Centrale nucléaire d'Obninsk - l'histoire de la première centrale nucléaire au monde
Le 27 juin 1954, près de Moscou, dans la ville d'Obninsk, la première centrale nucléaire au monde (NPP-1) d'une puissance utile de 5000 kW a été mise en service.
Uranus a été découverte en 1789 par le chimiste allemand Martin Klaproth et nommée d'après la planète Uranus. Des décennies plus tard, en décembre 1951, au réacteur surgénérateur expérimental EBR-I à Arco, Idaho, États-Unis, l'énergie nucléaire produisait de l'électricité pour la première fois - pour faire fonctionner quatre ampoules. Cependant, l'EBR-I n'est pas conçu pour produire de l'électricité.
NPP-1 à Obninsk est la première centrale nucléaire au monde qui produit de l'électricité à des fins commerciales.
La première centrale nucléaire au monde
Dans la création du premier au monde centrale nucléaire les principaux instituts, bureaux d'études et usines de l'URSS y ont participé. La gestion scientifique du problème est assurée par l'Institut de l'énergie atomique (IAE) et personnellement par l'académicien I. V. Kurchatov. Depuis 1951, la direction scientifique et technique est confiée à l'Institut de physique et d'énergie et à son directeur le professeur D. I. Blohintsev.
A.K.Krasin est le premier directeur adjoint. Le développement des éléments combustibles (barres de combustible) a été dirigé par V.A. Malykh. La conception du réacteur a été réalisée par une équipe dirigée par l'académicien N. A. Dolezhal et son assistant le plus proche P. I. Aleshenkov. L'un des systèmes les plus importants - le système de contrôle et de protection du réacteur - a été développé sous la direction de I. Ya. Emelyanov, membre correspondant de l'Académie des sciences de l'URSS.
La construction de la centrale nucléaire d'Obnisk dans les années 1950
En février 1950, des scientifiques proposent de construire un réacteur expérimental dans la région de Moscou pour générer 30 000 kW de chaleur et 5 000 kW d'électricité. Le Conseil des ministres de l'URSS a approuvé le projet en mai 1950.
Fin décembre 1950, une conception du réacteur et de la centrale thermique est publiée et, à la fin de l'année suivante, la conception détaillée et la production des équipements commencent. La construction a commencé en juillet 1951.
Un réacteur à canal eau-graphite a été choisi pour la première centrale nucléaire. Dans celui-ci, le modérateur est le graphite et l'eau sert à évacuer la chaleur dégagée dans les éléments combustibles (d'ailleurs, elle participe également à la modération des neutrons).
URSS. région de Kalouga. Obninsk. Réacteur de la première centrale nucléaire au monde. Photo de TASS / Valentin Kunov
La structure de base d'un réacteur de puissance, structure technique complexe et coûteuse, est assez simple.
Les réacteurs à canaux eau-graphite, ancêtre de la première centrale nucléaire, sont constitués d'un empilement de blocs de graphite percés de trous verticaux. Les trous forment une grille uniforme. Ils contiennent des canaux de combustible avec des éléments combustibles et des dispositifs de contrôle et de protection (CPS).
L'emballage en graphite est placé dans un espace de réacteur scellé qui est rempli d'un gaz inerte. L'espace du réacteur est formé d'une plaque inférieure sur laquelle repose la maçonnerie, d'une chemise latérale et d'une plaque supérieure avec des ouvertures correspondant aux ouvertures de la maçonnerie.
Pour évacuer la chaleur dégagée dans les éléments combustibles de la première centrale nucléaire, deux circuits de circulation ont été prévus.
Le premier circuit est scellé. Dans celui-ci, l'eau (liquide de refroidissement) est introduite par le haut dans chaque canal de combustible, où elle est chauffée, puis pénètre dans un échangeur de chaleur - un générateur de vapeur, après refroidissement, dans lequel les pompes la renvoient au réacteur.
Dans le deuxième circuit, dans le générateur de vapeur, on génère de la vapeur qui entraîne une turbine classique, le réacteur énergétique se substituant ainsi à la chaudière à vapeur de la centrale thermique. Pour cette raison, on l'appelle souvent une centrale nucléaire génératrice de vapeur.
Schéma structurel du réacteur de la première centrale nucléaire
Maintenant, le dispositif de la première centrale nucléaire semble simple et ordinaire. Surtout pour les spécialistes. Mais il y a près de 70 ans, lors de sa création, il n'existait pas d'analogue, de modèle ou de banc sur lequel vérifier les résultats des calculs.
