RBMK
Lịch sử

RBMK là chương trình năng lượng hạt nhân trọng điểm của Liên Xô nhằm sản xuất lò phản ứng năng lượng làm mát bằng nước với tiềm năng sử dụng kép dựa trên các lò phản ứng quân sự sản xuất plutonium được điều tiết bằng than chì của họ. Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trong số này, Obninsk AM-1 ("Атом Мирный", Atom Mirny, tiếng Nga nghĩa là "nguyên tử hòa bình", tương tự như Atoms for Peace của Mỹ) tạo ra 5 MW điện từ nhiệt điện 30 MW và cung cấp cho Obninsk từ năm 1954 cho đến khi 1959. Các nguyên mẫu tiếp theo là lò phản ứng AMB-100 và lò phản ứng AMB-200 đều ở Nhà máy điện hạt nhân Beloyarsk.
Bằng cách sử dụng thiết kế tối giản sử dụng nước (nhẹ) thông thường để làm mát và than chì ở mức vừa phải, có thể sử dụng nhiên liệu có độ làm giàu thấp hơn (uranium được làm giàu 1,8% thay vì làm giàu 4% đắt hơn đáng kể). Điều này cho phép tạo ra một lò phản ứng cực kỳ lớn và mạnh mẽ có thể được xây dựng nhanh chóng, phần lớn từ các bộ phận được chế tạo tại chỗ thay vì bởi các nhà máy chuyên dụng. Thiết kế 1000 MWe ban đầu còn có chỗ để phát triển thành các lò phản ứng mạnh hơn nữa. Ví dụ, các lò phản ứng RBMK tại Nhà máy điện hạt nhân Ignalina ở Litva được đánh giá ở mức 1500 MWe mỗi lò, một kích thước rất lớn vào thời điểm đó và thậm chí cả vào đầu thế kỷ 21. Để so sánh, EPR có công suất thực trên bảng điện là 1600 MW (4500 MWnhiệt) và là một trong những loại lò phản ứng mạnh nhất từng được chế tạo.
Thiết kế của RBMK-1000 được hoàn thiện vào năm 1968. Vào thời điểm đó, đây là thiết kế lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới, vượt qua các thiết kế của phương Tây và VVER (một thiết kế lò phản ứng PWR trước đó của Liên Xô) về công suất đầu ra và kích thước vật lý, lớn hơn 20 lần về thể tích so với thiết kế của Liên Xô. lò phản ứng hiện đại của phương Tây. Tương tự như các lò phản ứng CANDU, nó có thể được sản xuất mà không cần ngành công nghiệp chuyên biệt yêu cầu bởi các thùng chịu áp lực lớn và thành dày của lò phản ứng như các thùng được sử dụng bởi lò phản ứng VVER, do đó làm tăng số lượng các nhà máy có khả năng sản xuất các bộ phận lò phản ứng RBMK. Không có nguyên mẫu nào của RBMK được chế tạo; nó đã được đưa trực tiếp vào sản xuất hàng loạt.
RBMK được một số người tuyên bố là lò phản ứng quốc gia của Liên Xô, có lẽ là do chủ nghĩa dân tộc vì thiết kế độc đáo, kích thước lớn và sản lượng điện của nó và đặc biệt là vì VVER được những người gièm pha ở Liên Xô gọi là lò phản ứng của Mỹ, vì nó thiết kế tương tự như các lò phản ứng PWR của phương Tây. Một bằng sáng chế phát minh tối mật cho thiết kế RBMK đã được Anatoly Aleksandrov từ Viện Năng lượng nguyên tử Kurchatov đệ trình, người đã đích thân nhận công về thiết kế lò phản ứng với văn phòng cấp bằng sáng chế của Liên Xô. Bởi vì một tòa nhà ngăn chặn sẽ cần phải rất lớn và đắt tiền, làm tăng gấp đôi chi phí của mỗi đơn vị, do kích thước lớn của RBMK nên ban đầu nó đã bị loại bỏ khỏi thiết kế. Các nhà thiết kế của nó lập luận rằng chiến lược của RBMK là đặt mỗi tổ hợp nhiên liệu trong kênh riêng với dòng nước làm mát chảy, là một giải pháp thay thế có thể chấp nhận được để ngăn chặn.
