Ինչպե՞ս է աշխատում ատոմակայանը: Ատոմակայաններ

Ժամանակակից ատոմակայանները լայն տարածում ունեն ամբողջ աշխարհում, քանի որ ունեն բարձր հզորություն և արդյունավետություն։ Առաջին ատոմակայաններըշատ առումներով զիջում է վերջին ատոմակայաններին։ Առաջին ատոմակայանների շինարարությունը սկսվել է անցյալ դարի կեսերին։

ԽՍՀՄ-ում առաջին ատոմակայանի գործարկումը

Առաջին ատոմակայանի պլանի մշակումը սկսվեց ԽՍՀՄ-ում առաջին ատոմային ռումբի հաջող փորձարկումից հետո, երբ միջուկային ռեակտորում արտադրվեց պլուտոնիում, կազմակերպվեց նաև հարստացված ուրանի արտադրություն։ 1949-ի աշնանը տեղի ունեցավ էներգիա արտադրելու համար ատոմակայանների գործարկման հեռանկարների և հիմնական խնդիրների լայնածավալ քննարկում։

Առաջին ատոմակայանի կառուցման աշխատանքները սկսվել են 20-րդ դարի կեսերին։ 1950 թվականից մինչև 1954 թվականը 4 տարվա ընթացքում կառուցվել է առաջին ատոմակայանը։ Առաջին ատոմակայանը պաշտոնապես շահագործման է հանձնվել 1954 թվականի հունիսի 27-ին Խորհրդային Միության տարածքում՝ Օբնինսկ քաղաքում։ Այս ատոմակայանի շահագործումն ապահովում էր AM-1 ռեակտորը, որի առավելագույն հզորությունը կազմում էր ընդամենը 5 ՄՎտ։

Այս էլեկտրակայանը անխափան աշխատել է գրեթե 48 տարի։ 2002 թվականի ապրիլին կայանի ռեակտորը փակվեց։ Կայանը փակելու որոշումը կայացվել է տնտեսական նկատառումներով և դրա հետագա օգտագործման աննպատակահարմարությամբ։ Օբնինսկի ԱԷԿ-ը դարձավ ոչ միայն առաջին գործարկված, այլեւ առաջին ատոմակայանը, որը փակվեց Ռուսաստանում։

Առաջին ատոմակայանի նշանակությունը

ԽՍՀՄ-ում առաջին ատոմակայաններըկարողացան ճանապարհ բացել ատոմային էներգիան խաղաղ նպատակներով օգտագործելու համար։ Հենց առաջին ատոմակայանների շահագործումը հնարավորություն տվեց նաև կուտակել ավելի մեծ կայանների հետագա նախագծման և կառուցման համար անհրաժեշտ ինժեներական և գիտական ​​փորձը։

Օբնինսկում կառուցված ատոմակայանը, նույնիսկ շինարարության ընթացքում, վերածվեց կադրերի պատրաստման, գործող անձնակազմի և հետազոտողների յուրօրինակ դպրոցի։ Օբնինսկի ԱԷԿ-ն այս դերը խաղացել է մի քանի տասնամյակ արդյունաբերական օգտագործման և դրանում իրականացված մեծ թվով փորձերի միջոցով:

Առաջին ատոմակայանները տարբեր երկրներում

Խորհրդային առաջին ատոմակայանի երկարաժամկետ շահագործման փորձը հաստատեց այս ոլորտի մասնագետների կողմից առաջադրված գրեթե բոլոր ինժեներական և տեխնիկական լուծումները։ Սա հնարավորություն է տվել կառուցել և հաջողությամբ գործարկել Բելոյարսկի ատոմակայանը 1964 թվականին, որի հզորությունը հասել է 300 ՄՎտ-ի։

Բրիտանիայում առաջին ատոմակայանը պաշտոնապես գործարկվեց միայն 1956 թվականի հոկտեմբերին: Խորհրդային Միության տարածքից դուրս այս օբյեկտը դարձավ իր կատեգորիայի առաջին արդյունաբերական կայանը։ Բրիտանական Կալդեր Հոլլ քաղաքում կառուցված էլեկտրակայանը գործարկման պահին ունեցել է 46 ՄՎտ հզորություն։ Մի քանի տարի անց սկսվեց ևս մի քանի խոշոր ատոմակայանների շինարարությունը։

ԱՄՆ-ում առաջին ատոմակայանը սկսեց գործել 1957 թվականին։ 60 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայանը գտնվում է ԱՄՆ Շիփինգպորտ նահանգում։ Միացյալ Նահանգները դադարեցրեց ռեակտորների շինարարությունը 1979 թվականին՝ Three Mile Island ատոմակայանի համաշխարհային վթարից հետո։ Նախորդ կայանի հիման վրա երկու նոր ռեակտորների կառուցումը նախատեսվում է միայն 2017 թվականին։

1986-ին տեղի ունեցած խոշոր իրադարձությունը լուրջ ազդեցություն ունեցավ աշխարհի վրա և ստիպեց մեզ վերանայել հարակից մի շարք հարցեր։ Տարբեր երկրների փորձագետները ակտիվորեն սկսեցին լուծել անվտանգության խնդիրը և մտածել միջազգային համագործակցության կարևորության մասին՝ ատոմակայանների առավելագույն անվտանգությունն ապահովելու համար։

Այսօր այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Հնդկաստանը, Կանադան, Ռուսաստանը, Հնդկաստանը, Կորեան, Չինաստանը, ԱՄՆ-ը և Ֆինլանդիան, ակտիվորեն մշակվում և իրականացվում են միջուկային էներգիայի հետագա զարգացման ծրագրեր։ Ժամանակակից պայմաններում ամբողջ աշխարհում շինարարության փուլում կա 56 ռեակտոր, և մինչև 2030 թվականը նախատեսվում է կառուցել ևս 143 ռեակտոր։

Ատոմակայանների օգտագործման առավելություններն ու թերությունները

Այն անընդհատ աճում է ամբողջ աշխարհում։ Միևնույն ժամանակ, սպառման աճն ավելանում է էներգիայի արտադրության համեմատ ավելի արագ տեմպերով, և այս ոլորտում ժամանակակից խոստումնալից տեխնիկական լուծումների գործնական կիրառումը, բազմաթիվ պատճառներով, կսկսվի մի քանի տարի անց: Այս խնդրի լուծումը միջուկային էներգետիկայի բարելավումն է և նոր ատոմակայանների կառուցումը։ Ատոմակայանների շահագործման հետևյալ առավելությունները կարելի է առանձնացնել.

1. Օգտագործված վառելիքի ռեսուրսի բարձր էներգիայի ինտենսիվություն: Ամբողջական այրման դեպքում մեկ կիլոգրամ ուրանն արտազատում է էներգիայի քանակ, որը համեմատելի է մոտ 50 տոննա նավթի կամ երկու անգամ ավելի շատ ածուխի այրման արդյունքի հետ։
2. Վերամշակումից հետո ռեսուրսը կրկին օգտագործելու ունակություն: Պառակտված ուրանը, ի տարբերություն հանածո վառելիքի թափոնների, կարող է կրկին օգտագործվել էներգիա արտադրելու համար: Ատոմակայանների հետագա զարգացումը ենթադրում է ամբողջական անցում դեպի փակ ցիկլի, ինչը կօգնի ապահովել վնասակար թափոնների գոյացման բացակայությունը։
3. Ատոմակայանը չի նպաստում ջերմոցային էֆեկտին. Ամեն օր ատոմակայաններն օգնում են խուսափել մոտ 600 մլն տոննա ածխաթթու գազի արտանետումից։ Ռուսաստանում գործող ատոմակայանները կանխում են ամեն տարի ավելի քան 200 միլիոն տոննա ածխաթթու գազի արտանետումը շրջակա միջավայր։
4. Վառելիքի աղբյուրների գտնվելու վայրից բացարձակ անկախություն: Ատոմակայանի մեծ հեռավորությունը ուրանի հանքավայրից ոչ մի կերպ չի ազդում դրա շահագործման հնարավորության վրա։ Միջուկային ռեսուրսի էներգիայի համարժեքը շատ անգամ ավելի մեծ է օրգանական վառելիքի համեմատ, և դրա փոխադրման ծախսերը նվազագույն են.
5. Օգտագործման ցածր արժեքը: Մեծ թվով երկրների համար ատոմակայանների միջոցով էլեկտրաէներգիա արտադրելը ավելի թանկ չէ, քան այլ տեսակի էլեկտրակայանների օգտագործումը.

