Решение о проектировании атомной станции в Ростовской области было принято на основании постановления Совета Министров СССР от 21 октября 1976 года. Необходимость строительства атомного гиганта была вызвана дефицитностью энергосистем «Ростовэнерго» и Северного Кавказа. После тщательного рассмотрения семи альтернативных площадок размещения для строительства будущей АЭС была выбрана площадка около города Волгодонска на левом берегу Цимлянского водохранилища. В 1977 году на месте будущей АЭС начались изыскательные работы, а 28 октября того же года была осуществлена закладка символического первого камня на месте будущей стройки.
Технический проект строительства Ростовской АЭС, разработанный Горьковским отделением института «Теплоэлектропроект» в установленном порядке прошел экспертизу, и после согласования Советом Министров РСФСР письмом от 4 июля 1979 года был утвержден Минэнерго СССР 13 октября 1979 г. приказом № 133-пс и Постановлением Совета Министров СССР от 15.11.79 г. № 1000. Проект предусматривал строительство атомной станции по проекту АЭС У-87 в составе четырёх энергоблоков электрической мощностью 1000 МВт каждый. Проект АЭС У-87 относился к серии унифицированных проектов, адаптированных к условиям поточного строительства. По плану к 1990 году на Ростовской АЭС должны были быть построены и введены в эксплуатацию все четыре энергоблока. Помимо выработки электроэнергии проект станции предусматривал сооружение теплофикационной установки для обеспечения теплом и горячей водой г. Волгодонска.
В проекте АЭС У-87 энергоблок с модернизированным водо-водяным энергетическим реактором типа ВВЭР-1000 индекса В-320 тепловой мощностью 3000 МВт размещался в отдельно стоящем главном корпусе. В состав блока входили также турбина типа К-1000-60/1500-2 и генератор типа ТВВ-1000-4.
Конструкция герметичной оболочки реакторного отделения — железобетонная, монолитная напряженная с внутренней облицовкой металлом. Гермооболочка позволяет выдерживать экстремальные внешние воздействия, такие как землетрясение 7 баллов, смерчи, ураганы, воздушные ударные волны, падение самолета.
Для охлаждения конденсаторов турбин и вспомогательного оборудования используется водоем-охладитель площадью 18 кв. км, созданный в мелководной части Цимлянского водохранилища путем отсыпки ограждающей дамбы 1-го класса капитальности длиной 10 км. Влияние профильтровавшейся через дамбу водоема-охладителя воды на Цимлянское водохранилище незначительно как по температурному, так и по солевому загрязнению.
Строительство Ростовской АЭС началось в ноябре 1979 года. В первую очередь строители приступили к возведению строительно-хозяйственной базы, складов, автомобильной и железной дорог, связывающих г. Волгодонск и строительную площадку станции. Так же в этот период были начаты работы по отсыпке плотины пруда-охладителя. В 1980 году проект Ростовской АЭС прошел экспертизу Госстроя СССР и был одобрен решением коллегии Госстроя от 03.03.81 № 4. Тем самым на строительство станции были получены все необходимые согласования, и строители приступили к сооружению энергоблока № 1. Завершение работ по нему планировалось на 1986-1987 гг. с последующим вводом в эксплуатацию одного блока в год. Однако реальные темпы строительства станции существенно отставали от плановых, сказывались нехватка строителей и специалистов, а также задержки с поставками оборудования.
В 1985 году руководство отрасли приняло решение об ускорении темпов строительства, для чего рядом со станцией началось возведение временного рабочего посёлка Подгоры для строителей и специалистов. Но дефицит бюджета страны в условиях начавшейся перестройки, а затем и авария на Чернобыльской АЭС вновь застопорили строительство Ростовской АЭС.
В июне 1988 года на энергоблок № 1 был доставлен первый корпус ядерного реактора, изготовленный на заводе «Атоммаш», начались работы по монтажу устройств и оборудования энергоблока. Параллельно на промплощадке стартовали работы по подготовке площадок под энергоблоки № 3 и 4.
Однако 28 июня 1990 года Ростовский областной Совет народных депутатов на 2-й сессии 21 созыва принял решение считать строительство АЭС на территории Ростовской области на современном этапе недопустимым. На основании решения областного Совета 29 августа 1990 года строительство РоАЭС было приостановлено протоколом совещания у Председателя Совета Министров РСФСР И. С. Силаева и заместителя Председателя Совета Министров СССР Л. Д. Рябева. К этому времени строительная готовность энергоблока № 1 составляла примерно 95 %, блока № 2 — 47 %.
С этого периода Ростовская АЭС перешла в режим консервации. В силу того, что протокол совещания от 29.08.90 г. не являлся нормативным правовым документом, содержащееся в нём правительственное решение было юридически закреплено Постановлением Правительства РФ № 1026 от 28.12.92 г. Этим Постановлением Минатому РФ предписывалось продолжить консервацию Ростовской АЭС, а Минприроды РФ провести в установленном порядке государственную экологическую экспертизу проекта станции.
В 1995 году проект Ростовской АЭС прошел государственную экологическую экспертизу Минприроды РФ. До её начала в регионе были проведены общественные слушания материалов проекта РоАЭС и научно-общественная экспертиза. Заключение научно-общественной экологической экспертной комиссии и все особые мнения экспертов были учтены при проведении государственной экологической экспертизы, которая одобрила проект РоАЭС при условии реализации замечаний и предложений экспертной комиссии и ограничения мощности РоАЭС только двумя энергоблоками.
