Το πρώτο σοβιετικό πυρηνικό εργοστάσιο στον πλανήτη δημιούργησε μια ολόκληρη βιομηχανία στον κόσμο της ενέργειας
Ο Πιότρ Καπίτσα μπορεί να θεωρηθεί ο «παππούς» του πρώτου πυρηνικού σταθμού στον κόσμο: ήταν αυτός που, το 1945, έστειλε ένα σημείωμα «Σχετικά με τη χρήση της ενδοατομικής ενέργειας για ειρηνικούς σκοπούς» στην Πρώτη Κεντρική Διεύθυνση που ιδρύθηκε υπό την Συμβούλιο των Λαϊκών Επιτρόπων της ΕΣΣΔ. Ο Σεργκέι Βαβίλοφ, πρόεδρος της Ακαδημίας Επιστημών, συμφώνησε με τις θέσεις που εκτίθενται στο έγγραφο και ανέλαβε την ηγεσία όλων των εργασιών για την ειρηνική χρήση της ατομικής ενέργειας. Ωστόσο, η πρακτική εφαρμογή του σχεδίου κατέστη δυνατή μόνο στα τέλη της δεκαετίας του 1940, όταν η ΕΣΣΔ είχε ήδη μια πλήρη πυρηνική βιομηχανία: ο αντιδραστήρας A-1 του εργοστασίου Mayak στο Ozersk παρήγαγε πλουτώνιο από το 1948 και ο η παραγωγή εμπλουτισμένου ουρανίου κυριαρχήθηκε σε βιομηχανική κλίμακα.
Και αν κατά τη διάρκεια του πολέμου και στα μεταπολεμικά χρόνια, η μελέτη και η παραγωγή ραδιενεργών στοιχείων πραγματοποιήθηκε κυρίως για στρατιωτικούς σκοπούς, τότε στις 16 Μαΐου 1949, η κυβέρνηση εξέδωσε διάταγμα για τη δημιουργία του πρώτου πυρηνικού σταθμού. Ο Igor Kurchatov διορίστηκε επιστημονικός επόπτης του έργου και ο φυσικός και μηχανικός Nikolai Dollezhal ορίστηκε επικεφαλής σχεδιαστής του μελλοντικού αντιδραστήρα. Στην αρχή, το Εργαστήριο Κουρτσάτοφ Νο. 2 της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ (αργότερα - IAE που ονομάστηκε από τον I.V. Kurchatov) συμμετείχε στο έργο. Πρότεινε πολλές επιλογές για αντιδραστήρες, από τους οποίους το Συμβούλιο των Υπουργών επέλεξε τρεις: δύο ουράνιο-γραφίτη με ψύξη νερού και αερίου, αντίστοιχα, και το τρίτο - ουράνιο-βηρύλλιο με ψύξη αερίου ή υγρού μετάλλου.
Ένα αντί για τρία
Σύμφωνα με το αρχικό σχέδιο, υποτίθεται ότι θα λειτουργούσαν και οι τρεις αντιδραστήρες, οι οποίοι θα περιστρέφουν έναν μόνο ατμοστρόβιλο και γεννήτρια με μικρή ισχύ 5000 kW επί του παρόντος. Ως αποτέλεσμα, αντί για τρεις, αποφάσισαν να κατασκευάσουν έναν υδρόψυκτο αντιδραστήρα -ουράνιο-γραφίτη-: οι τεχνολογίες που απαιτούνται για την κατασκευή του δοκιμάστηκαν στη συμβατική μηχανική θερμικής ενέργειας και πολλές άλλες λύσεις χρησιμοποιήθηκαν ήδη σε σοβιετικούς βιομηχανικούς αντιδραστήρες που παρήγαγαν οπλοστάσιο πλουτώνιο (υπήρχαν τέσσερις τέτοιοι αντιδραστήρες στο Mayak στις αρχές της δεκαετίας του 1950).