Չնայած ատոմակայանների շահագործման բազմաթիվ դրական կողմերին, կան մի քանի խնդիրներ։ Հիմնական թերությունը արտակարգ իրավիճակների ծանր հետևանքներն են, որոնց կանխարգելման համար էլեկտրակայանները հագեցած են անվտանգության բավականին բարդ համակարգերով՝ մեծ պաշարներով և ավելորդությամբ։ Սա ապահովում է կենտրոնական ներքին մեխանիզմի վնասումից խուսափելը նույնիսկ խոշոր վթարի դեպքում:

Ատոմակայանների շահագործման համար մեծ խնդիր է նաև դրանց ոչնչացումը ռեսուրսների սպառումից հետո։ Դրանց լուծարման արժեքը կարող է հասնել դրանց կառուցման ընդհանուր ծախսերի 20%-ին։ Բացի այդ, տեխնիկական պատճառներով անցանկալի է, որ ատոմակայանները աշխատեն մանևրային ռեժիմներով։

Աշխարհի առաջին ատոմակայաններըհնարավոր դարձրեց մեծ քայլ կատարել միջուկային էներգետիկայի բարելավման գործում։ Ռուսաստանում ժամանակակից պայմաններում էլեկտրաէներգիայի մոտ 17%-ն արտադրվում է ատոմակայանների միջոցով։ Ատոմակայանների շահագործման առավելությունների պատճառով շատ երկրներ սկսում են նոր ռեակտորներ կառուցել և դրանք դիտարկել որպես էլեկտրաէներգիայի հեռանկարային աղբյուր։

Ատոմային էլեկտրակայանը (ԱԷԿ) տեխնիկական կառույցների համալիր է, որը նախատեսված է էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար՝ օգտագործելով կառավարվող միջուկային ռեակցիայի ժամանակ արտազատվող էներգիան։

Ուրանը օգտագործվում է որպես ատոմակայանների ընդհանուր վառելիք։ Ճեղքման ռեակցիան տեղի է ունենում ատոմակայանի հիմնական բլոկում՝ միջուկային ռեակտորում։

Ռեակտորը տեղադրված է պողպատե պատյանում, որը նախատեսված է բարձր ճնշման համար՝ մինչև 1,6 x 107 Պա կամ 160 մթնոլորտ:
VVER-1000-ի հիմնական մասերն են.

1. Ակտիվ գոտի, որտեղ գտնվում է միջուկային վառելիքը, տեղի է ունենում միջուկային տրոհման շղթայական ռեակցիա և էներգիա է արտազատվում։
2. Միջուկը շրջապատող նեյտրոնային ռեֆլեկտոր:
3. Հովացուցիչ նյութ.
4. Պաշտպանության կառավարման համակարգ (CPS):
5. Ճառագայթային պաշտպանություն.

Ռեակտորում ջերմությունը արտազատվում է միջուկային վառելիքի տրոհման շղթայական ռեակցիայի պատճառով՝ ջերմային նեյտրոնների ազդեցության տակ։ Այս դեպքում առաջանում են միջուկային տրոհման արգասիքներ, որոնց թվում կան և՛ պինդ, և՛ գազեր՝ քսենոն, կրիպտոն։ Ճեղքման արտադրանքը շատ բարձր ռադիոակտիվություն ունի, ուստի վառելիքը (ուրանի երկօքսիդի գնդիկները) տեղադրվում է կնքված ցիրկոնիումի խողովակներում՝ վառելիքի ձողերում (վառելիքի տարրեր): Այս խողովակները միացված են մի քանի կտորներով կողք կողքի մեկ վառելիքի հավաքման մեջ: Միջուկային ռեակտորը վերահսկելու և պաշտպանելու համար օգտագործվում են կառավարման ձողեր, որոնք կարող են շարժվել միջուկի ողջ բարձրությամբ: Ձողերը պատրաստված են նյութերից, որոնք ուժեղ կլանում են նեյտրոնները՝ օրինակ՝ բորը կամ կադմիումը։ Երբ ձողերը խորը տեղադրվում են, շղթայական ռեակցիան անհնար է դառնում, քանի որ նեյտրոնները ուժեղ կլանվում և հեռացվում են ռեակցիայի գոտուց: Ձողերը հեռակառավարվում են կառավարման վահանակից: Ձողերի մի փոքր շարժումով շղթայի գործընթացը կա՛մ կզարգանա, կա՛մ կթուլանա: Այս կերպ կարգավորվում է ռեակտորի հզորությունը։

Կայանի դասավորությունը կրկնակի միացում է: Առաջին՝ ռադիոակտիվ շղթան բաղկացած է մեկ VVER 1000 ռեակտորից և չորս շրջանառության հովացման օղակներից։ Երկրորդ միացումը՝ ոչ ռադիոակտիվ, ներառում է գոլորշու գեներատոր և ջրամատակարարման բլոկ և մեկ տուրբինային բլոկ՝ 1030 ՄՎտ հզորությամբ։ Առաջնային հովացուցիչ նյութը բարձր մաքրության ոչ եռացող ջուրն է 16 ՄՊա ճնշման տակ՝ բորաթթվի լուծույթի ավելացմամբ՝ ուժեղ նեյտրոնային կլանիչ, որն օգտագործվում է ռեակտորի հզորությունը կարգավորելու համար։

1. Հիմնական շրջանառության պոմպերը ջուրը մղում են ռեակտորի միջուկով, որտեղ այն տաքացվում է մինչև 320 աստիճան ջերմաստիճան՝ միջուկային ռեակցիայի ընթացքում առաջացած ջերմության պատճառով։
2. Ջեռուցվող հովացուցիչ նյութը փոխանցում է իր ջերմությունը երկրորդական շղթայի ջրին (աշխատանքային հեղուկին)՝ գոլորշիացնելով այն գոլորշու գեներատորում:
3. Սառեցված հովացուցիչ նյութը նորից մտնում է ռեակտոր:
4. Գոլորշի գեներատորը 6,4 ՄՊա ճնշման դեպքում արտադրում է հագեցած գոլորշի, որը մատակարարվում է շոգետուրբինին։
5. Տուրբինը վարում է էլեկտրական գեներատորի ռոտորը։
6. Արտանետվող գոլորշին խտացվում է կոնդենսատորում և կրկին մատակարարվում է գոլորշու գեներատորին կոնդենսատային պոմպի միջոցով: Շղթայում մշտական ​​ճնշումը պահպանելու համար տեղադրվում է գոլորշու ծավալի փոխհատուցիչ:
7. Գոլորշի խտացման ջերմությունը կոնդենսատորից հանվում է շրջանառվող ջրի միջոցով, որը մատակարարվում է ավելի հովացուցիչ լճակից սնվող պոմպով:
8. Ռեակտորի և՛ առաջին, և՛ երկրորդ շղթաները կնքված են: Սա ապահովում է ռեակտորի անվտանգությունը անձնակազմի և հանրության համար:

Եթե ​​հնարավոր չէ մեծ քանակությամբ ջուր օգտագործել գոլորշու խտացման համար, ապա ջրամբար օգտագործելու փոխարեն ջուրը կարելի է սառեցնել հատուկ հովացման աշտարակներում (հովացուցիչ աշտարակներ):

Ռեակտորի շահագործման անվտանգությունն ու բնապահպանական բարեկեցությունը ապահովվում են կանոնակարգերի (շահագործման կանոնների) և մեծ քանակությամբ հսկիչ սարքավորումների խստիվ պահպանմամբ: Այս ամենը նախատեսված է ռեակտորի խոհուն և արդյունավետ կառավարման համար:
Միջուկային ռեակտորի վթարային պաշտպանությունը սարքերի մի շարք է, որոնք նախատեսված են ռեակտորի միջուկում միջուկային շղթայական ռեակցիան արագ դադարեցնելու համար:

Ակտիվ վթարային պաշտպանությունը ավտոմատ կերպով գործարկվում է, երբ միջուկային ռեակտորի պարամետրերից մեկը հասնում է մի արժեքի, որը կարող է հանգեցնել վթարի: Նման պարամետրերը կարող են ներառել՝ ջերմաստիճանը, ճնշումը և հովացուցիչ նյութի հոսքը, հզորության բարձրացման մակարդակը և արագությունը:

Արտակարգ իրավիճակների պաշտպանության գործադիր տարրերը շատ դեպքերում նեյտրոնները լավ ներծծող նյութով ձողերն են (բոր կամ կադմիում): Երբեմն, ռեակտորի անջատման համար, հեղուկ կլանիչը ներարկվում է հովացուցիչ նյութի հանգույցի մեջ:

Ակտիվ պաշտպանությունից բացի, շատ ժամանակակից նմուշներ ներառում են նաև պասիվ պաշտպանության տարրեր: Օրինակ, VVER ռեակտորների ժամանակակից տարբերակները ներառում են «Emergency Core Cooling System» (ECCS) - հատուկ տանկեր բորային թթվով, որոնք տեղակայված են ռեակտորի վերևում: Առավելագույն նախագծային վթարի դեպքում (ռեակտորի առաջին հովացման շրջանի խզումը), այդ տանկերի պարունակությունը գրավիտացիայի միջոցով հայտնվում է ռեակտորի միջուկի ներսում, իսկ միջուկային շղթայական ռեակցիան մարվում է մեծ քանակությամբ բոր պարունակող նյութի միջոցով: , որը լավ կլանում է նեյտրոնները։

