Для стабилизации энергосистемы Центра и Севера СССР требовался мощный источник электроэнергии. При выборе места строительства новой АЭС негласно конкурировали 12 областей центральной России, а также Москва. Выбор был сделан в пользу Калининской области. При поиске промплощадки определяющими были несколько условий: изобилие воды, необходимой для охлаждения реакторов, отсутствие карстовых воронок и оползней, наличие мощностей по производству стройматериалов, железной и автомобильной дорог...
11 мая 1970 года на заседании НТС Министерства энергетики и электрификации СССР был представлен «Обзорный доклад об условиях размещения АЭС в центральном районе Европейской части СССР». 4 августа 1970 года Министерство создало комиссию по выбору непосредственной площадки для АЭС. Из 7 возможных был отобран вариант № 3 — на юго-восточном берегу озера Удомля, в 3 км от поселка Удомля. 12 ноября 1970 года Минэнерго СССР утвердило выбор площадки. В тот же день министр П. С. Непорожний подписывает задание на техпроект Калининской АЭС, разработка которого была поручена Горьковскому отделению института «Теплоэлектропроект». Главным конструктором реакторной установки стало опытное конструкторское бюро «Гидропресс», научным руководителем — Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова.
На проектирование АЭС ушло 3 года — 19 ноября 1973 года Совет министров СССР утвердил техпроект Калининской АЭС. Еще через два месяца, 8 января 1974 года, была создана Дирекция строящейся АЭС.
В январе 1974 года на площадку стали прибывать первые строители и эшелоны со стройматериалами. На месте, выбранном проектантами, стоял поселок городского типа Удомля с пятью тысячами жителей и покосившимися деревянными домами. Начало 1974 года оказалось самым трудным периодом стройки. Люди рыли траншеи в промерзлой земле, мерзли в балках и вагончиках, а весной работали по колено в грязи, переживали и другие невзгоды, такие как отсутствие жилья, плохое качество питьевой воды, переполненные школы и больница, нехватка мест в яслях и детсадах. Дирекция стройки разместилась в старом здании, в ее штате было 17 человек со средней зарплатой 150 руб. в месяц. Многие строители покидали стройку не только из-за плохих условий, но и из-за низких ставок.
В 1974 году по традиции стройку атомного гиганта объявили Всесоюзной ударной комсомольской, но текучесть кадров оставалась огромной. Осенью 1974 года был сдан временный поселок из 197 передвижных домиков. В центре — столовая, магазин, здравпункт. Чуть позже появились временная котельная, ремонтная мастерская. А в декабре произошло самое знаменательное событие 1974 года — был сдан первый в Удомле пятиэтажный дом на 90 квартир и детсад на 280 мест.
В октябре 1975 года были вынуты первые кубометры грунта, заложен первый бетон под главным корпусом, началось строительство промышленной зоны для энергоблоков №№ 1 и 2, но темпы работ были очень низкими. Энергоблок № 1 намечалось по плану ввести в эксплуатацию в 1978 году, а второй — двумя годами позже. Но недостаток квалифицированных кадров, отсутствие строительных заделов, ремонтной базы и необходимой инженерной подготовки не позволяли вести работы широким фронтом. Зачастую срывались графики поставок конструкций и материалов. В результате уже в 1975 году наметилось отставание в освоении капитальных вложений по объектам производственного назначения.
Несмотря на все усилия строителей и монтажников выполнение плана в 1976 году составило менее 50 %. Немногим лучше ситуация с выполнением плана была и в последующих годах. Только к концу 1979 года наметился перелом, когда выполнение плана по промышленному строительству составило почти 100%.
В 1981 году строители и монтажники приступили непосредственно к монтажу оборудования на энергоблоке № 1 КаАЭС. В январе 1981 года на промплощадку был доставлен первый парогенератор, а в мае того же года — второй. В июне на оболочку реакторного отделения смонтировали первый укрупненный блок, в машинном зале забетонировали нижнюю плиту фундамента турбогенератора. В августе 1981 года на строительную площадку АЭС доставили корпус реактора.
