26 июня отмечается 70 лет со дня запуска первой в мире атомной электростанции. В этот день в 1954 году маленькая АЭС, расположенная в городе Обнинске Калужской области, положила начало эпохе мирного использования атомной энергии. Редакция портала наука.рф побывала на эксклюзивной экскурсии и узнала самые интересные факты из истории легендарной станции. Какими секретными проектами здесь занимались? Кто участвовал в строительстве уникального объекта? И как все эти исследования повлияли на развитие технологий в сфере атомной энергетики? Читайте в нашем материале.
Секретный проект
Наш исторический маршрут начинается с невысокого трехэтажного здания, на котором сегодня яркими красными буквами гордо значится «Первая в мире АЭС».
Экскурсоводы обращают внимание, что дома на территории предприятия построены в стиле сталинского ампира — довольно необычный выбор для промышленного объекта. Однако такой архитектурный стиль, как оказалось, выбрали не случайно.
Дело в том, что строительство станции проходило в условиях строжайшей тайны. Здания проектировали таким образом, чтобы с высоты самолетов и спутников они напоминали обычные жилые и рабочие объекты (разве что труба, выходящая из основного здания, могла их выдать).
Переступая порог главного входа, мы оказываемся в небольшом помещении с мраморными полами. Проходим дальше по лестнице. По пути перед нами предстает уникальная экспозиция, сохранившая свой исторический облик. Рабочие кабинеты, где трудились ученые; витражи на лестничных пролетах; поражающий своими масштабами центральный пульт управления — все вокруг легко погружает нас в атмосферу 50-70-х годов ХХ века.
Минуя обновленные коридоры, мы проходим через всю историю первой в мире АЭС. Вдоль стен разместилось множество архивных документов и фотографий, отражающих знаковые события, работу исследователей и создателей станции: проектом руководил выдающийся ученый-физик Игорь Курчатов. Научным руководителем был назначен физик-теоретик, член-корреспондент Академии наук СССР Дмитрий Блохинцев, главным конструктором — академик Николай Доллежаль.
Из материалов также можно узнать, что в период подготовки к запуску во всех документах и письмах руководству использовали зашифрованные обозначения. Например, вместо слова «реактор» писали «кристаллизатор», уран назывался «активным полимером», а нейтроны — «нулевыми точками».
Сердце станции
Следующей точкой маршрута становится реакторный зал, где сразу внимание привлекает огромная крышка. Под ней находится сердце станции — уран-графитовый реактор на тепловых нейтронах.
Принцип работы этого устройства, как и других атомных реакторов, можно сравнить с гигантскими паровыми двигателями. Только работают они не от сжигания угля, а благодаря энергии распада ядерного топлива. Выглядит это так: тепло от деления урана нагревает воду, превращая ее в пар. Затем пар вращает турбину, а она, в свою очередь, запускает генератор, который начинает вырабатывать электричество.
Хотя на момент создания первой в мире АЭС подобные реакторы в стране уже производили, однако важные отличия все же были. С этими особенностями связаны исследования и технологические прорывы, которых удалось достичь при создании устройства. Подробнее об этом рассказал ведущий инженер отдела ядерной безопасности Физико-энергетического института им. А. И. Лейпунского (ФЭИ, предприятие «Росатома») Василий Мерзликин.
В частности, у реактора АМ-1, как его назвали, было более 120 каналов, куда загружалось топливо — так называемые тепловыделяющие элементы (твэлы). К каждому стержню с топливом под давлением поступала вода. Основная проблема этого реактора заключалась в разнице температур воды между входом и выходом в трубах: у входа она составляла 170 ℃, а у выхода — 270 ℃.
Перед учеными стояла непростая задача: подобрать такие материалы и сплавы, которые выдерживали бы сильные перепады температур, не приводили к коррозии и не поглощали нейтроны в больших количествах.
Решение предложил талантливый исследователь, физик-ядерщик Владимир Малых. Он придумал принципиально новый вариант твэла так называемого дисперсионного типа: топливо в этом устройстве было в виде крупки, а тепловой контакт между ним и оболочкой обеспечивался магнием.
Подобные конструкции ранее в мировой практике никто и никогда не разрабатывал, да еще и за такой короткий срок. Заливка магнием была главным и самым ответственным процессом в изготовлении. Ее проводили на уникальной установке, созданной по идее и под руководством Владимира Малых.
Проверку первых опытных образцов ожидали, затаив дыхание. Но переживания оказались напрасными. Конструкция успешно выдержала тепловые испытания: топливо не перегревалось и безопасно проходило по каналам. Технология оказалась революционной и легла в основу проектирования реакторов следующего поколения.
Когда, наконец, 26 июня 1954 года на станции состоялся первый энергетический пуск, академики Игорь Курчатов и Анатолий Александров поздравили всех: «С легким паром!»
На «минусовых отметках»
Наш путь продолжается через узкие подземные коридоры. Самое интересное находится здесь, на «минусовых отметках»: в помещениях на глубине до 17,5 м размещена часть оборудования, которую удалось сохранить. Огромное количество приборов, насосов и трубопроводов позволяют оценить масштаб грандиозного проекта.
Как рассказал Василий Мерзликин, мощность АЭС хотя и составляла всего пять мегаватт, такой энергии было достаточно, чтобы показать эффективность (например, снабдить электричеством небольшой поселок) и открыть путь к дальнейшему развитию технологии. В то время шутили, что впервые в истории человечества люди могут вскипятить свои чайники благодаря ядерной реакции деления.
Спустя два года станция перестала давать электричество и перешла в режим теплоснабжения. Однако она продолжала служить экспериментальной установкой и площадкой для важных научных исследований.