Համաձայն «Ատոմային էլեկտրակայանների ռեակտորային օբյեկտների միջուկային անվտանգության կանոնների»՝ տրամադրված ռեակտորների անջատման համակարգերից առնվազն մեկը պետք է կատարի վթարային պաշտպանության գործառույթը (EP): Արտակարգ իրավիճակների պաշտպանությունը պետք է ունենա աշխատանքային տարրերի առնվազն երկու անկախ խմբեր: AZ ազդանշանի դեպքում AZ աշխատանքային մասերը պետք է ակտիվացվեն ցանկացած աշխատանքային կամ միջանկյալ դիրքերից:
AZ սարքավորումը պետք է բաղկացած լինի առնվազն երկու անկախ հավաքածուից:

AZ սարքավորումների յուրաքանչյուր հավաքածու պետք է նախագծված լինի այնպես, որ պաշտպանությունը ապահովվի նեյտրոնային հոսքի խտության 7% -ից մինչև 120% անվանական փոփոխությունների միջակայքում.
1. Նեյտրոնային հոսքի խտությամբ՝ ոչ պակաս, քան երեք անկախ ալիքներ;
2. Ըստ նեյտրոնային հոսքի խտության բարձրացման արագության՝ ոչ պակաս, քան երեք անկախ ալիքներ։

Արտակարգ իրավիճակների պաշտպանության սարքավորումների յուրաքանչյուր հավաքածու պետք է նախագծված լինի այնպես, որ ռեակտորի կայանի նախագծում հաստատված տեխնոլոգիական պարամետրերի փոփոխությունների ողջ տիրույթում վթարային պաշտպանությունը ապահովվի առնվազն երեք անկախ կապուղիներով յուրաքանչյուր տեխնոլոգիական պարամետրի համար: որի համար պահանջվում է պաշտպանություն:

AZ մղիչների համար յուրաքանչյուր հավաքածուի կառավարման հրամանները պետք է փոխանցվեն առնվազն երկու ալիքով: Երբ AZ սարքավորումների հավաքածուներից մեկի մեկ ալիքը հանվում է շահագործումից՝ առանց այդ սարքավորումը շահագործումից հանելու, այս ալիքի համար պետք է ավտոմատ կերպով ստեղծվի տագնապի ազդանշան:

Արտակարգ իրավիճակների պաշտպանությունը պետք է գործարկվի առնվազն հետևյալ դեպքերում.
1. Նեյտրոնային հոսքի խտության AZ պարամետրին հասնելուց հետո:
2. Նեյտրոնային հոսքի խտության բարձրացման արագության AZ պարամետրին հասնելուց հետո:
3. Եթե լարումը անհետանում է վթարային պաշտպանության սարքավորումների և CPS էլեկտրամատակարարման ավտոբուսներում, որոնք չեն հանվել շահագործումից:
4. Նեյտրոնային հոսքի խտության կամ նեյտրոնային հոսքի ավելացման արագության համար երեք պաշտպանական ալիքներից որևէ երկուսի խափանման դեպքում AZ սարքավորումների ցանկացած շարքում, որը դուրս չի բերվել շահագործումից:
5. Երբ AZ կարգավորումները հասնում են այն տեխնոլոգիական պարամետրերին, որոնց համար պետք է իրականացվի պաշտպանություն:
6. AZ-ը բլոկի կառավարման կետից (BCP) կամ պահուստային կառավարման կետից (RCP) բանալինից գործարկելիս:

Նյութը պատրաստվել է www.rian.ru-ի առցանց խմբագիրների կողմից՝ ՌԻԱ Նովոստիի տեղեկատվության և բաց աղբյուրների հիման վրա։

Ատոմակայանը ձեռնարկություն է, որն իրենից ներկայացնում է էլեկտրաէներգիա արտադրող սարքավորումների և կառույցների ամբողջություն։ Այս տեղադրման առանձնահատկությունը կայանում է ջերմության առաջացման մեթոդի մեջ: Էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանը առաջանում է ատոմների քայքայման արդյունքում:

Ատոմակայանների վառելիքի դերն առավել հաճախ կատարում է 235 (235U) զանգվածային թվով ուրան։ Հենց այն պատճառով, որ այս ռադիոակտիվ տարրը կարող է աջակցել միջուկային շղթայական ռեակցիային, այն օգտագործվում է ատոմակայաններում և օգտագործվում է նաև միջուկային զենքի մեջ:

Ամենամեծ թվով ատոմակայաններ ունեցող երկրները

Այսօր աշխարհի 31 երկրներում գործում են 192 ատոմակայաններ, որոնք օգտագործում են 451 ատոմային էներգիայի ռեակտորներ՝ 394 ԳՎտ ընդհանուր հզորությամբ։ Ատոմակայանների ճնշող մեծամասնությունը գտնվում է Եվրոպայում, Հյուսիսային Ամերիկայում, Հեռավոր Արևելյան Ասիայում և նախկին ԽՍՀՄ-ում, մինչդեռ Աֆրիկայում գրեթե չկան, իսկ Ավստրալիայում և Օվկիանիայում ընդհանրապես չկան: Եվս 41 ռեակտորներ էլեկտրաէներգիա չեն արտադրել 1,5-20 տարի, որոնցից 40-ը գտնվում են Ճապոնիայում։

Վերջին 10 տարիների ընթացքում ամբողջ աշխարհում շահագործման է հանձնվել 47 էներգաբլոկ, գրեթե բոլորը գտնվում են կամ Ասիայում (26-ը՝ Չինաստանում) կամ Արևելյան Եվրոպայում։ Ներկայումս կառուցվող ռեակտորների երկու երրորդը գտնվում է Չինաստանում, Հնդկաստանում և Ռուսաստանում: ՉԺՀ-ն իրականացնում է նոր ատոմակայանների կառուցման ամենամեծ ծրագիրն աշխարհի շուրջ մեկ տասնյակ այլ երկրներ կառուցում են ատոմակայաններ կամ մշակում են դրանց կառուցման նախագծեր.

Բացի ԱՄՆ-ից, միջուկային էներգետիկայի ոլորտում ամենաառաջադեմ երկրների ցանկը ներառում է.

• Ֆրանսիա;
• Ճապոնիա;
• Ռուսաստան;
• Հարավային Կորեա.

2007 թվականին Ռուսաստանը սկսեց աշխարհում առաջին լողացող ատոմակայանի կառուցումը, որը կլուծեր երկրի հեռավոր ափամերձ շրջաններում էներգիայի պակասի խնդիրը։ Շինարարությունը ուշացումների է բախվել. Տարբեր գնահատականներով՝ առաջին լողացող ատոմակայանը կսկսի գործել 2019-2019 թվականներին։

Մի շարք երկրներ, այդ թվում՝ ԱՄՆ-ը, Ճապոնիան, Հարավային Կորեան, Ռուսաստանը, Արգենտինան, մշակում են մոտ 10-20 ՄՎտ հզորությամբ մինի ատոմակայաններ՝ առանձին արդյունաբերության, բնակելի համալիրների և այլ երկրներում ջերմամատակարարման և էլեկտրաէներգիայի մատակարարման նպատակով։ ապագա - անհատական ​​տներ. Ենթադրվում է, որ փոքր չափի ռեակտորներ (տես, օրինակ, Հիպերիոն ԱԷԿ) կարող են ստեղծվել անվտանգ տեխնոլոգիաների կիրառմամբ, որոնք մեծապես նվազեցնում են միջուկային արտահոսքի հնարավորությունը։ Արգենտինայում ընթանում է մեկ փոքր CAREM25 ռեակտորի կառուցումը։ Մինի ատոմակայանների օգտագործման առաջին փորձը ձեռք է բերել ԽՍՀՄ-ը (Բիլիբինո ԱԷԿ):

Ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը

Ատոմակայանի շահագործման սկզբունքը հիմնված է միջուկային (երբեմն կոչվում է ատոմային) ռեակտորի գործողության վրա՝ հատուկ ծավալային կառուցվածք, որում տեղի է ունենում էներգիայի արտազատմամբ պառակտվող ատոմների ռեակցիա։

Միջուկային ռեակտորների տարբեր տեսակներ կան.