По проекту первая очередь Калининской АЭС состояла из двух энергоблоков мощностью 1000 МВт каждый, с реакторами ВВЭР-1000 по проекту малой серии В-338, который представлял собой 3-ю модификацию реактора ВВЭР-1000. С реактором В-338 были построены энергоблоки №№ 1 и 2 Калининской АЭС и № 2 Южно-Украинской АЭС, которые образовали так называемую малую серию АЭС. В соответствии с проектом реакторы размещались в двух герметичных защитных оболочках диаметром 47,4 м и высотой 76 м. На станции устанавливались турбогенераторы мощностью по 1000 МВт производства Харьковского производственного объединения «Турбоатом».
Оборотная система технического водоснабжения АЭС использовала в качестве водохранилища-охладителя озеро Удомля, соединенное протокой с озером Песьво, площадью 21,2 км2. Регулирование стока и горизонта озер Песьво и Удомля осуществляется с помощью построенного гидроузла на реке Съежа — единственной вытекающей из озера реки.
В декабре 1981 года на стройку прибыли В. Э. Дымшиц, заместитель Председателя Совета Министров СССР, министр энергетики СССР П. С. Непорожний, первый заместитель министра энергетики СССР П. П. Фалалеев (ответственный за строительство первой очереди Калининской АЭС) и другие руководители министерства. На совещании было подчеркнуто государственное, экономическое и политическое значение Калининской АЭС; указано, что «провалить план 1982 года и пуск блока № 1 не позволят». Руководители министерства потребовали повысить ответственность за выполнение решений коллегии Минэнерго. На совещании было отмечено крайне неудовлетворительное состояние хода строительства АЭС и предупреждено о скором повторном приезде для проверки выполнения принятых решений.
Для ускорения монтажных работ на стадии предмонтажной подготовки по проекту Ленинградского отделения института «Энергомонтажпроект» был изготовлен специальный железнодорожный транспортер грузоподъемностью 400 тонн. Подобной практики ранее на отечественных АЭС не было. Этот агрегат предназначался для транспортировки крупногабаритного и тяжеловесного оборудования с приобъектной площадки хранения в реакторное отделение.
16 ноября 1983 года министр энергетики СССР П. С. Непорожний, находясь на Калининской АЭС, утвердил новые жесткие сроки проведения важнейших производственных этапов с вводом энергоблока № 1 в эксплуатацию 28 декабря 1983 года.
Для новой атомной электростанции требовались тысячи специалистов, и наибольший прирост населения города прошелся на 1983 год. В предпусковой год в Удомлю прибыли специалисты из Белоярской, Кольской, Нововоронежской, Южно-Украинской АЭС, а также из Закавказья, Казахстана (с Семипалатинского полигона и Мангышлака). Число новоселов пополнили демобилизованные моряки-подводники, не понаслышке знавшие реакторы и контрольно-измерительные приборы. За год перед пуском блока было принято на работу 1500 человек.
В течение 1983 года были завершены общестроительные работы на открытом распределительном устройстве 330 киловольт, дизельгенераторной станции, вентиляционной трубе, блочной насосной станции № 1, пускорезервной котельной. Закончен монтаж теплотехнического и электротехнического оборудования, контрольно-измерительных приборов и автоматики. Были проведены циркуляционная промывка систем, гидравлические испытания, первая ревизия, горячая обкатка. От внешнего источника была прокручена турбина. Тем не менее, 1983 год не стал пусковым годом для энергоблока № 1, сложные проблемы не позволили обеспечить плановый ввод блока.
30 декабря 1983 года ВПО «Союзатомэнерго» утвердило «График энергетического пуска и освоения мощности блока № 1 Калининской АЭС», рассчитанный на шесть месяцев.
2 марта 1984 года стартовал этап физического пуска энергоблока № 1 — первая кассета с топливом была загружена в реактор. 9 марта — закончена загрузка активной зоны. 10 апреля энергоблок № 1 был выведен на минимальный контролируемый уровень мощности.
