Atomerőmű, 2004 (27. évfolyam, 1-12. szám)
2004-06-01 / 6. szám
2004. június ATOMERŐMŰ 3. oldal 50 éves a világ első atomerőműve A II. világháború után, 1949 őszén, miután sikeres kísérleteket végeztek a Szovjetunióban az első atombombával, az első ipari reaktoron plutóniumot állítottak elő. Amikor már az urándúsítás ipari módszerekkel is lehetségessé vált, komolyan kezdtek foglalkozni a szállításban (hajók, repülő objektumok) használható energetikai atomreaktorok tervezésével és az atomreaktorok segítségével történő hő- és villamosenergia-termelés kérdésével. Az atomreaktorok tervezéséhez kapcsolódó kísérletekhez és a gyártáshoz a bázist a Moszkvától 105 kilométerre elhelyezkedő Obnyinszkban, az 1945. december 19-én létrehozott „B” laboratóriumban jelölték ki. Az 1950. május 16-án elfogadott Minisztertanácsi határozat három kísérleti reaktor építését tűzte ki célul (vízhűtésű urán-grafit reaktor; gázhűtésű urángrafit reaktor; gáz- vagy folyékony fémhűtésű urán-berillium reaktor). Az eredeti elképzelések szerint a három reaktor egy 5 MW teljesítményű közös turbinát működtetett volna. Visszatekintve a történelem adott időszakára egyértelműen látható, hogy az atomenergetika fejlődésének ezt a szakaszát is az akkori korra jellemző hatalmas tempó és költségekkel nem törődő fejlesztések jellemezték. Annak ellenére, hogy az első reaktor indítását kétszer is elhalasztották, a fent említett döntéstől csupán négy év telt el a tényleges indításig. A műszaki tervek 1950-ben készültek el. A tervek készítése során a berillium moderátoros típusnál ólombizmut hűtés valósult meg, urán-berillium üzemanyaggal a rezonancia tartományra épülő reakciókkal. A hélium-grafit reaktor helyett víz-vizes reaktor tervét készítették el, ez a típus lett az alapja a tengeralattjárók, a jégtörő hajók és az atomerőművek jelentős részénél a reaktorok építésének. 1951. június 12-én született meg a Minisztertanácsi döntés arról, hogy a „B” laboratóriumban kísérleti elektromos erőművet kell létrehozni (B-10 berendezés). Két héttel később Kurcsatov javaslatára minden vízhűtéses urángrafit reaktorral kapcsolatos tervet átadtak a laboratóriumnak. A július 12-én elfogadott minisztertanácsi határozat jelölte ki végül is, hogy ilyen típusú reaktor terveit kell kidolgozni, és ezt a típust kell megépíteni első lépésben. Annak ellenére, hogy első ránézésre nem tűnt nehéz feladatnak az adott típusú reaktor megépítése (viszonylag alacsony gőzparaméterek - 1,2 MPa, 207°C), a tervezés során egész sor probléma merült fel. Különösen nehéz feladat volt a fűtőelem kialakítása és a megfelelő fizikai számítások elvégzése. A fűtőelemek kidolgozásában 5 cég vett részt, amelyek közel 10 olyan fűtőelemváltozatot dolgoztak ki, amelyek megfeleltek a főkonstruktőr által kijelölt feltételeknek. A végső változat elfogadására és a gyártás indítására csak 1953. szeptember 25-én került sor, azaz alig hét hónappal a későbbi indítás előtt. Ezalatt a hét hónap alatt fel kellett építeni egy új üzemet az Elektrosztál Gépgyárban, be kellett indítani a sorozatgyártást, le kellett gyártani 514 fűtőelemet, el kellett végezni a fűtőelemek ellenőrzését, és át kellett adni őket a csatornákat gyártó moszkvai üzemnek, ahol 128 technológiai csatornát (fűtőelemköteg) gyártottak le. Minden, a munkában résztvevő gyári és intézeti (az akkori „B” laboratórium, amely 1960. szeptember 9-e óta Fizikai-Energetikai Intézetként működik) szakember erőfeszítésére szükség volt, hogy 1954 májusára készen legyenek a fütőelemkötegek. Nem kevésbé nehéz feladat volt a reaktor fizikai számításokkal történő megalapozása. A megfelelő mennyiségű üzemanyag elkészítéséhez szükség volt arra, hogy