1. PHWR (նաև կոչվում է «ճնշված ծանր ջրի ռեակտոր» - «ծանր ջրի միջուկային ռեակտոր»), որն օգտագործվում է հիմնականում Կանադայում և հնդկական քաղաքներում։ Այն հիմնված է ջրի վրա, որի բանաձեւը D2O է։ Այն գործում է և՛ որպես հովացուցիչ, և՛ նեյտրոնային մոդերատոր: Արդյունավետությունը մոտ 29%;
2. VVER (ջրով սառեցված ուժային ռեակտոր): Ներկայումս VVER-ները շահագործվում են միայն ԱՊՀ երկրներում, մասնավորապես՝ VVER-100 մոդելը։ Ռեակտորն ունի 33% արդյունավետություն;
3. GCR, AGR (գրաֆիտ ջուր): Նման ռեակտորում պարունակվող հեղուկը հանդես է գալիս որպես հովացուցիչ նյութ։ Այս դիզայնում նեյտրոնային մոդերատորը գրաֆիտ է, այստեղից էլ անվանումը։ Արդյունավետությունը մոտ 40% է:

Ելնելով նախագծման սկզբունքից՝ ռեակտորները բաժանվում են նաև.

• PWR (ճնշված ջրի ռեակտոր) - նախագծված է այնպես, որ ջուրը որոշակի ճնշման տակ դանդաղեցնում է ռեակցիաները և ջերմություն է մատակարարում.
• BWR (նախատեսված է այնպես, որ գոլորշին և ջուրը գտնվում են սարքի հիմնական մասում՝ առանց ջրի միացում ունենալու);
• RBMK (հատկապես բարձր հզորությամբ ալիքային ռեակտոր);
• BN (համակարգն աշխատում է նեյտրոնների արագ փոխանակման շնորհիվ):

Ատոմակայանի նախագծում և կառուցվածք. Ինչպե՞ս է աշխատում ատոմակայանը:

Տիպիկ ատոմակայանը բաղկացած է բլոկներից, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է տարբեր տեխնիկական սարքեր։ Այդ ագրեգատներից ամենանշանակալին ռեակտորային դահլիճով համալիրն է, որն ապահովում է ամբողջ ատոմակայանի շահագործումը։ Այն բաղկացած է հետևյալ սարքերից.

• ռեակտոր;
• լողավազան (այստեղ է պահվում միջուկային վառելիքը);
• վառելիքի փոխանցման մեքենաներ;
• Կառավարման սենյակ (կառավարման վահանակ բլոկներով, որի օգնությամբ օպերատորները կարող են վերահսկել միջուկի տրոհման գործընթացը):

Այս շենքին հաջորդում է դահլիճը։ Այն պարունակում է գոլորշու գեներատորներ և հիմնական տուրբին։ Դրանց անմիջապես հետևում կան կոնդենսատորներ, ինչպես նաև էլեկտրահաղորդման գծեր, որոնք դուրս են գալիս տարածքի սահմաններից։

Ի թիվս այլ բաների, կա օգտագործված վառելիքի լողավազաններով բլոկ և հատուկ բլոկներ, որոնք նախատեսված են հովացման համար (դրանք կոչվում են հովացման աշտարակներ): Բացի այդ, սառեցման համար օգտագործվում են լողավազաններ և բնական լճակներ:

Ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը

Առանց բացառության բոլոր ատոմակայաններում էլեկտրական էներգիայի փոխակերպման 3 փուլ կա.

• միջուկային անցում դեպի ջերմային;
• ջերմային, վերածվում է մեխանիկականի;
• մեխանիկական, վերածված էլեկտրականի։

Ուրանը արտազատում է նեյտրոններ, ինչը հանգեցնում է հսկայական քանակությամբ ջերմության: Ռեակտորից տաք ջուրը մղվում է գոլորշու գեներատորի միջով, որտեղ այն ազատում է ջերմության մի մասը և վերադառնում ռեակտոր: Քանի որ այս ջուրը գտնվում է բարձր ճնշման տակ, այն մնում է հեղուկ վիճակում (ժամանակակից VVER տիպի ռեակտորներում կա մոտ 160 մթնոլորտ ~330 °C ջերմաստիճանում): Գոլորշի գեներատորում այս ջերմությունը փոխանցվում է երկրորդային շղթայի ջրին, որը գտնվում է շատ ավելի ցածր ճնշման տակ (առաջնային շղթայի ճնշման կեսը կամ ավելի քիչ), և, հետևաբար, եռում է: Ստացված գոլորշին մտնում է գոլորշու տուրբին, որը պտտում է էլեկտրական գեներատորը, այնուհետև կոնդենսատոր, որտեղ գոլորշին սառչում է, այն խտանում է և նորից մտնում գոլորշու գեներատոր։ Կոնդենսատորը սառչում է արտաքին բաց ջրի աղբյուրի ջրով (օրինակ՝ հովացման լճակ):

Ե՛վ առաջին, և՛ երկրորդ շղթաները փակ են, ինչը նվազեցնում է ճառագայթման արտահոսքի հավանականությունը: Առաջնային շղթայի կառուցվածքների չափերը նվազագույնի են հասցվում, ինչը նաև նվազեցնում է ճառագայթման ռիսկերը: Գոլորշի տուրբինը և կոնդենսատորը չեն փոխազդում առաջնային շղթայի ջրի հետ, ինչը հեշտացնում է վերանորոգումը և նվազեցնում ռադիոակտիվ թափոնների քանակը կայանի ապամոնտաժման ժամանակ:

Ատոմակայանի պաշտպանության մեխանիզմներ

Բոլոր ատոմակայանները պետք է հագեցած լինեն անվտանգության համապարփակ համակարգերով, օրինակ.

• տեղայնացում – սահմանափակել վնասակար նյութերի տարածումը վթարի դեպքում, որը հանգեցրել է ճառագայթման արտանետմանը.
• ապահովել – որոշակի քանակությամբ էներգիա մատակարարել համակարգերի կայուն աշխատանքի համար.
• մենեջերներ - ծառայում են ապահովելու, որ բոլոր պաշտպանիչ համակարգերը նորմալ գործեն:

Բացի այդ, ռեակտորը կարող է անջատվել արտակարգ իրավիճակների դեպքում: Այս դեպքում ավտոմատ պաշտպանությունը կդադարեցնի շղթայական ռեակցիաները, եթե ռեակտորում ջերմաստիճանը շարունակի բարձրանալ: Այս միջոցը հետագայում կպահանջի լուրջ վերականգնողական աշխատանքներ՝ ռեակտորը շահագործման վերադարձնելու համար:

Չեռնոբիլի ատոմակայանում տեղի ունեցած վտանգավոր վթարից հետո, որի պատճառը ռեակտորի անկատար դիզայնն էր, նրանք սկսեցին ավելի մեծ ուշադրություն դարձնել պաշտպանական միջոցառումներին, ինչպես նաև նախագծային աշխատանքներ իրականացրեցին՝ ռեակտորների ավելի մեծ հուսալիություն ապահովելու համար:

21-րդ դարի աղետը և դրա հետևանքները

2011 թվականի մարտին երկրաշարժը տեղի ունեցավ Ճապոնիայի հյուսիս-արևելքում՝ առաջացնելով ցունամի, որն ի վերջո վնասեց Ֆուկուսիմա Դայչի ատոմակայանի 6 ռեակտորներից 4-ը։

Ողբերգությունից երկու տարի էլ չանցած՝ աղետի զոհերի պաշտոնական թիվը գերազանցեց 1500-ը, մինչդեռ 20000 մարդ դեռ անհայտ կորած է, ևս 300000 բնակիչ ստիպված է եղել լքել իրենց տները:

Եղել են նաև տուժածներ, ովքեր ճառագայթման հսկայական չափաբաժնի պատճառով չեն կարողացել հեռանալ դեպքի վայրից։ Նրանց համար անհապաղ տարհանում է կազմակերպվել, որը տեւել է 2 օր։

Այնուամենայնիվ, ամեն տարի կատարելագործվում են ատոմակայաններում վթարների կանխարգելման, ինչպես նաև արտակարգ իրավիճակների չեզոքացման մեթոդները. գիտությունը անշեղորեն առաջ է ընթանում: Այնուամենայնիվ, ապագան ակնհայտորեն կլինի էլեկտրաէներգիայի արտադրության այլընտրանքային մեթոդների ծաղկման ժամանակ, մասնավորապես, տրամաբանական է սպասել առաջիկա 10 տարում հսկա ուղեծրային արևային վահանակների հայտնվելը, ինչը միանգամայն հասանելի է անկշռության պայմաններում, քանի որ. ինչպես նաև այլ, այդ թվում՝ հեղափոխական տեխնոլոգիաներ էներգետիկ ոլորտում։

Եթե ​​ունեք հարցեր, թողեք դրանք հոդվածի տակ գտնվող մեկնաբանություններում: Մենք կամ մեր այցելուները սիրով կպատասխանենք նրանց

Խորհրդային Միությունում միջուկային շղթայական ռեակցիայի միջոցով էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը առաջին անգամ տեղի ունեցավ Օբնինսկի ատոմակայանում: Այսօրվա հսկաների համեմատ առաջին ատոմակայանն ուներ ընդամենը 5 ՄՎտ հզորություն, իսկ այսօր աշխարհի ամենամեծ գործող ատոմակայանը՝ Կաշիվազակի-Կարիվան (Ճապոնիա)՝ 8212 ՄՎտ:

Օբնինսկի ԱԷԿ. մեկնարկից մինչև թանգարան

Խորհրդային գիտնականները Ի.Վ. Կուրչատովի գլխավորությամբ, ռազմական ծրագրերն ավարտելուց հետո, անմիջապես սկսեցին ստեղծել միջուկային ռեակտոր, որի նպատակն էր օգտագործել ջերմային էներգիան այն էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար: Նրանք ամենակարճ ժամանակում ստեղծեցին առաջին ատոմակայանը, իսկ 1954 թվականին տեղի ունեցավ արդյունաբերական միջուկային ռեակտորի գործարկումը։

Միջուկային զենքի ստեղծումից և փորձարկումից հետո ինչպես արդյունաբերական, այնպես էլ մասնագիտական ​​ներուժի թողարկումը թույլ տվեց Ի. Միջուկային ռեակտորի ստեղծման տեխնիկական լուծումները յուրացվել են 1946 թվականին առաջին փորձնական ուրան-գրաֆիտային ռեակտորի F-1-ի գործարկման ժամանակ։ Դրա վրա իրականացվեց առաջին միջուկային շղթայական ռեակցիան, և հաստատվեցին վերջին տեսական գրեթե բոլոր զարգացումները։

Արդյունաբերական ռեակտորի համար անհրաժեշտ էր գտնել նախագծային լուծումներ՝ կապված տեղադրման շարունակական շահագործման, ջերմության հեռացման և գեներատորի մատակարարման, հովացուցիչ նյութի շրջանառության և ռադիոակտիվ աղտոտումից դրա պաշտպանության հետ:

Թիվ 2 լաբորատորիայի թիմը՝ Ի.Վ.Կուրչատովի գլխավորությամբ, Ն.Ա.Դոլլեժալի ղեկավարությամբ ՆԻԻխիմմաշի հետ միասին մշակել են կառուցվածքի բոլոր նրբությունները։ Գործընթացի տեսական զարգացումը վստահվել է ֆիզիկոս Է.Լ.

Ռեակտորը գործարկվել է (կրիտիկական պարամետրերը ձեռք են բերվել) 1954 թվականի մայիսի 9-ին, նույն թվականի հունիսի 26-ին, ատոմակայանը միացվել է ցանցին, իսկ դեկտեմբերին հասել է իր նախագծային հզորությանը։

Գրեթե 48 տարի առանց միջադեպերի աշխատելով որպես արդյունաբերական էլեկտրակայան՝ Օբնինսկի ԱԷԿ-ը փակվեց 2002 թվականի ապրիլին։ Նույն թվականի սեպտեմբերին ավարտվեց միջուկային վառելիքի բեռնաթափումը։

Անգամ ատոմակայանում աշխատանքի ժամանակ բազմաթիվ էքսկուրսիաներ եկան, կայանը որպես դասասենյակ աշխատեց ապագա միջուկային գիտնականների համար։ Այսօր դրա բազայում կազմակերպվել է միջուկային էներգիայի հուշահամալիր թանգարան։

Առաջին արտասահմանյան ատոմակայանը

Ատոմակայանները, Օբնինսկի օրինակով, անմիջապես չսկսեցին ստեղծվել արտասահմանում։ ԱՄՆ-ում սեփական ատոմակայան կառուցելու մասին որոշում կայացվեց միայն 1954 թվականի սեպտեմբերին, և միայն 1958 թվականին գործարկվեց Փենսիլվանիայի Շիփինգպորտ ատոմակայանը։ Shippingport ատոմակայանի հզորությունը 68 ՄՎտ էր։ Օտարերկրյա փորձագետներն այն անվանում են առաջին կոմերցիոն ատոմակայան։ Ատոմակայանների կառուցումը բավականին թանկ արժե, ատոմակայանը ԱՄՆ գանձարանին արժեցել է 72,5 մլն դոլար։

24 տարի անց՝ 1982 թվականին, կայանը կանգնեցվեց, մինչև 1985 թվականը վառելիքը բեռնաթափվեց և սկսվեց 956 տոննա կշռող այս հսկայական կառույցի ապամոնտաժումը հետագա հեռացման համար։

Խաղաղ ատոմի ստեղծման նախադրյալները

1938 թվականին գերմանացի գիտնականներ Օտտո Հանի և Ֆրից Ստրասմանի կողմից ուրանի միջուկային տրոհման հայտնաբերումից հետո սկսվեցին շղթայական ռեակցիաների հետազոտությունները:

Ի.Վ. Կուրչատովը, Ա. Ի.Վ. Կուրչատովն այդ ժամանակ աշխատում էր Լենինգրադի ֆիզիկայի և տեխնիկայի ինստիտուտում, որը ղեկավարում էր Ա.Բ.

1938-ի նոյեմբերին, հիմնվելով խնդրի ուսումնասիրության արդյունքների վրա, և ԳԱ պլենումում Ի. ԽՍՀՄ-ը ատոմային միջուկի ֆիզիկայի մասին. Այն հիմնավորում է ԽՍՀՄ-ում տարբեր նախարարություններին և գերատեսչություններին պատկանող տարբեր լաբորատորիաների և ինստիտուտների ընդհանրացման հիմնավորումը, որոնք հիմնականում զբաղվում են նույն խնդիրներով:

Միջուկային ֆիզիկայի աշխատանքների դադարեցում

Այս կազմակերպչական աշխատանքների մի մասը կատարվել է մինչև Երկրորդ համաշխարհային պատերազմը, բայց մեծ առաջընթացը սկսվել է միայն 1943 թվականին, երբ Ի.Վ. Կուրչատովին խնդրեցին գլխավորել ատոմային նախագիծը:

1939 թվականի սեպտեմբերի 1-ից հետո ԽՍՀՄ-ի շուրջ աստիճանաբար սկսեց ձևավորվել մի տեսակ վակուում։ Գիտնականները դա անմիջապես չզգացին, չնայած սովետական ​​հետախուզության գործակալները անմիջապես սկսեցին նախազգուշացնել Գերմանիայում և Մեծ Բրիտանիայում միջուկային ռեակցիաների ուսումնասիրման աշխատանքների արագացման գաղտնիության մասին:

Հայրենական մեծ պատերազմը անմիջապես ճշգրտումներ կատարեց երկրի բոլոր գիտնականների, այդ թվում՝ միջուկային ֆիզիկոսների աշխատանքի մեջ։ Արդեն 1941 թվականի հուլիսին LFTI-ն տարհանվեց Կազան։ Կուրչատովը սկսեց զբաղվել ծովային նավերի ականազերծման խնդրով (ծովային ականներից պաշտպանություն): Պատերազմական պայմաններում այս թեմայով աշխատանքի համար (երեք ամիս Սևաստոպոլում նավերի վրա մինչև 1941թ. նոյեմբերը, երբ քաղաքը գրեթե ամբողջությամբ պաշարված էր), նա արժանացավ Ստալինյան մրցանակի՝ Փոթիում (Վրաստան) ապամագնիսացման ծառայություն կազմակերպելու համար։

Կազան ժամանելուն պես սաստիկ ցրտից հետո միայն 1942-ի վերջին Ի.Վ. Կուրչատովը կարողացավ վերադառնալ միջուկային ռեակցիայի թեմային:

Ատոմային նախագիծը Ի.Վ. Կուրչատովի ղեկավարությամբ

1942 թվականի սեպտեմբերին Ի.Վ. Կուրչատովը գիտության տարիքային չափանիշներով ընդամենը 39 տարեկան էր. Հենց այդ ժամանակ էլ նախագծի ղեկավարի պաշտոնում նշանակվեց Իգոր Վասիլևիչը։ Ռուսաստանի բոլոր ատոմակայանները և այս ժամանակաշրջանի պլուտոնիումի ռեակտորները ստեղծվել են ատոմային նախագծի շրջանակներում, որը ղեկավարել է Կուրչատովը մինչև 1960 թվականը։

Այսօրվա տեսանկյունից անհնար է պատկերացնել, որ հենց այն ժամանակ, երբ օկուպացված տարածքներում ոչնչացվում էր արդյունաբերության 60%-ը, երբ երկրի հիմնական բնակչությունը աշխատում էր ռազմաճակատում, ԽՍՀՄ ղեկավարությունը որոշում կայացրեց, որը կանխորոշեց. ապագայում ատոմային էներգիայի զարգացումը։