Благодаря слаженным действиям многотысячного коллектива станции многие этапы пусконаладочных работ были сокращены по сравнению с нормативными сроками. 9 мая 1984 года состоялся энергетический пуск энергоблока № 1, а 28 июня члены Государственной приемочной комиссии подписали акт о приемке энергоблока № 1 в эксплуатацию. 27 июля 1984 года министр энергетики СССР подписал приказ о ликвидации дирекции строящейся АЭС и о вводе Калининской АЭС в число действующих.
За время строительства энергоблока № 1 на нем было смонтировано 34 055 тонн тепломеханического оборудования, сработано 746787 человеко-дней, среднемесячная численность работающих в 1983 году составила 1571 человек, максимальная — 1988 человек. При этом в период 1982–1983 гг. было смонтировано 88 % оборудования и сработано 70 % трудозатрат от общего объема.
Спустя одиннадцать месяцев, 31 мая 1985 года, эксплуатационники успешно замкнули через подстанцию 750 кВ важнейший энергетический мост «Север–Запад-Центр», что позволило 12 июня 1985 года вывести первый энергоблок Калининской атомной электростанции на проектную мощность 1000 МВт.
Понятно, что в процессе наладки и освоения энергоблока пришлось столкнуться со многими трудностями и неприятными ситуациями. У включившегося в сеть и проработавшего несколько часов блока вдруг произошло самопроизвольное срабатывание предохранительного клапана на компенсаторе давления, что создало опасную ситуацию. Оперативный персонал с честью вышел из нее. А однажды из-за заниженного сечения шпилек на подключении кабеля к электродвигателям насосов технической воды произошел нагрев, а затем короткое замыкание, от которого начали лопаться и взрываться маслонаполненные кабели. Произошло массовое возгорание кабельных потоков внутри станции. В результате эксплуатационникам пришлось заменить несколько км кабеля.
При освоении энергоблока и в начале его эксплуатации персоналом станции совместно с Главным конструктором реакторной установки, заводами-изготовителями оборудования и научно-исследовательскими институтами были проведены работы по модернизации и совершенствованию оборудования и технологических систем. Успешно были решены возникшие проблемы с парогенераторами, внедрены новые диагностические методы, отрегулирован водно-химический режим и др. Всё это способствовало повышению надежности и безопасности работы энергоблока.
Активное строительство энергоблока № 2 началось в ноябре 1981 года. Его было намечено ввести в строй в 1985 году. 30 апреля 1984 года закончилось бетонирование нижней плиты турбоагрегата, в ноябре на АЭС доставлен корпус реактора. 16 апреля 1985 года начался монтаж второго турбоагрегата, а 8 мая корпус реактора был установлен в проектное положение. Напряжение в работе на втором блоке было не меньше, чем при сооружении первого блока. Тем не менее, монтажные и пусконаладочные работы на энергоблоке № 2 проходили значительно легче, поскольку и пусконаладочный, и эксплуатационный персоналы прошли хорошую школу на всех операциях энергоблока № 1, набрались опыта. При норме 61,5 месяца строительство продолжалось 61 месяц и завершилось в декабре 1986 года.
25 ноября 1986 года произведен физический пуск реактора, а 11 декабря турбогенератор № 2 включен в сеть — осуществлен энергетический пуск энергоблока № 2 Калининской АЭС.
К этому времени вследствие аварии на Чернобыльской АЭС атомные электростанции страны были выведены из состава Минэнерго СССР, и государственная приемочная комиссия для приемки энергоблока в эксплуатацию утверждалась Министерством атомной энергетики СССР приказами от 9 и 12 декабря 1986 года.
Энергоблок № 2 был принят в эксплуатацию 25 декабря 1986 года с оценкой «хорошо». А спустя три месяца, 3 апреля 1987 года, энергоблок № 2 был выведен на проектную мощность. Так завершилось строительство первой очереди Калининской атомной электростанции.
