Первая навсегда

70 лет назад началась эпоха мирного использования атомной энергии

26 июня 1954 года — дата, которая стала знаковой для всего человечества: в этот день заработала первая в мире атомная электростанция. Юбилей Обнинской АЭС отмечали широко, однако лейтмотивом торжеств стало не только прошлое, но и будущее. Хотя и история родоначальницы мировой атомной энергетики стоит того, чтобы вспоминать ее почаще.

Считается, что первым идею о необходимости применения атомной энергии в мирных целях высказал академик Петр Капица. В октябре 1945 года он написал записку «О применении внутриатомной энергии в мирных целях», которая была рассмотрена на заседании Технического комитета Первого главного управления (ПГУ) — органа, основная задача которого заключалась в создании атомной бомбы. Эта записка не сохранилась, но остались ее тезисы, пересказанные Капицей в письме первому заместителю председателя Совнаркома Вячеславу Молотову. В них он, в частности, обращал внимание на то, что атомную энергию целесообразнее использовать в мирных целях: «То, что происходит сейчас, когда атомную энергию расценивают первым делом как средство уничтожения людей, так же мелко и нелепо, как видеть главное назначение электричества в возможности постройки электрического стула».

Однако тогда эта идея не была воспринята властями с энтузиазмом, и впоследствии Капица отошел от участия в атомном проекте. Но развитие атомной энергетики стало делом всей жизни другого отечественного ученого — Игоря Курчатова. И хотя он стоял во главе проекта по созданию атомной бомбы, с самого начала он не оставлял идею создать промышленный источник атомной энергии.

Мирный атом: начало

В апреле 1947 года Курчатов вместе с председателем Инженерно-технического совета при Спецкомитете по созданию атомной бомбы Михаилом Первухиным и членом Спецкомитета Авраамием Завенягиным написали письмо куратору атомного проекта Лаврентию Берии с предложением разработать проекты электростанций, самолетов и морских судов на атомной энергии.

Постановление правительства о сооружении атомной станции было принято в июне 1949 года. Игоря Курчатова назначили научным руководителем проекта, а Николая Доллежаля — главным конструктором реактора. В октябре 1949 года ученые Александр Лейпунский, Дмитрий Блохинцев и заместитель начальника 9-го Управления МВД СССР Александр Зверев обратились к руководству ПГУ с запиской о необходимости начать работы по реакторам на быстрых и промежуточных нейтронах.

В конце ноября 1949 года на заседании Технического совета был заслушан доклад о необходимости проведения исследовательских работ по использованию атомной энергии в мирных целях. В феврале 1950 года информация о результатах поисковых исследований и конструкторских работ по проекту АЭС была представлена в Первом главном управлении. А в мае правительство приняло постановление о сооружении экспериментальной установки полупромышленного типа с названием В-10. В документе говорилось об «организации работ по изысканию использования атомной энергии для мирных целей в направлении разработки тепловых энергетических установок с обогащенным ураном с тремя типами реакторов». Речь шла об опытном уранграфитовом реакторе с водяным охлаждением (АМ), опытном уранграфитовом реакторе с гелиевым охлаждением (ШГ) и опытном уранбериллиевом реакторе с жидкометаллическим охлаждением (ВТ).

Показательно, насколько тогда сложно было представить масштаб задачи: постановление Совета Министров СССР устанавливало для сооружения станции с тремя реакторами срок в два года. Во втором квартале 1952 года было запланировано завершение строительства реактора АМ, а во втором полугодии — реакторов ШГ и ВТ.

Были проведены предварительные расчеты и предварительные проектные работы. В частности, рассматривался реактор с графитовым замедлителем и гелиевым охлаждением «Шарик» мощностью 10 МВт. Но, по воспоминаниям Курчатова и Завенягина, предпочтение было отдано реактору АМ мощностью 5 МВт с графитовым замедлителем и водяным охлаждением, поскольку он был относительно прост. К тому же при его сооружении мог быть использован опыт строительства промышленных реакторов для наработки материала для ядерной бомбы.