Գերմանիայում, Մեծ Բրիտանիայում և ԱՄՆ-ում ատոմային միջուկային ֆիզիկայի հետ կապված գործերի վիճակի վերաբերյալ հետախուզական զեկույցները գնահատելուց հետո Կուրչատովին պարզ դարձավ ուշացման չափը։ Նա սկսեց հավաքել գիտնականների ամբողջ երկրում և ակտիվ ճակատներ, որոնք կարող էին ներգրավվել միջուկային ներուժի ստեղծման մեջ:

Ուրանի, գրաֆիտի, ծանր ջրի բացակայությունը, ցիկլոտրոնի բացակայությունը չխանգարեցին գիտնականին։ Աշխատանքները՝ տեսական և գործնական, վերսկսվեցին Մոսկվայում։ Գաղտնիության բարձր մակարդակ է սահմանվել GKO-ի (Պաշտպանության պետական ​​կոմիտե) կողմից։ Զենքի համար նախատեսված պլուտոնիում արտադրելու համար կառուցվել է ռեակտոր («կաթսա»՝ Կուրչատովի սեփական տերմինաբանությամբ): Աշխատանքներ էին տարվում ուրանի հարստացման ուղղությամբ։

Հետ մնալով ԱՄՆ-ից 1942-1949 թթ

1942 թվականի սեպտեմբերի 2-ին ԱՄՆ-ում, աշխարհի առաջին միջուկային ռեակտորում, իրականացվեց վերահսկվող միջուկային ռեակցիա։ Այս պահին ԽՍՀՄ-ում, բացի գիտնականների տեսական զարգացումներից և հետախուզական տվյալներից, գործնականում ոչինչ չկար։

Պարզ դարձավ, որ երկիրը կարճ ժամանակում չի կարողանա հասնել ԱՄՆ-ի հետեւից։ Անձնակազմի պատրաստման (խնայողության), ուրանի հարստացման գործընթացների արագ զարգացման, միջուկային ռեակտորի ստեղծման, զենքի մակարդակի պլուտոնիումի արտադրության համար միջուկային ռեակտորի ստեղծման և մաքուր գրաֆիտի արտադրության գործարանների աշխատանքի վերականգնման համար նախադրյալներ ստեղծելու համար. առաջադրանքներ էին, որոնք պետք է կատարվեին պատերազմի և հետպատերազմյան ժամանակներում:

Միջուկային ռեակցիայի առաջացումը կապված է վիթխարի քանակությամբ ջերմային էներգիայի արտազատման հետ: Ամերիկացի գիտնականները՝ ատոմային ռումբի առաջին ստեղծողները, դա օգտագործել են որպես լրացուցիչ վնասակար ազդեցություն պայթյունի ժամանակ։

Աշխարհի ատոմակայաններ

Այսօր միջուկային էներգիան, թեև այն արտադրում է հսկայական քանակությամբ էլեկտրաէներգիա, տարածված է սահմանափակ թվով երկրներում։ Դա պայմանավորված է ատոմակայանների կառուցման մեջ կատարված հսկայական կապիտալ ներդրումներով` սկսած երկրաբանական հետազոտություններից, շինարարությունից, պաշտպանության ստեղծումից և վերջացրած աշխատակիցների վերապատրաստմամբ։ Փոխհատուցումը կարող է տեղի ունենալ տասնյակ տարիներ անց, պայմանով, որ կայանը շարունակի աշխատել:

Ատոմակայանի կառուցման իրագործելիությունը, որպես կանոն, որոշում են ազգային կառավարությունները (բնականաբար, տարբեր տարբերակներ դիտարկելուց հետո)։ Արդյունաբերական ներուժի զարգացման համատեքստում, մեծ քանակությամբ էներգառեսուրսների սեփական ներքին պաշարների կամ դրանց բարձր արժեքի բացակայության պայմաններում, նախապատվությունը տրվում է ատոմակայանների կառուցմանը։

2014 թվականի վերջին միջուկային ռեակտորները գործում էին աշխարհի 31 երկրներում։ Բելառուսում և ԱՄԷ-ում սկսվել են ատոմակայանների շինարարությունը։

Ոչ	Երկիր	Գործող ատոմակայանների թիվը	Գործող ռեակտորների թիվը	Արտադրված հզորություն
	Արգենտինա
	Բրազիլիա
	Բուլղարիա
	Միացյալ Թագավորություն
	Գերմանիա
	Նիդեռլանդներ
	Պակիստան
	Սլովակիա
	Սլովենիա
	Ֆինլանդիա
	Շվեյցարիա
	Հարավային Կորեա

Ատոմային էլեկտրակայաններ Ռուսաստանում

Այսօր Ռուսաստանի Դաշնությունում գործում է տասը ատոմակայան։

ԱԷԿ անվանումը	Աշխատանքային բլոկների քանակը	Ռեակտորի տեսակը	Տեղադրված հզորությունը, ՄՎտ
Բալակովսկայա
Բելոյարսկայա		BN-600, BN-800
Բիլիբինսկայա
Կալինինսկայա
Կոլա
Լենինգրադսկայա
Նովովորոնեժսկայա		VVER-440, VVER-1000
Ռոստով		VVER-1000/320
Սմոլենսկայա

Այսօր ռուսական ատոմակայանները մտնում են «Ռոսատոմ» պետական ​​կորպորացիայի մեջ, որը միավորում է արդյունաբերության բոլոր կառուցվածքային ստորաբաժանումները՝ սկսած ուրանի արդյունահանումից և հարստացումից և միջուկային վառելիքի արտադրությունից մինչև ատոմակայանների շահագործում և կառուցում: Ատոմակայանների արտադրած էլեկտրաէներգիայի առումով Ռուսաստանը Եվրոպայում երկրորդ տեղում է Ֆրանսիայից հետո։

Միջուկային էներգիան Ուկրաինայում

Ուկրաինայի ատոմակայանները կառուցվել են Խորհրդային Միության տարիներին։ Ուկրաինայի ատոմակայանների ընդհանուր դրվածքային հզորությունը համեմատելի է ռուսականի հետ։

ԱԷԿ անվանումը	Աշխատանքային բլոկների քանակը	Ռեակտորի տեսակը	Տեղադրված հզորությունը, ՄՎտ
Զապորոժիե
Ռիվնե		VVER-440,VVER-1000
Խմելնիցկայա
Հարավային ուկրաինական

Մինչ ԽՍՀՄ-ի փլուզումը Ուկրաինայում ատոմային էներգիան ինտեգրված էր մեկ արդյունաբերության մեջ։ Հետխորհրդային շրջանում՝ 2014 թվականի իրադարձություններից առաջ, Ուկրաինայում կային արդյունաբերական ձեռնարկություններ, որոնք արտադրում էին ռուսական ատոմակայանների բաղադրիչներ։ Ռուսաստանի Դաշնության և Ուկրաինայի միջև արդյունաբերական հարաբերությունների խզման պատճառով Ռուսաստանում կառուցվող էներգաբլոկների գործարկումը, որոնք նախատեսված էին 2014 և 2015 թվականներին, հետաձգվել են։

Ուկրաինայում ատոմային էլեկտրակայանները գործում են Ռուսաստանի Դաշնությունում արտադրված վառելիքի ձողերով (միջուկային վառելիքով վառելիքի տարրեր, որտեղ տեղի է ունենում միջուկային տրոհման ռեակցիա): Ամերիկյան վառելիքին անցնելու Ուկրաինայի ցանկությունը գրեթե հանգեցրեց վթարի Հարավային Ուկրաինայի ատոմակայանում 2012 թվականին:

Մինչև 2015 թվականը «Միջուկային վառելիք» պետական ​​կոնցեռնը, որը ներառում է Արևելյան լեռնահարստացման կոմբինատը (ուրանի հանքաքարի արդյունահանում), դեռ չէր կարողացել լուծում կազմակերպել սեփական վառելիքի ձողերի արտադրության հարցում։

Միջուկային էներգիայի հեռանկարները

1986 թվականից հետո, երբ տեղի ունեցավ Չեռնոբիլի վթարը, շատ երկրներում փակվեցին ատոմակայանները։ Անվտանգության մակարդակի բարձրացումը ատոմային էներգետիկայի արդյունաբերությունը դուրս բերեց լճացումից։ Մինչև 2011 թվականը, երբ ցունամիի հետևանքով ճապոնական «Ֆուկուսիմա-1» ատոմակայանում տեղի ունեցավ վթար, ատոմային էներգիան անշեղորեն զարգանում էր։

Այսօր ատոմակայաններում մշտական ​​(ինչպես փոքր, այնպես էլ խոշոր) վթարները կդանդաղեցնեն կայանքների կառուցման կամ վերագործարկման վերաբերյալ որոշումների կայացումը: Երկրի բնակչության վերաբերմունքը միջուկային ռեակցիայի միջոցով էլեկտրաէներգիա արտադրելու խնդրին կարելի է սահմանել որպես զգուշավոր հոռետեսական։