minél előbb meghatározásra kerüljön a szükséges mennyiség és a dúsítás mértéke. A kevés kísérleti eredmény, a hiányos fizikai állandók és az ellenőrző számítások módszereinek hiánya szinte lehetetlenné tették ezt a feladatot. Külön riadalmat okozott, hogy a számítások során kiderült, potenciálisan lehetséges, hogy az üzemzavari hűtővíz beadásakor, ha a viz a grafit moderátort egyenletesen átitatja (sérült csatornafal esetén), a reaktor megszaladhat. Bár ennek az eseménynek a valószinűsége igen kicsi volt, nagyon sok elemzést kellett elvégezni a megfelelő megoldások kidolgozása érdekében. Szerencsére egyik említett gond sem okozott olyan problémát, ami veszélyhelyzetet eredményezett volna az indítás során. Ugyanakkor volt több olyan probléma, amelyek veszélyeztették az első erőműnek nemcsak a megépítését, de annak is felmerült a lehetősége, hogy le kell állítani a terv megvalósítását is. A gondok közül a legfontosabbak: az üzemanyagcsatornák rossz minősége, a számtalan vízszivárgás a csatornákból a 700 °C-ra felhevült grafit moderátorban és a reaktor működését ellenőrző berendezések alacsony műszaki színvonala. A szivárgások oka a feszültségkorrózió volt. A szivárgás eredményeként a grafitban olyan oxigén és hidrogén keverék alakult ki, amelyik állandó jelleggel robbanásveszélyt jelentett. Közel négy hónapra volt szükség ahhoz, hogy a megfelelő megoldást a fenti kérdésekre megtalálják, ezért Az Obnyinszki Fizikai- Energetikai Intézet Obnyinszk jelképe Az erőmű távolból csak 1954. október 25-én sikerült elérni a tervezett teljesítményt. A ,3” laboratóriumban 1954. május 9-én kezdődött meg az aktív zóna feltöltése üzemanyagkötegekkel. Este 19 óra 40 perckor (egyes források szerint 19 óra 07-kor a 60. kötegnél) a 61. köteg behelyezésekor érték el a kritikus állapotot. Ekkor kezdődött el a reaktorban a láncreakció, megtörtént a fizikai indítás. Másfél hónap múlva, 1954. június 26- án 17 óra 30-kor nyitották ki a tolózárat, a gőzt a turbinára engedték, elvégezték a generátor szinkronizálását a moszkvai energetikai rendszerrel. Megtörtént a világ első atomerőművének az energetikai indítása. Az első atomerőművet - a termelt hő hasznositása mellett - számtalan kísérletnél használták. Ezek a kísérletek egyrészt már a tervezéskor kiépített berendezésekre, másrészt a később megépült 18 speciális hurokra épültek. A kísérletek célja alapvetően a később építendő erőművek üzemállapotainak elemzése volt. Az első pillanattól kezdve az erőmű izotópok gyártásában vett részt, neutronfizikai kísérletek bázisa volt, illetve szilárdtest-fizikai kísérletek sorát hajtották itt végre. Természetesen az építés, az üzemelés során számtalan hiba jelentkezett a berendezéA világ első atomerőművének reaktorcsamoka A világ első atomerőműve 48 évig működött, és 2002. április 29-én 11 óra 31 perckor állították le véglegesen. Megkezdődtek a leszereléssel kapcsolatos munkák. Az utolsó fütőelemköteget 2002 szeptemberében emelték ki a reaktorból. A világ első atomerőműve alapvetően gazdasági okokból került leállításra, mivel a biztonságos üzemeltetés egyre komolyabb anyagi ráfordítást igényelt. Az 5 MW villamos teljesítményű blokk volt az alapja az 1964-ben üzembe helyezett Belojarszki 300 MW-os erőműnek. A száraz tényekből talán ennyi elég. Egy rövid megjegyzés a végére. A világ első atomerőműve seknél, sok esetben hibázott az üzemeltető személyzet is, de nem történt olyan esemény, amely a 2 kilométerre lévő városban a természetes háttérsugárzást meghaladó terhelést okozott volna. Amikor felmerült a cikk megírásának lehetősége, az eddigi tapasztalatok alapján azt gondoltam, hogy nem lesz egyszerű megfelelő anyagokat találni