Obninsk NPP — sejarah pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia
Pada tanggal 27 Juni 1954, dekat Moskow, di kota Obninsk, pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia (PLTN-1) dengan daya berguna 5.000 kW dioperasikan.
Uranus ditemukan pada tahun 1789 oleh ahli kimia Jerman Martin Klaproth dan dinamai dari planet Uranus. Beberapa dekade kemudian, pada bulan Desember 1951, di Reaktor Breeder Eksperimental EBR-I di Arco, Idaho, AS, tenaga nuklir menghasilkan listrik untuk pertama kalinya—untuk menjalankan empat bola lampu. Namun, EBR-I tidak didesain untuk menghasilkan listrik.
PLTN-1 di Obninsk adalah pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia yang menghasilkan listrik untuk penggunaan komersial.
Pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia
Dalam penciptaan yang pertama di dunia pembangkit listrik tenaga nuklir lembaga terkemuka, biro desain, dan pabrik Uni Soviet berpartisipasi. Manajemen ilmiah masalah dilakukan oleh Institut Energi Atom (IAE) dan secara pribadi oleh akademisi I. V. Kurchatov. Sejak 1951, manajemen ilmiah dan teknis dipercayakan kepada Institut Fisika dan Energi dan direkturnya Profesor D. I. Blohintsev.
A.K.Krasin adalah wakil direktur pertama. Pengembangan elemen bahan bakar (batang bahan bakar) dipimpin oleh V.A. Malykh. Perancangan reaktor dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Akademisi N. A. Dolezhal dan asisten terdekatnya P. I. Aleshenkov. Salah satu sistem terpenting - sistem kontrol dan perlindungan reaktor - dikembangkan di bawah kepemimpinan I.Ya Emelyanov, anggota terkait Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet.
Pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir Obnisk pada 1950-an
Pada Februari 1950, para ilmuwan mengusulkan untuk membangun reaktor eksperimental di wilayah Moskow untuk menghasilkan 30.000 kW panas dan 5.000 kW listrik. Dewan Menteri Uni Soviet menyetujui proyek tersebut pada Mei 1950.
Pada akhir Desember 1950, desain reaktor dan pembangkit listrik termal dirilis, dan pada akhir tahun berikutnya, desain detail dan produksi peralatan dimulai. Konstruksi dimulai pada Juli 1951.
Reaktor saluran air-grafit dipilih untuk pembangkit listrik tenaga nuklir pertama. Di dalamnya, moderatornya adalah grafit, dan air berfungsi untuk menghilangkan panas yang dilepaskan dalam elemen bahan bakar (omong-omong, ia juga berpartisipasi dalam moderasi neutron).
Uni Soviet. wilayah Kaluga. Obninsk. Reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia. Foto oleh TASS / Valentin Kunov
Struktur dasar reaktor daya—struktur teknis yang rumit dan mahal—cukup sederhana.
Reaktor saluran air-grafit, nenek moyang pembangkit listrik tenaga nuklir pertama, terdiri dari tumpukan blok grafit yang ditusuk dengan lubang vertikal. Lubang-lubang itu membentuk kisi-kisi yang seragam. Mereka berisi saluran bahan bakar dengan elemen bahan bakar dan perangkat kontrol dan perlindungan (CPS).
Paket grafit ditempatkan di ruang reaktor tertutup yang diisi dengan gas inert. Ruang reaktor dibentuk oleh pelat bawah tempat pasangan bata diletakkan, selubung samping dan pelat atas dengan bukaan yang sesuai dengan bukaan pada pasangan bata.
Untuk menghilangkan panas yang dilepaskan pada elemen bahan bakar PLTN pertama, disediakan dua sirkuit sirkulasi.
Sirkuit pertama disegel. Di dalamnya, air (pendingin) diumpankan dari atas ke setiap saluran bahan bakar, di mana ia dipanaskan, kemudian memasuki penukar panas - generator uap, setelah didinginkan, di mana pompa mengembalikannya ke reaktor.
Di sirkuit kedua, di pembangkit uap, dihasilkan uap yang menggerakkan turbin konvensional, sehingga reaktor energi menggantikan ketel uap dari pembangkit listrik tenaga panas. Karena itu, sering disebut pembangkit listrik tenaga nuklir pembangkit uap.
Diagram struktur reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir pertama
Kini perangkat pembangkit listrik tenaga nuklir pertama terlihat sederhana dan biasa saja. Khusus untuk spesialis. Namun hampir 70 tahun yang lalu, ketika dibuat, tidak ada analog, model, atau bangku untuk memeriksa hasil perhitungan.
Dan ada banyak pertanyaan. Bagaimana mendistribusikan air dari sirkuit utama ke semua 128 saluran bahan bakar dan empat sel bahan bakar lagi dari setiap saluran, dan bagaimana distribusi ini akan berubah ketika daya saluran berubah (tak terhindarkan selama operasi)?