Из ЛИПАНа — в Лабораторию «В»

НИОКР по реактору АМ были поручены Лаборатории измерительных приборов Академии наук СССР (ЛИПАН), возглавляемой Игорем Курчатовым, НИИхиммашу и Всесоюзному теплотехническому научно-исследовательскому институту им. Ф. Э. Дзержинского.

Из-за ограниченности «ресурсов расщепляющихся материалов» для производства топлива было выделено всего 300 кг обогащенного до 3–5% урана, в то время как для наработки оружейного плутония в первый промышленный реактор «А» на комбинате № 817 в Озерске (нынешний «Маяк») предусматривалась загрузка 120–150 тонн урана.

Эскизный проект реактора с теплосиловой установкой разработали уже в декабре 1950 года. В нем загрузка топлива оценивалась уже в 500–600 кг урана, уровень обогащения предлагалось уточнить в техническом проекте. Была начата разработка документации для первоочередных строительных работ.

В 1951 году Игорь Курчатов попросил руководство страны передать проект первой АЭС в Лабораторию «В», поскольку хотел, чтобы ЛИПАН сосредоточилась на исследованиях по управляемому термоядерному синтезу. В июне 1951 года Совет Министров СССР принял постановление, в соответствии с которым реализация проекта по созданию АЭС мощностью 5 МВт передавалась в ведение Лаборатории «В». Дмитрий Блохинцев был назначен научным руководителем сооружения первой АЭС.

Лаборатория «В» — одна из четырех лабораторий, созданных в рамках советского атомного проекта (теперь это Физико-энергетический институт). Расположена она была в поселке на станции Обнинское — недалеко от Москвы, рядом с железной дорогой, но в достаточно укромном месте, окруженном лесами. Основой лаборатории стали здания бывшего Испанского детского дома № 5, приютившего в 1930-х годах детей испанских антифашистов. Саму лабораторию обозначали как Опытный механический завод, хотя настоящий завод находился в 15 км. А местная школа называлась 121-й московской школой — и в столице о ее существовании не знали.

Почему строительство первой советской атомной электростанции — мирного, по сути, объекта — шло в условиях полной секретности? С одной стороны, проект не был первостепенным для руководства страны, поскольку основные силы и ресурсы были сосредоточены на создании, а затем совершенствовании ядерного оружия: США удерживали превосходство, и нужно было срочно показать миру, что у СССР на это есть свой ответ.

С другой стороны, атомная станция строилась впервые в мире, были велики опасения, что проект «не взлетит», и в условиях обостряющегося соперничества советские власти не хотели давать козыри пропаганде бывшего союзника, на глазах превращающегося в противника.

Всё — впервые

В ходе проектирования и сооружения атомной станции ученым, конструкторам и инженерам приходилось решать множество задач, к которым раньше никто даже не подступался. «Сперва все казалось очень просто, но вскоре мы поняли, что проект был в стадии лишь первой ясности», — вспоминал это время Дмитрий Блохинцев.

И это при том, что атомная отрасль, и так не имеющая возможности похвастаться большим количеством сотрудников, в то время была сконцентрирована на достижении ядерного паритета. Работы по созданию атомной энергетики легли в основном на плечи немногочисленного коллектива Лаборатории «В». По словам Дмитрия Блохинцева, в лаборатории тогда работала преимущественно «малоопытная молодежь», а научное руководство проектом могли осуществлять только три человека — основатели лаборатории: Александр Лейпунский, Андрей Красин и он сам. Создание АЭС стало «своего рода дипломной работой начинающего коллектива, уникальной по своему значению», отмечал Блохинцев.

Расчеты для реактора Обнинской АЭС вели на счетах и арифмометрах, и на решение многих задач требовались недели и месяцы. При этом для многих расчетов не было необходимых данных, так как до этого не существовало соответствующего опыта эксплуатации реакторных установок. Расчеты величины загрузки топливом, поведения в нестандартных режимах, параметров стержней, поглощающих нейтроны, продолжались вплоть до пуска реактора.