Ωστόσο, ένα άλλο ίδρυμα ανέλαβε την πρακτική κατασκευή του πυρηνικού σταθμού. Το γεγονός είναι ότι κατά την κατασκευή ενός πυρηνικού σταθμού, ήταν ακόμα αδύνατο να αντεπεξέλθει κανείς στην εμπειρία χρήσης βιομηχανικών αντιδραστήρων που ήταν διαθέσιμος εκείνη την εποχή, επειδή οι αντιδραστήρες Mayak λειτουργούσαν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες στον πυρήνα και η κατασκευή ενός αντιδραστήρα όπου η θερμοκρασία των υλικών ήταν μια τάξη μεγέθους υψηλότερη, απαιτούσε πολλές νέες πρακτικές λύσεις. Όλα αυτά θα μπορούσαν να γίνουν μόνο από ένα εξειδικευμένο ίδρυμα που ανέλαβε πλήρως αυτό το καθήκον. Το εργαστήριο Kurchatov, το οποίο εκείνη τη στιγμή εργαζόταν για τη δημιουργία της πρώτης σοβιετικής ατομικής βόμβας, δεν μπορούσε να συγκεντρωθεί στην ανάπτυξη αυτών των απαραίτητων λύσεων.
Η τιμή για την ανάπτυξη του ειρηνικού ατόμου έλαβε το Εργαστήριο Β, ένα από τα τέσσερα εργαστήρια που ιδρύθηκαν το 1945 ως μέρος του ατομικού έργου και περιλαμβάνεται στην Ένατη Κεντρική Διεύθυνση του NKVD. Βρισκόταν κοντά στο σταθμό Obninskoye του σιδηροδρόμου Μόσχας-Κίεβου κοντά στη Μόσχα. Εδώ επρόκειτο να αναδυθεί η πρώτη σοβιετική επιστημονική πόλη. Τον Ιούνιο του 1950, ο γνωστός θεωρητικός φυσικός, αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ Ντμίτρι Μπλοκίντσεφ έγινε διευθυντής του εργαστηρίου. Όλο το χρώμα της σοβιετικής πυρηνικής φυσικής εκείνης της εποχής συγκεντρώθηκε στο εργαστήριο. Για έρευνα προσκλήθηκαν επίσης Γερμανοί ειδικοί από τα εργαστήρια του Ινστιτούτου Kaiser Wilhelm και του Πανεπιστημίου της Λειψίας. Μετά από πρόταση του Kurchatov, όλα τα υλικά σχεδιασμού για τον αντιδραστήρα ουρανίου-γραφίτη μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο V. Και ήδη το 1952, ξεκίνησε η κατασκευή του κτιρίου του πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής στην τοποθεσία του πρώην χωριού Pyatkino στις όχθες του Πρότβα. Η επιλογή της τοποθεσίας συνδέθηκε, μεταξύ άλλων, με την ανάγκη λήψης νερού για την ψύξη του αντιδραστήρα.
Μισός αιώνας χωρίς αποτυχία
Η κατασκευή του πυρηνικού σταθμού διήρκεσε περίπου 2 χρόνια. Ο αντιδραστήρας ισχύος ουρανίου-γραφίτη του τύπου καναλιού στα θερμικά νετρόνια ονομάστηκε AM-1, που σήμαινε "Ειρηνικό άτομο - 1". Χρησιμοποιούσε υδρόψυξη υπό πίεση και είχε θερμική ισχύ περίπου 30 MW. Τον Μάρτιο του 1954, πραγματοποιήθηκε μια δοκιμαστική λειτουργία ενός αντιδραστήρα μηδενικής ισχύος (το λεγόμενο κρίσιμο σταντ), που συναρμολογήθηκε σε μια από τις αίθουσες του εργαστηρίου. Η εκτόξευση κατέστησε δυνατή την επίτευξη μιας αυτοσυντηρούμενης αλυσιδωτής αντίδρασης σχάσης πυρήνων ουρανίου και οι μηχανικοί άρχισαν να προετοιμάζουν έναν «πραγματικό» αντιδραστήρα για εκτόξευση.