RBMK được thiết kế chủ yếu tại Viện Năng lượng nguyên tử Kurchatov và NIKIET [ru], do Anatoly Aleksandrov và Nikolai Dollezhal đứng đầu, lần lượt từ năm 1964 đến năm 1966. RBMK được Liên Xô ưa chuộng hơn VVER do tính dễ sản xuất, do thiếu bình chịu áp lực lớn và thành dày của lò phản ứng cũng như các máy tạo hơi nước liên quan tương đối phức tạp cũng như sản lượng điện lớn của nó, điều này sẽ cho phép chính phủ Liên Xô dễ dàng đạt được các mục tiêu kế hoạch kinh tế tập trung của họ.
Những sai sót trong thiết kế RBMK ban đầu đã được những người khác nhận ra, kể cả từ bên trong Viện Kurchatov trước khi các tổ máy đầu tiên được chế tạo, nhưng lệnh xây dựng các tổ máy RBMK đầu tiên, ở Leningrad, đã được Liên Xô ban hành vào năm 1966. vào thời điểm mối quan ngại của họ đã đến tai Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô và Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô. Điều này đã thúc đẩy một cuộc đại tu đột ngột của RBMK. Việc sản xuất plutonium trong RBMK có thể đạt được bằng cách vận hành lò phản ứng dưới các thông số nhiệt đặc biệt, nhưng khả năng này đã bị loại bỏ từ rất sớm.Đây là thiết kế được hoàn thiện vào năm 1968. Việc thiết kế lại không giải quyết được những sai sót tiếp theo mà mãi đến nhiều năm sau mới được phát hiện. Việc xây dựng RBMK đầu tiên tại Nhà máy điện hạt nhân Leningrad bắt đầu vào năm 1970. Tổ máy số 1 của Leningrad mở cửa vào năm 1973.
Tại Leningrad, người ta phát hiện ra rằng RBMK, do hệ số rỗng dương cao, trở nên khó kiểm soát hơn khi nhiên liệu uranium bị tiêu thụ hoặc đốt cháy, trở nên khó dự đoán vào thời điểm nó ngừng hoạt động sau ba năm để bảo trì. Điều này khiến việc điều khiển RBMK trở thành một công việc tốn nhiều công sức, đòi hỏi tinh thần và thể chất, đòi hỏi phải điều chỉnh kịp thời hàng chục thông số mỗi phút, suốt ngày đêm, liên tục làm hao mòn các công tắc như loại dùng cho thanh điều khiển và khiến người vận hành phải đổ mồ hôi. Tỷ lệ làm giàu đã được tăng từ 1,8% lên 2,0% để giảm bớt những vấn đề này.
RBMK bị một số người ở Liên Xô coi là đã lỗi thời ngay sau khi tổ máy Chernobyl 1 được đưa vào vận hành. Aleksandrov và Dollezhal đã không điều tra sâu hơn hoặc thậm chí không hiểu sâu về các vấn đề trong RBMK, và hệ số rỗng không được phân tích trong sách hướng dẫn. cho lò phản ứng. Các kỹ sư tại tổ máy Chernobyl 1 đã phải tìm ra giải pháp cho nhiều sai sót của RBMK như thiếu biện pháp bảo vệ khi không có nguồn cung cấp nước cấp. Các tổ máy Leningrad và Chernobyl 1 đều có những vụ tan chảy một phần đã được xử lý, cùng với các vụ tai nạn hạt nhân khác tại các nhà máy điện, như là bí mật quốc gia và do đó, ngay cả những công nhân khác tại cùng các nhà máy đó cũng không được biết đến.
Đến năm 1980, NIKIET nhận ra, sau khi hoàn thành một nghiên cứu bí mật, rằng các sự cố xảy ra với RBMK vẫn có thể xảy ra ngay cả khi hoạt động bình thường, nhưng không có hành động nào được thực hiện để khắc phục các sai sót của RBMK. Thay vào đó, các hướng dẫn sử dụng đã được sửa đổi, được cho là đủ để đảm bảo vận hành an toàn miễn là chúng được tuân thủ chặt chẽ. Tuy nhiên, các hướng dẫn sử dụng rất mơ hồ và nhân viên nhà máy điện Liên Xô đã có thói quen bẻ cong các quy định để đạt được các mục tiêu kinh tế, mặc dù thiết bị không đầy đủ hoặc trục trặc. Điều quan trọng là không xác định rõ rằng một số thanh điều khiển phải luôn ở trong lò phản ứng để bảo vệ khỏi tai nạn, như được khớp nối lỏng lẻo bởi thông số Biên phản ứng hoạt động (ORM).Một máy ghi và hiển thị biểu đồ ORM đã được thêm vào các phòng điều khiển RBMK sau thảm họa Chernobyl.
Tuổi thọ dự kiến là 45 năm đối với nhiều thiết bị, sau khi tân trang lại giữa vòng đời.