Ապագա ատոմակայանի համար AM ռեակտոր ստեղծելու առաջարկն առաջին անգամ հնչել է 1949 թվականի նոյեմբերի 29-ին միջուկային նախագծի գիտական ​​ղեկավար Ի.Վ. Կուրչատովը, Ֆիզիկական խնդիրների ինստիտուտի տնօրեն Ա.Պ. Ալեքսանդրովը, ՆԻԻխիմաշի տնօրեն Ն.Ա. Դոլլեժալը և արդյունաբերության գիտատեխնիկական խորհրդի գիտական ​​քարտուղար Բ.Ս. Պոզդնյակովա. Ժողովը խորհուրդ տվեց 1950 թվականի PGU հետազոտական ​​պլանում ներառել «հարստացված ուրանի ռեակտորի նախագծում փոքր չափսերով միայն էներգետիկ նպատակներով, 300 միավոր ընդհանուր ջերմային հզորությամբ, մոտ 50 միավոր արդյունավետ հզորությամբ» գրաֆիտով և ջրային հովացուցիչ նյութով: Միաժամանակ հանձնարարականներ են տրվել հրատապ կերպով իրականացնել ֆիզիկական հաշվարկներ և փորձարարական ուսումնասիրություններ այս ռեակտորի վրա։

Ավելի ուշ Ի.Վ. Կուրչատովը և Ա.Պ. Զավենյագինը բացատրեց AM ռեակտորի ընտրությունը առաջնահերթ շինարարության համար նրանով, որ «դրանում ավելի շատ, քան մյուս բլոկներում, կարելի է օգտագործել սովորական կաթսայատան պրակտիկայի փորձը.

Այս ընթացքում տարբեր մակարդակներում քննարկվում են ուժային ռեակտորների օգտագործման տարբերակները։

ՆԱԽԱԳԻԾ

Նպատակահարմար համարվեց սկսել նավի էլեկտրակայանի համար ռեակտորի ստեղծմամբ։ Արդարացնելով այս ռեակտորի նախագծումը և «սկզբունքորեն հաստատելով… Բ», ատոմակայան երեք ռեակտորային կայանքներով, ներառյալ և ԱԷԿ-ի կայանքը, որը դարձավ Առաջին ԱԷԿ-ի ռեակտորը):

ԽՍՀՄ Նախարարների Խորհրդի 1950 թվականի մայիսի 16-ի որոշմամբ AM-ի վերաբերյալ R&D-ը վստահվել է LIPAN-ին (Ի.Վ. Կուրչատովի ինստիտուտ), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI): 1950-ին - 1951-ի սկզբին։ այս կազմակերպությունները կատարել են նախնական հաշվարկներ (Պ.Ե. Նեմիրովսկի, Ս.Մ. Ֆեյնբերգ, Յու.Ն. Զանկով), նախնական նախագծային ուսումնասիրություններ և այլն, այնուհետև այս ռեակտորի վրա բոլոր աշխատանքները կատարվել են, ըստ Ի.Վ. Կուրչատովը տեղափոխվել է «Բ» լաբորատորիա։ Նշանակվել է գիտական ​​ղեկավար, գլխավոր դիզայներ՝ Ն.Ա. Դոլլեժալ.

Նախագծով նախատեսված էր ռեակտորի հետևյալ պարամետրերը՝ ջերմային հզորություն 30 հազար կՎտ, էլեկտրական հզորություն 5 հազար կՎտ, ռեակտորի տեսակը՝ ջերմային նեյտրոնային ռեակտոր՝ գրաֆիտային մոդերատորով և բնական ջրային սառեցմամբ։

Այս պահին երկիրն արդեն ուներ այս տիպի ռեակտորների ստեղծման փորձ (ռումբերի նյութ արտադրելու արդյունաբերական ռեակտորներ), բայց դրանք զգալիորեն տարբերվում էին ուժային ռեակտորներից, որոնք ներառում են AM ռեակտորը: Դժվարությունները կապված էին AM ռեակտորում հովացուցիչ նյութի բարձր ջերմաստիճաններ ձեռք բերելու անհրաժեշտության հետ, ինչը նշանակում էր, որ անհրաժեշտ կլինի փնտրել նոր նյութեր և համաձուլվածքներ, որոնք կարող են դիմակայել այս ջերմաստիճաններին, դիմացկուն են կոռոզիայից, չեն կլանում նեյտրոնները մեծ քանակությամբ և այլն: AM ռեակտորով ատոմակայանների կառուցման նախաձեռնողների համար այս խնդիրներն ի սկզբանե ակնհայտ էին, թե որքան արագ և ինչքանով են դրանք հաջողությամբ հաղթահարել։

ՀԱՇՎԱՐԿՆԵՐ ԵՎ ԿԱՆԳՆԱԿ

Երբ AM-ի վրա աշխատանքը տեղափոխվեց «B» լաբորատորիա, նախագիծը որոշված ​​էր միայն ընդհանուր ձևով: Մնում էին բազմաթիվ ֆիզիկական, տեխնիկական և տեխնոլոգիական խնդիրներ, որոնք պետք է լուծվեին, և դրանց թիվն ավելացավ ռեակտորի վրա աշխատանքների ընթացքի հետ մեկտեղ:

Առաջին հերթին դա վերաբերում էր ռեակտորի ֆիզիկական հաշվարկներին, որոնք պետք է կատարվեին առանց դրա համար անհրաժեշտ բազմաթիվ տվյալների։ «B» լաբորատորիայում ջերմային նեյտրոնային ռեակտորների տեսության որոշ հարցեր լուծվել են Դ.Ֆ. Զարեցկին, իսկ հիմնական հաշվարկներն իրականացրել է Մ.Ե. Մինասին բաժնում Ա.Կ. Կրասինա. Մ.Ե. Մինաշինին հատկապես անհանգստացնում էր շատ հաստատունների ճշգրիտ արժեքների բացակայությունը: Դժվար էր դրանց չափումը տեղում կազմակերպելը։ Նրա նախաձեռնությամբ դրանցից մի քանիսը աստիճանաբար համալրվեցին հիմնականում LIPAN-ի, իսկ մի քանիսը «B» լաբորատորիայում կատարված չափումների շնորհիվ, սակայն ընդհանուր առմամբ հաշվարկված պարամետրերի բարձր ճշգրտությունը երաշխավորված չէր: Հետևաբար, փետրվարի վերջին - 1954 թվականի մարտի սկզբին, հավաքվեց AMF ստենդը ՝ AM ռեակտորի կրիտիկական հավաքը, որը հաստատեց հաշվարկների բավարար որակը: Եվ չնայած ժողովը չկարողացավ վերարտադրել իրական ռեակտորի բոլոր պայմանները, արդյունքները հաստատեցին հաջողության հույսը, թեև շատ կասկածներ մնացին:

Այս կանգառում 1954 թվականի մարտի 3-ին Օբնինսկում առաջին անգամ իրականացվեց ուրանի տրոհման շղթայական ռեակցիա։

Բայց, հաշվի առնելով, որ փորձարարական տվյալները անընդհատ կատարելագործվում էին, կատարելագործվում էր հաշվարկի մեթոդաբանությունը՝ մինչև ռեակտորի գործարկումը, ռեակտորի վառելիքի բեռնվածության քանակի ուսումնասիրությունը, ռեակտորի վարքագիծը ոչ ստանդարտ ռեժիմներում։ շարունակվել է, հաշվարկվել են կլանող ձողերի պարամետրերը և այլն։

ՎԱՌԵԼԻՔԱՅԻՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ՍՏԵՂԾՈՒՄ

Մեկ այլ կարևոր խնդիր՝ վառելիքի տարրի (վառելիքի տարր) ստեղծումը, փայլուն կերպով իրականացրեց Վ.Ա. Մալըխը և «B» լաբորատորիայի տեխնոլոգիական բաժնի թիմը: Վառելիքի ձողերի մշակմամբ ներգրավված էին մի քանի հարակից կազմակերպություններ, սակայն միայն Վ.Ա.-ի առաջարկած տարբերակը. Փոքր, ցույց տվեց բարձր կատարողականություն: Դիզայնի որոնումն ավարտվել է 1952 թվականի վերջին՝ նոր տեսակի վառելիքի տարրի մշակմամբ (մագնեզիումի մատրիցայում ուրան-մոլիբդենի հատիկների դիսպերսիոն բաղադրությամբ)։

Վառելիքի այս տեսակի տարրը հնարավորություն է տվել դրանք մերժել նախա-ռեակտորային փորձարկումների ժամանակ (դրա համար ստեղծվել են հատուկ ստենդեր «B» լաբորատորիայում), ինչը շատ կարևոր է ռեակտորի հուսալի շահագործումն ապահովելու համար։ Նոր վառելիքի տարրի կայունությունը նեյտրոնային հոսքում ուսումնասիրվել է LIPAN-ում՝ MR ռեակտորում: Ռեակտորի աշխատանքային ալիքները մշակվել են NIIKhimmash-ում։

Այսպիսով, մեր երկրում առաջին անգամ լուծվեց ատոմային էներգետիկայի ձևավորվող արդյունաբերության, թերեւս, ամենագլխավոր և ամենաբարդ խնդիրը՝ վառելիքի տարրի ստեղծումը։

ՇԻՆԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ

1951 թվականին «Բ» լաբորատորիայում AM ռեակտորի վրա հետազոտական ​​աշխատանքների մեկնարկին զուգահեռ, նրա տարածքում սկսվեց ատոմակայանի շենքի կառուցումը։

Շինարարության պետ է նշանակվել Պ.Ի. Զախարով, օբյեկտի գլխավոր ինժեներ - .