Еще в период строительства первой очереди Калининской АЭС Горьковское отделение института «Атомтеплоэлектропроект», на основании приказа Минэнерго СССР от 12 февраля 1981 года №19-пс, приступило к разработке проекта расширения Калининской АЭС до 4000 МВт. Задание на проектирование было утверждено заместителем министра энергетики и электрификации СССР 3 июля 1981 года, а 20 января 1983 года он утвердил дополнение к заданию.
Необходимость расширения КаАЭС была обусловлена дефицитом энергии в центральном регионе России, где из 22 областей, охваченных сетями Единой энергетической системы, только в 8 областях выработка энергии на собственных станциях покрывала потребность в электроэнергии.
В соответствии с заключением Главгосэкспертизы Госстроя СССР от 27 июня 1985 года в октябре 1985 года проект был утвержден приказом Минэнерго СССР. По проекту вторая очередь примыкала к площадке первой очереди, являясь ее продолжением, с объединением всех коммуникаций и использованием вспомогательных сооружений, построенных с первой очередью.
Вторая очередь Калининской АЭС включала в себя два энергоблока с реакторами ВВЭР-1000 проекта В-320, ставшими самыми массовыми в СССР, установленной мощностью по 1000 МВт (эл.) каждый с общим отдельно стоящим специальным корпусом и соответствующим расширением вспомогательных производств первой очереди.
Строительство второй очереди Калининской атомной электростанции началось в 1984 году. В соответствии с планом энергоблок № 3 предполагалось ввести в эксплуатацию в 1989 году. Однако авария на Чернобыльской АЭС и экономическая ситуация в стране внесли свои коррективы.
Так, 12 ноября 1988 года в Удомле прошло заседание дискуссионного клуба. На волне набиравшей силу после чернобыльской аварии радиофобии и активизировавшейся деятельности «зеленых» резкой критике было подвергнуто все сделанное строителями и энергетиками Калининской АЭС. 20 января 1990 года на митинге экологов было выдвинуто требование остановить работу энергоблоков №№ 1 и 2 и прекратить строительство третьего блока.
В июне 1991 года приказом Минатомэнергопрома СССР строительство блока № 3 было приостановлено до завершения Государственной экологической экспертизы при его строительной готовности 70 %.
В 90-х годах на площадке блока № 3 строительные работы продолжались, но их объем был незначительным, так как финансирование стройки было практически полностью прекращено. И только в 1997 году строительство энергоблока № 3 несколько оживилось. Проектировщики внесли в проект энергоблока № 3 ряд изменений, направленных на повышение безопасности эксплуатации, и, после получения положительного заключения от Государственной экологической комиссии, сооружение энергоблока было продолжено.
В 2003-2004 гг. Калининская АЭС вступила в активную фазу завершения строительства энергоблока № 3, проведения монтажных и пусконаладочных работ, опробования оборудования и подготовки к его пуску. В 2003 году был завершен монтаж оборудования первого контура реакторной установки, главного циркуляционного трубопровода, систем безопасности. Успешно завершились испытания гермооболочки на плотность и прочность, а также выполнены работы по сборке реактора и монтажу перегрузочной машины. Была осуществлена модернизация генератора и дальнейшая установка его на штатное место. Одной из важнейших задач пускового периода стало освоение новой АСУ ТП, где процессы разработки и изготовления, наладки и тестирования оборудования шли параллельно.
В субботу, 2 октября 2004 года, в 15:27 в атомный реактор энергоблока № 3 Калининской АЭС была загружена первая тепловыделяющая сборка, дав, тем самым, старт физическому пуску реактора.
26 ноября 2004 года в 10 часов 04 минуты оперативный персонал зафиксировал выход реактора на минимально контролируемый уровень мощности (МКУ). 18 лет назад, в это же время, но всего лишь одним днем раньше был выведен на МКУ реактор энергоблока № 2.