Πυρηνικός σταθμός Beloyarsk στην περιοχή Sverdlovsk. Φωτογραφία: Donat Sorokin/TASS
Στην επέτειο της Νίκης, 9 Μαΐου 1954, ξεκίνησε η φόρτωση του πυρήνα του αντιδραστήρα με κανάλια καυσίμου, που περιείχαν εμπλουτισμένο ουράνιο. Όταν εισήχθη το 61ο κανάλι καυσίμου, έφτασε σε κρίσιμη κατάσταση και ξεκίνησε μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση στον αντιδραστήρα. Αργότερα, η πλήρως ενεργή ζώνη φορτώθηκε, που περιείχε 128 κανάλια καυσίμου: ο αντιδραστήρας φορτώθηκε με περίπου 560 kg ουρανίου εμπλουτισμένου σε ουράνιο-235 έως και 5–10%.
Το AM-1 κέρδισε, αλλά μέχρι στιγμής σε αδράνεια. Μόλις στις 26 Ιουνίου η γεννήτρια συνδέθηκε στα ηλεκτρικά δίκτυα. Στις 17:45 της ίδιας ημέρας, ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στον κόσμο τροφοδότησε το πρώτο του ρεύμα στο δίκτυο. Μέχρι τον Οκτώβριο, ο πυρηνικός σταθμός του Obninsk έφτασε τις παραμέτρους σχεδιασμού του. Για την επιτυχή υλοποίηση του έργου, οι Blokhintsev, Dollezhal, καθώς και δύο άλλοι σχεδιαστές πυρηνικών σταθμών - Andrey Krasin και Vladimir Malykh - βραβεύτηκαν με το Βραβείο Λένιν. Ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στον κόσμο άνοιξε το δρόμο για τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας για ειρηνικούς σκοπούς. Η ισχύς που έδωσε διέφερε σε διαφορετικά χρόνια: από 3 έως 5 MW. η απόδοσή του έφτασε το 17% (η απόδοση των σύγχρονων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι περίπου 2 φορές μεγαλύτερη).
Στον τομέα του ειρηνικού ατόμου, η ΕΣΣΔ αποδείχθηκε πρωτοπόρος: ο πρόεδρος των ΗΠΑ Ντουάιτ Αϊζενχάουερ ανακοίνωσε σχέδια για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας μόλις το 1953, και ακόμη και τώρα πιστεύεται ότι αυτή η δήλωση ήταν σε μεγάλο βαθμό ένα τέχνασμα προπαγάνδας που είχε σχεδιαστεί για να δικαιολογήσει την αυξανόμενες δαπάνες του προϋπολογισμού για στρατιωτικούς σκοπούς. Και μόνο το 1958 ξεκίνησε ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στην Πενσυλβάνια.
Το 1960, το Εργαστήριο Β μετονομάστηκε σε Ινστιτούτο Φυσικής και Μηχανικής Ενέργειας, το οποίο ασχολήθηκε τόσο με τη θεωρητική έρευνα και εκπαίδευση ειδικών, όσο και με πρακτικές εξελίξεις. Το πρώτο ινστιτούτο στη χώρα, που δημιουργήθηκε για την ανάπτυξη ατομικών αντιδραστήρων, έχει δημιουργήσει περισσότερες από μία γενιά λαμπρών ειδικών στην πυρηνική φυσική.
Στις 29 Απριλίου 2002, ο αντιδραστήρας του πρώτου πυρηνικού σταθμού, που λειτουργούσε σχεδόν μισό αιώνα (48 χρόνια), έκλεισε οριστικά. Ο λόγος είναι η ασύμφορη: η διατήρηση του σταθμού σε ασφαλή κατάσταση γινόταν όλο και πιο ακριβή κάθε χρόνο. Ο σταθμός, όπως λένε, είναι ηθικά απαρχαιωμένος: με τα χρόνια της λειτουργίας του εμφανίστηκαν πιο ισχυροί και οικονομικοί. Ωστόσο, η εμπειρία της λειτουργίας του είχε τεράστιο αντίκτυπο στην ανάπτυξη της σοβιετικής πυρηνικής βιομηχανίας. Για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή του πυρηνικού σταθμού Beloyarsk με ισχύ 300 MW, που ξεκίνησε το 1964. Με τα χρόνια λειτουργίας του πυρηνικού σταθμού Obninsk, η παγκόσμια βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας έχει γίνει ένας ξεχωριστός μεγάλος κλάδος παραγωγής ενέργειας.