Ինչպես հիշեց Դ.Ի Բլոխինցևը, «Ատոմակայանի շենքն իր ամենակարևոր մասերում ուներ հաստ պատեր՝ պատրաստված երկաթբետոնե մոնոլիտից՝ միջուկային ճառագայթումից կենսաբանական պաշտպանություն ապահովելու համար։ Պատերի մեջ անցկացվել են խողովակաշարեր, մալուխների, օդափոխության ալիքներ և այլն։ Հասկանալի է, որ փոփոխություններ հնարավոր չեն եղել, և, հետևաբար, շենքը նախագծելիս, հնարավորության դեպքում, նախատեսվել են ակնկալվող փոփոխությունները տեղավորելու համար: Սարքավորումների նոր տեսակներ մշակելու և հետազոտական ​​աշխատանքներ իրականացնելու համար գիտատեխնիկական առաջադրանքներ են տրվել «երրորդ կողմի կազմակերպություններին»՝ ինստիտուտներին, նախագծային բյուրոներին և ձեռնարկություններին։ Հաճախ այդ առաջադրանքներն իրենք չէին կարող ավարտվել և հստակեցվեցին ու լրացվեցին դիզայնի առաջընթացի հետ մեկտեղ: Հիմնական ինժեներական և նախագծային լուծումները... մշակվել են նախագծային թիմի կողմից՝ Ն.Ա. Դոլլեժալը և նրա ամենամոտ օգնական Պ.Ի. Ալեշչենկովը...»:

Առաջին ատոմակայանի կառուցման աշխատանքի ոճը բնութագրվում էր արագ որոշումների կայացմամբ, զարգացման արագությամբ, նախնական ուսումնասիրությունների որոշակի զարգացած խորությամբ և ընդունված տեխնիկական լուծումների վերջնական մշակման մեթոդներով, տարբերակների և ապահովագրական ոլորտների լայն ընդգրկմամբ։ Առաջին ատոմակայանը ստեղծվել է երեք տարում։

ՍԿՍԵԼ

1954 թվականի սկզբին սկսվեցին տարբեր կայանների համակարգերի փորձարկումն ու փորձարկումը։

1954 թվականի մայիսի 9-ին «Բ» լաբորատորիայում սկսվեց ատոմակայանի ռեակտորի միջուկի բեռնումը վառելիքի խողովակներով։ Վառելիքի 61-րդ կապուղին ներդնելիս կրիտիկական վիճակ է հասել ժամը 19:40-ին։ Ռեակտորում սկսվել է ուրանի միջուկների տրոհման ինքնապահպանվող շղթայական ռեակցիա։ Ատոմակայանի ֆիզիկական գործարկումը տեղի ունեցավ.

Հիշելով արձակումը, նա գրել է. «Աստիճանաբար ռեակտորի հզորությունը մեծացավ, և վերջապես, ինչ-որ տեղ ՋԷԿ-ի շենքի մոտ, որտեղ ռեակտորի գոլորշին էր մատակարարվում, մենք տեսանք մի շիթ, որը փախչում էր փականից բարձր ֆշշոցով: Սովորական գոլորշու սպիտակ ամպը, որը դեռ այնքան տաք չէր, որ պտտել տուրբինը, մեզ հրաշք թվաց. չէ՞ որ սա ատոմային էներգիայի կողմից արտադրված առաջին գոլորշին էր։ Նրա տեսքը գրկախառնությունների, «բարի գոլորշու» շնորհավորանքների և նույնիսկ ուրախության արցունքների առիթ էր։ Մեր ուրախությունը կիսեց Ի.Վ. Կուրչատովը, ով այդ օրերին մասնակցել է աշխատանքներին։ 12 ատմ ճնշմամբ գոլորշի ստանալուց հետո։ իսկ 260 °C ջերմաստիճանում հնարավոր է դարձել ուսումնասիրել ատոմակայանի բոլոր բաղադրիչները նախագծայինին մոտ պայմաններով, իսկ 1954 թվականի հունիսի 26-ին երեկոյան հերթափոխի ժամանակ՝ ժամը 17:00-ին։ 45 րոպե, տուրբոգեներատորի գոլորշու մատակարարման փականը բացվեց, և այն սկսեց էլեկտրաէներգիա արտադրել միջուկային կաթսայից։ Աշխարհի առաջին ատոմակայանը հայտնվել է արդյունաբերական բեռի տակ»։

«Խորհրդային Միությունում գիտնականների և ինժեներների ջանքերով հաջողությամբ ավարտվեցին 5000 կիլովատ օգտակար հզորությամբ առաջին արդյունաբերական ատոմակայանի նախագծման և կառուցման աշխատանքները։ Հունիսի 27-ին ատոմակայանը շահագործման է հանձնվել եւ էլեկտրաէներգիա է ապահովել հարակից տարածքների արդյունաբերության ու գյուղատնտեսության համար»։

Դեռևս գործարկումից առաջ պատրաստվել էր AM ռեակտորում փորձարարական աշխատանքի առաջին ծրագիրը, և մինչև կայանի փակումը այն հիմնական ռեակտորային բազաներից մեկն էր, որտեղ նեյտրոնային ֆիզիկայի հետազոտություններ, պինդ վիճակի ֆիզիկայի հետազոտություններ, վառելիքի փորձարկում: իրականացվել են ձողեր, EGC, իզոտոպային արտադրանքի արտադրություն և այլն Ատոմակայանում վերապատրաստվել են առաջին միջուկային սուզանավերի անձնակազմերը, միջուկային «Լենին» սառցահատը, սովետական ​​և արտասահմանյան ատոմակայանների անձնակազմը։

Ինստիտուտի երիտասարդ կադրերի համար ատոմակայանի գործարկումը դարձավ նոր ու ավելի բարդ խնդիրներ լուծելու պատրաստակամության առաջին փորձությունը։

Աշխատանքի սկզբնական ամիսներին մանրակրկիտ կարգավորվել են առանձին ագրեգատներ և համակարգեր, մանրամասն ուսումնասիրվել են ռեակտորի ֆիզիկական բնութագրերը, սարքավորումների և ամբողջ կայանի ջերմային պայմանները, փոփոխվել և շտկվել են տարբեր սարքեր։ 1954 թվականի հոկտեմբերին կայանը հասցվեց իր նախագծային հզորությանը։

Փարիզ, հուլիսի 1 (ՏԱՍՍ). Agence France-Presse-ի լոնդոնյան թղթակիցը հայտնում է, որ ԽՍՀՄ-ում ատոմային էներգիայով աշխատող աշխարհում առաջին արդյունաբերական էլեկտրակայանի գործարկման մասին հայտարարությունը մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել լոնդոնյան միջուկային մասնագետների շրջանակներում։ Անգլիան, շարունակում է թղթակիցը, Կալդերհոլում ատոմակայան է կառուցում։ Ենթադրվում է, որ այն կկարողանա ծառայության անցնել ոչ շուտ, քան 2,5 տարուց...

Շանհայ, հուլիսի 1 (ՏԱՍՍ). Արձագանքելով խորհրդային ատոմակայանի շահագործման հանձնմանը, Տոկիոյի ռադիոն հայտնում է. ԱՄՆ-ն և Անգլիան նույնպես ծրագրում են ատոմակայանների կառուցումը, սակայն նրանք նախատեսում են ավարտել դրանց շինարարությունը 1956-1957 թվականներին։ Այն, որ Խորհրդային Միությունը ատոմային էներգիան խաղաղ նպատակներով օգտագործելու հարցում առաջ է անցել Անգլիայից և Ամերիկայից, խոսում է այն մասին, որ խորհրդային գիտնականները մեծ հաջողությունների են հասել ատոմային էներգիայի ոլորտում։ Միջուկային ֆիզիկայի բնագավառում ականավոր ճապոնացի մասնագետներից մեկը՝ պրոֆեսոր Յոշիո Ֆուջիոկան, մեկնաբանելով ԽՍՀՄ-ում ատոմակայանի գործարկման մասին հայտարարությունը, ասել է, որ սա «նոր դարաշրջանի» սկիզբն է։