Здесь занимались разработками для космической отрасли, получали изотопы, создавали сплавы для советской полупроводниковой промышленности и устройства для малой энергетики. Например, исследователи придумали установку для Крайнего Севера, своего рода малую атомную электростанцию, дававшую ток в три мегаватта.
На станции отрабатывали технологии для будущего советского атомного флота, обучали экипажи первых атомных подлодок. Как вспоминают сотрудники комплекса, подготовка проходила в условиях секретности. Однако офицеров, переодетых в гражданское, выдавала выправка и до блеска начищенные ботинки.
Безопасные технологии
Обнинская АЭС проработала почти полвека. За это время, отмечают эксперты, на ней не произошло ни единой аварии. В 2002 году реактор был остановлен. Сегодня станция признана объектом культурного наследия и в статусе музейного комплекса открыта для посещения.
Записаться на экскурсию и попасть на первую в мире АЭС можно по предварительной регистрации по ссылке.
Следующим этапом нашего маршрута становится главный исследовательский центр, где сегодня продолжают развивать технологии в области ядерной энергетики — ФЭИ, входящий в структуру Госкорпорации «Росатом». Именно здесь более 70 лет назад велись исследования и разработки для первой атомной станции.
В настоящее время в институте создают реакторы, способные работать на использованном ядерном топливе. В будущем это позволит избавиться от долгоживущих радиоактивных отходов.
«В ближайшее десятилетие или даже раньше будут разработаны высокотемпературные реакторы: они позволят осуществлять трансформацию природного газа в чистый водород, который будет сжигаться в двигателе внутреннего сгорания, взаимодействуя с кислородом и выделяя чистую воду», — объяснил Андрей Лебезов, отметив, что сейчас прорабатываются вопросы, связанные с хранением и доставкой водорода.
В лабораториях института нас знакомят с необычными установками, на которых проводят исследования физики быстрых реакторов: БФС-1 и БФС-2. По словам начальника комплекса БФС Александра Жукова, это единственные в мире платформы, позволяющие моделировать активные зоны реакторов.
«Эти устройства отличаются незначительной мощностью, не используют никаких газов или воду. Например, у БФС-2 максимально разрешенная мощность составляет всего один киловатт. Поскольку главная задача этих стендов — проведение научных исследований, ее хватает, чтобы полностью изучить характер активной зоны», — объяснил специалист.
Ядерная медицина
Эта область связана с разработкой фармпрепаратов с нестабильным изотопом. С их помощью врачи могут диагностировать онкологические заболевания на ранних стадиях, когда их еще не «видит» обычный томограф. В терапии эти лекарства способны избирательно поглощаться опухолью и доставлять дозы радиации непосредственно к ней, не повреждая здоровые ткани.
Производить такую фармацевтику непросто. Срок годности у препаратов на основе радиоактивных изотопов обычно довольно маленький и составляет не более двух недель. За это время необходимо, чтобы продукция прошла все важные этапы: от контроля качества до доставки конкретному пациенту.
Чтобы решить эти задачи и увеличить производство отечественных препаратов, в 2025 году в Обнинске построят крупнейший в Европе завод по производству радиофармпрепаратов для диагностики и терапии онкологических, сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний.
Он подчеркнул, что на предприятии будут создавать не только стандартную линейку препаратов, но и инновационные средства, основанные на альфа- и бета-излучающих изотопах. Эти компоненты считаются перспективными для борьбы с онкологическими заболеваниями.
«Например, технеций‑99m. Это наиболее востребованный изотоп в ядерной медицине, на его основе проводится более 80% процедур на ОФЭКТ (однофотонном эмиссионном компьютерном томографе). Этот изотоп считается золотым стандартом диагностики, который применяется во всем мире. Еще один препарат — на основе йода-131. Он используется в основном для терапии заболеваний щитовидной железы. Инновационные и более сложные препараты, способные цепляться к определенной молекуле, будут разрабатываться в нашем научном дивизионе на основе изотопа лютеция, а также актиния и радия», — поделился Олег Кононов.
Будущие атомщики
Наше путешествие подходит к концу и завершается на площадке Технической академии «Росатома». Почему здесь? Дело в том, что с развитием всех этих направлений и технологических достижений, о которых говорилось выше, в области ядерной энергетики активно растет и потребность в кадрах. К 2035 году потребуются десятки тысяч специалистов нового технологического уровня.
Чтобы повысить квалификацию, руководители и работники атомной промышленности проходят в академии профессиональную переподготовку. Учебная база включает виртуальные классы, комплекс визуализации АЭС и полигоны по физической защите.
Представители «Росатома» добавили, что в ближайшие годы Госкорпорация совместно с Национальным исследовательским ядерным университетом «МИФИ» планирует запустить в России образовательные лаборатории. В частности, на базе обнинского филиала вуза построят «Обнинск.Тех» — международный образовательный центр, в котором будут готовить будущих специалистов в области ядерной физики. В его создании примут участие 20 опорных вузов атомной отрасли.
Стоит отметить, что студенты, которые сегодня поступают по этому направлению, смогут применить свои разработки не только в атомной промышленности.
Сегодня атомная отрасль считается одной из важнейших в нашей стране, а спектр применения ядерных технологий довольно широкий: от сельского хозяйства до медицины. Разработки, когда-то стоявшие под грифом «совершенно секретно», теперь задают тренды будущей атомной энергетики, привлекая все больше молодых ученых и исследователей.
И хотя эта научная область считается одной из самых сложных, те, кто ее выбрал, могут не сомневаться: будущим атомщикам предстоит создавать технологии, настолько же уникальные, какие ровно 70 лет назад открыли миру создатели первой АЭС.
Анна Шиховец