a cikkhez. Elképzeltem, hogy milyen telefon- és faxkutatást kell majd végezni. Megfertőzve a modem kor vívmányaival, minden lehetőséget számba véve, megpróbálkoztam az Internettel. Komoly meglepetésként szép és információval teli honlapot találtam Obnyinszkról, illetve az intézetről. Természetesen mindez orosz nyelven, de azért megnézni is érdekes. Cz. Negyvenöt éves az első magyar kísérleti atomreaktor Negyvenöt éve, 1959. március 29- én helyezték üzembe hazánk első kísérleti atomreaktorát Csillebércen, a Magyar Tudományos Akadémia Központi Fizikai Kutató Intézetében. A 2 MW hőteljesítményű, tudományos kutatásokat szolgáló budapesti kutatóreaktort azóta bővítették, és még ma is működik. Az atomenergetika terén a kutatási eredmények gyakorlati alkalmazása alapvető fontosságú. A budai hegyekben, a nevezetes Csillebérci Nemzetközi Úttörőtábor tövében található az Atomenergia Kutatóintézet (AEKI) - a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) kutatóintézete -, melynek fő tevékenysége alap- és alkalmazott kutatás végzése az atomenergia területén. Az AEKI tevékenysége az ötvenes években kezdődött, a Központi Fizikai Kutatóintézet (KFKI) keretei között. Az intézet 1992. január 1-től önálló. Az intézet fő kutatási területei a reaktorfizika, termohidraulika, fűtőelemviselkedés, anyagtudomány, az informatika megfelelő ágai (szimulátor, zónamonitorozás stb.), sugárvédelem, környezeti kutatások, nukleáris elektronika és a kémia megfelelő ágai. Az intézet csaknem minden kutatási területen az ötvenes évek óta tevékenykedik, a kutatók jelentős tapasztalattal rendelkeznek. A kísérleti munka mindig meghatározó volt, és számos kritikus rendszeren folytak reaktorfizikai kísérletek. A ma is folyó termohidraulikai kísérletek a ’70-es években kezdődtek egy WER-típusú atomerőművet modellező hurkon. A kisléptékű súlyos baleseti kísérletek a ’90-es évek eleje óta folynak. Az intézet üzemelteti az immár 10 MW teljesítményű budapesti kutatóreaktort, lehetőséget teremtve ezzel az európai kutatói közösségnek neutronfizikai alap és alkalmazott kutatások végzésére. A kutatóreaktor ellátja Magyarországot radioaktív izotópokkal, amelyeket elsősorban a gyógyászat területén használnak fel. A reaktor hatékonyságát nagymértékben növeli a 2000- ben üzembe helyezett folyékony hidrogén típusú hidegneutron forrás. „1963-ban a reaktorban organikus kísérleti hurok épült szerves moderátorok és hűtőközegek sugárhatás-kémiai vizsgálata céljából. Az effektiv besugárzási hatásfok és az üzemzavar nélkül teljesített üzemórákat tekintve a hurokberendezés egy amerikai berendezés mögött a 2. helyet foglalta el a világranglistán” - írta Jéki László, az MTA KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet (RMKI) fizikusa, a KFKI címet viselő könyvében. Az RMKI, az MTA legnagyobb fizikai kutatóintézete, az 1950-ben alapított KFKI másik utódintézete. A szakmai gyökerek a KFKI kezdeti éveire, a Jánossy Lajos indította kozmikus sugárzási és a Simonyi Károly vezette atomfizikai kutatásokra nyúlnak vissza. Az 1970- es évek elejétől a mai RMKI elődszervezetei fokozatosan, egyre nagyobb önállósággal működtek a KFKI kutatóközponton belül, majd az intézet 1992. január 1-én az MTA önálló intézetévé alakult át. Fő kutatási irányai: részecskefizika és ultrarelativisztikus nehézionfizika, űrfizika, termonukleáris plazmafizika és lézerfizika, elméleti fizika (magfizika, részecskefizika, relativitáselmélet), anyagtudományi kutatások, neurobiológia és nukleáris biofizika. Felhasznált forrásanyag és részletesebb információ: Jéki László: KFKI c. könyvéből, valamint a www.kfki.hu és a www.mindentudas.hu Internetes honlapokon. Sipos László