16 декабря 2004 года состоялся энергетический пуск энергоблока № 3 Калининской АЭС, в 5:34 он был подключен к сети. 8 ноября 2005 года блок был принят в промышленную эксплуатацию.
Энергоблок № 3 воплотил в себе весь опыт и все достижения, которые были накоплены на подобных блоках с реактором ВВЭР-1000. Кроме того, здесь было внедрено более 600 уникальных проектных решений, в том числе и принципиально новая цифровая автоматизированная система управления технологическими процессами, соответствующая мировому уровню и даже превосходящая его. Кроме того, в реактор были загружены новые тепловыделяющие сборки (ТВСА) альтернативной конструкции повышенной жесткости с уран-гадолиниевым топливом, что открывало возможность впервые в стране перехода реактора на 4-летний топливный цикл. Новой являлась и турбина типа К-1000-60/3000 и генератор переменного тока типа ТВВ-1000-2 на 3000 оборотов. Также на энергоблоке № 3 были применены самые современные средства физической защиты, не имеющие аналогов в отечественной атомной энергетике.
К этому времени на энергоблоках №№ 1 и 2 также был реализован ряд мероприятий по совершенствованию уровня эксплуатации, техническому перевооружению и модернизации энергоблоков, введена в промышленную эксплуатацию информационно-вычислительная система ИВС-К и многое другое. Некоторые из новаций представляли собой лучшую мировую практику. Так, на энергоблоке № 1 КаАЭС были выполнены уникальные работы по повышению надежности парогенераторов. Впоследствии парогенераторы были включены в программу продления срока службы энергоблока без замены. Калининская ЭС стала единственной в мире станцией с реакторами типа ВВЭР, которая смогла достичь такого результата.
16 февраля 2006 года заместителем руководителя Федерального агентства по атомной энергии И. М. Каменских было утверждено «Решение об обеспечении сооружения II очереди Калининской АЭС», которым предписывалось осуществить достройку энергоблока № 4 Калининской АЭС по рабочим чертежам, выполненным с учетом принятых изменений и дополнений, реализованных на энергоблоке № 3. Т.е. проект энергоблока № 4, являясь аналогом энергоблока № 3, в то же время предполагал применение дополнительных технических решений, способствующих существенному повышению его безопасности. Кроме того, одним из новшеств проекта блока № 4 стало применение реактора с проектным сроком эксплуатации 60 лет, и основного оборудования реакторной установки — 40 лет. В 2007 году был утвержден окончательный проект расширения Калининской АЭС до 4000 МВт, который прошел Государственную экологическую экспертизу.
Основные строительные работы на энергоблоке № 4 были выполнены к 2010 году, ключевые операции по монтажу оборудования пришлись на 2010-2011 гг. 24 ноября 2011 года энергоблок № 4 был подключен к сети.
25 сентября 2012 года состоялось подписание и передача Акта приемки энергоблока № 4 Калининской АЭС в промышленную эксплуатацию
К этому времени подходил к концу проектный срок эксплуатации энергоблоков №№ 1 и 2. Начиная с 2009 года, Калининская АЭС выполняла масштабную программу модернизационных работ. В 2014 году станцией была получена лицензия Ростехнадзора на эксплуатацию энергоблока № 1 в продленном сроке, до 28 июня 2025 года.
В 2017 году Ростехнадзор выдал Калининской АЭС лицензию на эксплуатацию энергоблока № 2, действующую до 30 ноября 2038 года. До этого на энергоблоке были проведены модернизационные работы оборудования и систем: полная модернизация третьей системы безопасности блока, замена комплекса электрооборудования системы управления и защиты реактора, аппаратуры автоматического контроля нейтронного потока, конденсатора турбины и т.д.
В 2022 году Калининская АЭС в очередной раз вошла в число российских атомных станций, внесших наибольший вклад в производство электроэнергии. Атомная станция выработала 32,6 млрд кВтч электроэнергии или 14,6 % от всего объема электроэнергии произведенной атомными станциями России.