В отличие от первых реакторов для наработки оружейного материала, новый энергетический реактор должен был иметь дело с теплоносителем высокой температуры. А значит, нужно было находить новые материалы.

Еще один вызов — создание тепловыделяющего элемента. Такого опыта в мире еще не было. Проблема заключалась в том, что к моменту запуска реактора конструкция твэла уже должна была быть испытанной и надежной. Разработка твэла велась под руководством конструктора Владимира Малых. В конце 1952 года был разработан твэл дисперсионного типа. Он состоял из уранмолибденового порошка в магниевой матрице. Матрицы изготавливались в лаборатории на специально построенной для этих целей установке. Для предреакторных испытаний твэлов в Лаборатории «В» были созданы специальные стенды. В сентябре 1953 года была подтверждена пригодность разработанного твэла для использования в реакторе АМ. Но таких твэлов требовалось более полусотни, и заводу № 12, расположенному в Электростали, предстояло создать и наладить работу нового цеха по изготовлению топлива для атомных станций. После этого твэлы было необходимо собрать в топливные сборки — ТВС. Этим занимался Московский завод химического машиностроения. К маю 1954-го необходимое количество сборок было готово.

Таинственный объект в секретном месте

Для проектирования основной части атомной станции — реактора — в Лаборатории «В» потребовалось создать новые отделы: физический, теоретический и технологический.

Проектирование комплекса сооружений АЭС было поручено Ленинградскому проектному институту. Помимо сложных технологических систем, связанных с ядерным реактором, необходимо было учесть и потребности в радиационной защите.

Чтобы освободить площадку под АЭС, на другой берег реки Протвы пришлось перенести деревню Пяткино. В сентябре 1951 года на месте будущей атомной станции был вынут первый ковш земли. Сооружение здания АЭС было начато в 1952 году. Для защиты от радиоактивного излучения стены были построены из железобетонного монолита. В них закладывались трубопроводы и каналы для вентиляции и кабелей. В процессе строительства проект переделывался несколько раз, что существенным образом сказывалось на сроках.

Чтобы ускорить строительство, к решению возникающих проблем с физикой реактора подключился Игорь Курчатов. В решении инженерных и производственных вопросов ему помогал Анатолий Александров. Для Ефима Славского, который был тогда первым заместителем министра среднего машиностроения, оборудовали рабочий стол прямо в реакторном зале, и он фактически руководил монтажом оборудования. Строители трудились по 8–12 часов в день с одним выходным в две недели. К строительству АЭС привлекли 8000 заключенных, для которых в Обнинском были построены четыре лагеря.

При этом никто из участников стройки, кроме ее руководителей, не знал, что именно сооружается в глухих обнинских лесах. Тем не менее стройка первой АЭС фактически стала местом зарождения отечественного атомного стройкомплекса.

Осенью 1953 года был начат монтаж реактора и прочего оборудования. В производстве оборудования для станции участвовали предприятия со всей страны. Реактор, генератор, пульт управления делали в Ленинграде.

С учетом уникальности объекта важно было заранее позаботиться о том, кто будет на нем работать. В мае 1952 года Курчатов написал Блохинцеву письмо о необходимости подготовки кадров для работы на первой АЭС.

К марту 1954 года был завершен монтаж контуров, тепломеханического оборудования и других систем. К этому времени для подтверждения расчетов пришлось создать стенд АМФ — критическую сборку, моделирующую активную зону реактора. 3 марта на стенде была проведена цепная реакция деления урана. Она подтвердила правильность расчетов.

В апреле было принято решение об укомплектовании персонала АЭС четырьмя дежурными сменами. В мае вышел приказ о начале пусковых работ.

