engineering_ru | Атомное электричество до появления первых АЭС (Reply)

67 лет назад, 20 декабря 1951 года, экспериментальный быстрый реактор EBR-1 стал одним из первых атомных источников электроэнергии. На фото показаны 4 лампочки мощностью 200 Вт, которые он "зажег" в тот день. До запуска первой в мире атомной станции в Обнинске оставалось около 3 лет.

К памятной дате небольшой рассказ о появлении этого реактора, фото того что с ним сейчас, и пояснение того почему он не считается полноценной АЭС.

Первая электроэнергия от реактора EBR-1 в 1951 году. Фото: DOE

Реактор был спроектирован и построен в штате Айдахо командой из Ливерморской лаборатории на месте для испытаний атомных реакторов. Позже это место стало Национальной ядерной лабораторией штата Айдахо (INL), и всего тут было спроектировано и испытано около 50 ядерных установок, включая реакторы для ВМС США и даже экспериментальные авиационные ядерные двигатели и энергоустановки.

Вид на площадку, где расположено здание реактора EBR-1 (в центре), а слева - два экспериментальных реактора программы создания Авиационных ядерных двигателей (Aircraft Nuclear Propulsion), закрытой в 1961 году.

Всего реактор EBR-1 с помощью турбины и генератора вырабатывал до 200 кВт электроэнергии из 1,2 МВт тепловой энергии (не самый высокий КПД), которую создавал в активной зоне размером с футбольный мяч. И пусть сейчас на его фасаде красуется надпись о том, что это первая в мире АЭС, формально он не являлся атомной станцией, поскольку вырабатываемая энергия использовалась лишь на промплощадке, а не передавалась в сеть.

Схема реакторной установки. В качестве топлива использовался высокообогащенный уран в металлической форме. Теплоноситель — калий-натриевая эвтектика. Подробнее о конструкции можно почитать по ссылке.

Активная зона реактора EBR-1. Сама АЗ размером с футбольный мяч. Вытянутая цилиндрическая форма обусловлена пространством для хода управляющих стержней (4 шт). Источник.

Реактор с биологической защитой. Вокруг АЗ находится бланкет из урана, 50-см отражатель нейтронов из графита и почти 2,7 м бетона. Источник.

Первая полноценная АЭС в США (АЭС Шиппингпорт с одним реактором мощностью 68 МВт) заработала лишь в 1958 году. А первой в мире АЭС, выдавшей ток в общую электросеть в 1954 году, стала советская Обнинская АЭС. Ее мощность была 5 МВт.

Первая АЭС в США - АЭС Шиппингпорт. Фото: Википедия

Но EBR-1 строился не столько для получения энергии (то что это возможно ни у кого особых сомнений не вызывало), сколько для подтверждения возможности создания реактора-бридера. Бридер - это реактор, в котором при работе образуется больше нового ядерного топлива (плутония), чем расходуется (урана). Теоретически это было понятно раньше, но возможность построить такой реактор (с быстрым спектром нейтронов и жидкометаллическим теплоносителем) появилась лишь после Второй мировой войны. Для наработки нового топлива и сокращения утечки нейтронов в реакторе были внутренний (в виде стержней) и внешний (в форме чаши, накрывающей активную зону) бланкеты из природного урана. После нескольких серий замены конструкции топлива и сокращения утечки нейтронов в экспериментах 1953 года удалось достичь коэффициента воспроизводства (превышения нового топлива над потраченным) в 1,27.

Подобные экспериментальные быстрые реакторы в СССР появились позже, в том же Обнинске в серии реакторов БР, а позже это направление выросло и до промышленных энергетических реакторов серии БН на Белоярской АЭС. В настоящее время у России накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых энергетических реакторов.

Щит управления 4-м энергоблоком Белоярской АЭС с крупнейшим в мире действующих энергетическим реактором на быстрых нейтронах БН-800. Видна текущая мощность (более 865 МВт) и виды на реакторный зал. Фото автора.

EBR-1 был остановлен в 1964 году, а в 1966 году его посетил президент США Линдон Джонсон и присвоил ему статус Национальной достопримечательности. Сейчас на площадке EBR-1 работает музей атомной энергии, открытый в летний сезон каждый день для всех желающих. В остальное время - для групп по предварительной записи. В первой в мире АЭС в Обнинске сейчас тоже музей, но он работает только для групп по записи.