Bagaimana reaktor akan berperilaku ketika ada lagi perubahan densitas air yang tak terhindarkan di saluran, terutama selama pemanasannya selama startup dan pendinginan selama shutdown, ketika transisi reaktor dari satu umpan ke umpan lainnya, dll.?
Dengan dimulainya pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir pertama, jawaban atas pertanyaan ini dan banyak pertanyaan lainnya diterima, yang sepenuhnya menegaskan harapan para ilmuwan dan pengembang pembangkit listrik.
Solusi yang terlibat dalam desain pembangkit listrik tenaga nuklir pertama ternyata sangat sukses sehingga bahkan sekarang, setelah empat puluh tahun beroperasi, terus berhasil digunakan untuk eksperimen ilmiah dan teknis.
Pada tahun 1956, Calder Hall 1, stasiun tenaga nuklir komersial pertama, terhubung ke jaringan listrik nasional Inggris. Pada tahun 1958, pembangkit listrik tenaga nuklir komersial pertama di AS, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Shipport, dibuka. Pada tahun 1964, reaktor daya Prancis pertama EDF1 beroperasi di Chinon di Sungai Loire.
Selama sekitar 4 tahun, sebelum pembukaan pembangkit listrik tenaga nuklir Siberia di Tomsk, Obninsk tetap menjadi satu-satunya reaktor nuklir di Uni Soviet. Pembangkit listrik tenaga nuklir Soviet berikutnya yang terhubung ke jaringan mereka adalah Pembangkit Listrik Beloyarsk No. 1 100 MW pada tahun 1964 (lihat — Pembangkit listrik tenaga nuklir Rusia).
Reaktor tahap pertama PLTN Beloyar dan PLTN Bilibin paling dekat dengan reaktor di Obninsk. Tetapi ada juga perbedaan mendasar. Di PLTN Beloyarsk, uap superheating nuklir digunakan untuk pertama kalinya dalam praktik dunia.
Pengalaman menciptakan dan satu dekade pengoperasian reaktor saluran memungkinkan untuk mengembangkan proyek reaktor daya seri RBMK (reaktor pendidihan daya tinggi). Skema termalnya sama dengan reaktor dengan saluran air-grafit, tetapi elemen bahan bakarnya tidak berbentuk tabung, tetapi berbentuk batang, dengan lapisan paduan zirkonium, yang menyerap neutron dengan lemah.
18 batang bahan bakar tersebut digabungkan menjadi rakitan bahan bakar, yang dipasang di atas dalam tabung zirkonium, membentuk saluran bahan bakar. Perangkat perlindungan dan kontrol berjalan di pipa yang sama.
Desain saluran bahan bakar memungkinkan untuk memuat ulang bahan bakar (menggunakan mesin khusus) tanpa mematikan reaktor, yang tidak dapat dihindari untuk hampir semua jenis reaktor lainnya. Waktu kerja reaktor pada daya meningkat dan efisiensi pemanfaatan uranium sangat meningkat.
Diagram struktur RBMK reaktor saluran air-grafit
RBMK pertama dengan kapasitas listrik 1000 MW dipasang di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Leningrad, yang ditugaskan pada tahun 1973. Reaktor yang sama dipasang di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Chernobyl.
Pada akhir tahun 1983, RBMK-1500 pertama ditugaskan di PLTN Ignalina. Jadi, dalam waktu kurang dari 30 tahun, satuan daya reaktor telah meningkat 300 kali lipat. Satu RBMK-1500 memiliki kapasitas yang sama dengan semua pembangkit listrik yang dibangun berdasarkan rencana GOELRO. Reaktor Ignalina adalah yang paling kuat di dunia selama beberapa tahun.
Menurut Badan Energi Atom Internasional, saat ini terdapat 443 reaktor nuklir sipil yang beroperasi di dunia, dengan 51 lainnya sedang dibangun.
Panel kontrol utama PLTN Obninsk
PLTN Obninsk ditutup dan dinonaktifkan pada April 2002, yaitu beroperasi selama 48 tahun tanpa insiden, yang berarti 18 tahun lebih lama dari rencana semula, dan selama itu stasiun hanya melakukan satu kali perombakan.
Pentingnya pembangkit listrik tenaga nuklir pertama hampir tidak bisa dilebih-lebihkan.Perannya sangat besar dalam pengembangan energi nuklir, dalam membenarkan solusi teknis yang termasuk dalam proyek stasiun berikutnya, dalam pelatihan personel yang berkualifikasi tinggi.
Pada tahun 2009, sebuah museum energi nuklir didirikan berdasarkan PLTN Obninsk.