementos combustibles no son tubulares, sino en forma de varilla, con un revestimiento de aleación de circonio, que absorbe débilmente los neutrones.
18, dichas barras de combustible se combinan en un conjunto de combustible, que se monta en la parte superior de un tubo de circonio, formando un canal de combustible. Los dispositivos de protección y control corren en las mismas tuberías.
El diseño de los canales de combustible permite recargar el combustible (utilizando una máquina especial) sin apagar el reactor, lo que es inevitable para casi todos los demás tipos de reactores. El tiempo de funcionamiento del reactor a potencia aumenta y la eficiencia de utilización de uranio aumenta considerablemente.
Diagrama estructural del reactor de grafito de agua de canal RBMK
El primer RBMK con una capacidad eléctrica de 1000 MW se instaló en la planta de energía nuclear de Leningrado, que se puso en servicio en 1973. Los mismos reactores se instalaron en la planta de energía nuclear de Chernobyl.
A finales de 1983, se puso en servicio el primer RBMK-1500 en la central nuclear de Ignalina. Así, en menos de 30 años, la potencia unitaria de los reactores se ha multiplicado por 300. Una RBMK-1500 tiene la misma capacidad que todas las centrales eléctricas construidas bajo el plan GOELRO. El reactor de Ignalina fue el más potente del mundo durante varios años.
Según la Agencia Internacional de Energía Atómica, actualmente hay 443 reactores nucleares civiles en funcionamiento en el mundo, con otros 51 en construcción.
Panel de control principal de la central nuclear de Obninsk
La central nuclear de Obninsk se cerró y desmanteló en abril de 2002, es decir, funcionó durante 48 años sin incidentes, 18 años más de lo previsto originalmente, y durante ese tiempo la central solo tuvo una revisión.
Difícilmente se puede sobrestimar la importancia de la primera planta de energía nuclear.Su papel es enorme en el desarrollo de la energía nuclear, en la justificación de las soluciones técnicas incluidas en los proyectos de las próximas centrales, en la formación de personal altamente cualificado.
En 2009, se estableció un museo de energía nuclear sobre la base de la central nuclear de Obninsk.