Et il y avait beaucoup de questions. Comment distribuer l'eau du circuit primaire aux 128 canaux de combustible et quatre autres piles à combustible de chaque canal, et comment cette distribution changera-t-elle lorsque la puissance du canal changera (inévitable pendant le fonctionnement) ?
Comment le réacteur va-t-il se comporter lorsqu'il y a à nouveau un changement inévitable de la densité de l'eau dans le canal, notamment lors de son échauffement au démarrage et de son refroidissement à l'arrêt, lorsque le réacteur passe d'une alimentation à une autre, etc. ?
Avec le début de l'exploitation de la première centrale nucléaire, des réponses à ces questions et à bien d'autres ont été reçues, ce qui a pleinement confirmé les attentes des scientifiques et des développeurs de centrales.
Les solutions impliquées dans la conception de la première centrale nucléaire se sont avérées si fructueuses qu'aujourd'hui encore, après quarante ans de fonctionnement, elle continue d'être utilisée avec succès pour des expériences scientifiques et techniques.
En 1956, Calder Hall 1, la première centrale nucléaire commerciale, a été connectée au réseau national britannique. En 1958, la première centrale nucléaire commerciale aux États-Unis, la centrale nucléaire de Shipport, a ouvert ses portes. En 1964, le premier réacteur de puissance français EDF1 fonctionnait à Chinon sur la Loire.
Pendant environ 4 ans, avant l'ouverture de la centrale nucléaire sibérienne de Tomsk, Obninsk est resté le seul réacteur nucléaire de l'Union soviétique. La prochaine centrale nucléaire soviétique à être connectée à leur réseau était la centrale électrique n ° 1 de Beloyarsk de 100 MW en 1964 (voir - Centrales nucléaires de Russie).
Les réacteurs du premier étage de la centrale nucléaire de Beloyar et de la centrale nucléaire de Bilibin étaient les plus proches du réacteur d'Obninsk. Mais il existe aussi des différences fondamentales. À la centrale nucléaire de Beloyarsk, la surchauffe nucléaire de la vapeur a été utilisée pour la première fois dans la pratique mondiale.
L'expérience de création et une décennie d'exploitation de réacteurs à canaux ont permis de développer un projet de réacteur de puissance série RBMK (réacteur à ébullition de grande puissance). Son schéma thermique est le même que celui des réacteurs à canaux eau-graphite, mais les éléments combustibles ne sont pas tubulaires, mais en forme de barre, avec un revêtement en alliage de zirconium, qui absorbe faiblement les neutrons.
18 de ces crayons combustibles sont réunis en un assemblage combustible, qui est monté sur le dessus dans un tube en zirconium, formant un canal combustible. Les dispositifs de protection et de contrôle fonctionnent dans les mêmes canalisations.
La conception des canaux de combustible permet de recharger le combustible (à l'aide d'une machine spéciale) sans arrêter le réacteur, ce qui est inévitable pour presque tous les autres types de réacteurs. La durée de fonctionnement du réacteur à la puissance est augmentée et l'efficacité d'utilisation de l'uranium est fortement augmentée.
Schéma structurel du réacteur canal eau-graphite RBMK
Le premier RBMK d'une capacité électrique de 1000 MW a été installé à la centrale nucléaire de Leningrad, qui a été mise en service en 1973. Les mêmes réacteurs ont été installés à la centrale nucléaire de Tchernobyl.
Fin 1983, le premier RBMK-1500 a été mis en service à la centrale nucléaire d'Ignalina. Ainsi, en moins de 30 ans, la puissance unitaire des réacteurs a été multipliée par 300. Un RBMK-1500 a la même capacité que toutes les centrales construites dans le cadre du plan GOELRO. Le réacteur d'Ignalina a été le plus puissant du monde pendant plusieurs années.
Selon l'Agence internationale de l'énergie atomique, il y a actuellement 443 réacteurs nucléaires civils en activité dans le monde, et 51 autres en construction.
Panneau de contrôle principal de la centrale nucléaire d'Obninsk
La centrale nucléaire d'Obninsk a été fermée et déclassée en avril 2002, c'est-à-dire qu'elle a fonctionné pendant 48 ans sans incident, soit 18 ans de plus que prévu initialement, et pendant cette période, la centrale n'a subi qu'une seule révision.
L'importance de la première centrale nucléaire ne peut guère être surestimée.Son rôle est immense dans le développement de l'énergie nucléaire, dans la justification des solutions techniques incluses dans les projets des prochaines centrales, dans la formation de personnel hautement qualifié.
En 2009, un musée de l'énergie nucléaire a été créé sur la base de la centrale nucléaire d'Obninsk.