Днем пуска было 26 июня, в этот день реактор вышел на мощность 57%. В 17:45 пар был подан на турбину (в этот момент Игорь Курчатов и Анатолий Александров пожелали всем участникам мероприятия легкого пара). Генератор был синхронизирован с сетью Мосэнерго — так атомная станция начала поставлять электричество.

Однако в правительство о начале работы атомной станции доложили лишь на следующий день: хотели убедиться, что реактор работает надежно. Поэтому долгое время днем рождения первой в мире атомной электростанции считалось 27 июня. Запустившие реактор ученые устроили ночью пикник на берегу Протвы, но ни семьям, ни друзьям не сообщали о причине празднования.

Сообщение о запуске АЭС вышло в газетах 1 июля, но в нем не указывалось место расположения станции и ее топонимическое название. Говорилось лишь о том, что где-то в Советском Союзе 27 июня была запущена атомная электростанция, которая «дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов». С тех пор она стала официально называться Первой АЭС.

Четыре месяца реактор достигал проектной мощности. В процессе выясняли слабые места оборудования, недостатки проекта, что-то переделывалось. Турбогенератор вышел на проектную мощность в октябре 1954 года. Нередко срабатывали сигналы аварийной защиты, их на АЭС прозвали «нежданчиками». Периодически высказывались сомнения в целесообразности продолжать этот эксперимент. Однако создатели атомной станции были уверены, что она открыла новую страницу в истории развития энергетических технологий. И они не ошибались. В октябре 1954 года Совет Министров СССР одобрил программу развития атомной энергетики.

Атом мирный, разный

Доклад директора Лаборатории «В» Дмитрия Блохинцева о Первой АЭС был встречен аплодисментами на I Международной конференции по мирному использованию атомной энергии в Женеве. Она проходила в августе 1955 года, спустя год после начала работы атомной станции.

К этому времени на Первой АЭС уже были начаты исследования, направленные на разработку тепловых реакторов АМБ (здесь уже разночтений в расшифровке аббревиатуры не было — «Атом мирный большой»), которые в 1960-х годах были установлены на Белоярской АЭС. Их мощность была 100 и 200 МВт. Впоследствии опыт их эксплуатации послужил основой для создания гораздо более мощных реакторов РБМК (1000 МВт) и четырех реакторов ЭГП-6 малой мощности (12 МВт) с естественной циркуляцией теплоносителя для работы в условиях Крайнего Севера на Билибинской атомной теплоэлектроцентрали.

Проработав 48 лет вместо запланированных 30, первая в мире атомная станция стала местом для отработки новых решений в атомной энергетике. На ней проводились исследования новых материалов, изучались пусковые режимы, режимы кипения воды и перегрева пара в каналах реактора и многое другое.

А еще она превратилась в место, которое стало привлекать десятки тысяч людей, в том числе из-за рубежа. Иностранные делегации начали посещать ее еще в 1956 году. Первым зарубежным гостем стал Фредерик Жолио-Кюри.

Лаборатория «В», став родоначальником атомной энергетики, гордо несла это знамя и дальше, превратившись с 1960 года в Физико-энергетический институт. На базе ФЭИ было разработано направление быстрых реакторов, по которому сегодня Россия является безусловным мировым лидером.

Здесь же шли работы по созданию транспортных атомных реакторов с водным теплоносителем и жидкометаллическим теплоносителем. Еще в начале 1950-х годов в Лаборатории «В» стартовали работы по созданию ядерных энергетических установок для космических летательных аппаратов.

Сегодня прямо в стенах Первой АЭС расположен музей. К 70-летию атомной отрасли была существенно обновлена его экспозиция. Музей является одной из самых посещаемых достопримечательностей Калужской области. А город Обнинск, увековеченный во втором названии Первой АЭС, становится мировым центром ядерного образования. Здесь создается образовательный кластер «Обнинск Тех», в котором молодые специалисты из разных стран будут изучать российские ядерные технологии и станут новыми Лейпунскими, Блохинцевыми и Курчатовыми.