В связи с введением в действие «Санитарных правил проектирования и эксплуатации атомных станций СП-АС-88/93» материалы проекта Ростовской АЭС были дополнительно направлены в Госсаннадзор Минздрава России. Соответствие проекта РоАЭС требованиям действующих нормативных документов подтверждено заключением Госсаннадзора № 96-10 от 03.10.96 г.
В начале 1997 года в органы государственной власти Ростовской области был представлен проект Постановления правительства России «О завершении работ по вводу в действие мощностей Ростовской АЭС», который был направлен на рассмотрение в различные областные инстанции, в том числе в надзорные органы. Все замечания и предложения областных ведомств были приняты, требуемые ими согласования получены.
Государственный комитет РФ по охране окружающей среды 19.09.97 г. согласовал проект постановления правительства при условии организации мониторинга окружающей среды и выполнения мероприятий, изложенных в заключении Госэкспертизы. Минздрав России согласовал проект постановления Правительства 30.09.97 г., отметив, что все замечания Госсаннадзора Минатомом РФ учтены.
Дополнительная специализированная экспертиза проекта строительства РоАЭС была проведена МЧС России, по результатам которой МЧС согласовал проект постановления Правительства с учетом выполнения замечаний Госэкспертизы до пуска блока.
Соответствующими службами Ростовской области и Минатома РФ были проведены согласования экономических вопросов, подтвердившие несомненную экономическую эффективность РоАЭС. Генпроектировщиком станции было разработано и направлено в областные инстанции технико-экономическое обоснование сооружения градирен. Минатомом РФ были подготовлены и переданы в область ответы на вопросы, поставленные некоторыми учеными во время их встречи с руководством министерства. Были предприняты практические шаги по привлечению научных учреждений Ростовской области к проведению дополнительных экологических исследований в районе РоАЭС.
В соответствии с рекомендациями Госэкспертизы была разработана программа дополнительных сейсмотектонических исследований площадки РоАЭС, к реализации которой привлекались специализированные организации. Новые результаты, полученные при дополнительном изучении сейсмотектонических и сейсмологических условий района и площадки станции, свидетельствовали о том, что в пределах пункта расположения АЭС породы мезокайнозойского комплекса залегают субгоризонтально и не затронуты тектоническими нарушениями. Ближайшая к площадке (25-30 км от АЭС) крупная тектоническая структура — Донбасско-Астраханский разлом — на временных геофизических разрезах в породах моложе каменноугольного возраста не проявляется, т.е. указанная структура на данном участке не является тектонически-активной последние 300 млн лет.
В 1998 году комиссия, созданная по распоряжению губернатора Ростовской области В. Ф. Чуба, пришла к заключению о том, что решение сессии 21 созыва Ростовского областного Совета народных депутатов от 28.06.90 г. о прекращении сооружения Ростовской АЭС не имеет юридической силы, а вопрос принятия решения о возобновлении сооружения РоАЭС находится в исключительном ведении Правительства РФ. Одновременно было указано, что завершение строительства и пуск РоАЭС возможны только после проведения повторной государственной экологической экспертизы при условии её положительного заключения. Заключение комиссии легло в основу Постановления Законодательного собрания области № 49 от 21.07.98 г. Указанным постановлением Минатому РФ было рекомендовано представить проект РоАЭС, доработанный по замечаниям и предложениям Экспертной комиссии государственной экологической экспертизы 1995 года, на новую государственную экологическую экспертизу.
В 1998 году Нижегородским институтом «Атомэнергопроект», с привлечением научно-исследовательских организаций, была проведена доработка проекта станции, на основании ранее представленных материалов по замечаниям и предложениям экспертной комиссии в 1995 году. В 1998-1999 гг. на Ростовской АЭС был осуществлён дополнительный комплекс работ, направленных на реализацию предложений государственной Экспертной комиссии, проведены специальные научные исследования и изыскания, по результатам которых в проектную документацию и ОВОС РоАЭС были внесены соответствующие изменения. Одновременно с этой работой на РоАЭС проводились плановые мероприятия по консервации сооружений, систем и оборудования станции, велась подготовка к технической экспертизе Госатомнадзора РФ и к экспертизе МЧС России. В апреле 1999 года Ростовскую АЭС посетила комиссия Госкомэкологии РФ, которая провела инспекционную проверку природоохранной деятельности объекта и не усмотрела в действиях Дирекции никаких нарушений российского законодательства.
В начале февраля 2000 года экспертная комиссия государственной экологической экспертизы с учётом мнений общественных экспертов, учёных и специалистов Дона вынесла заключение о соответствии проекта Ростовской АЭС требованиям природоохранного законодательства РФ. 10 февраля 2000 года председатель Госкомэкологии РФ подписал приказ № 62 «Об утверждении сводного заключения экспертной комиссии государственной экологической экспертизы по проекту строительства Ростовской АЭС». Данным приказом срок действия заключения установлен 10 лет, а Госкомитету по охране окружающей среды предписано контролировать соответствие выполняемых работ проектным решениям, обеспечивать экологическое сопровождение строительства, монтажа, наладки и эксплуатации объектов и сооружений РоАЭС.
«Зеленый свет» возобновлению строительства Ростовской АЭС открыла лицензия Госатомнадзора России, выданная 10 мая 2000 г. (№ ГН-02-101-0481), которая разрешила продолжить сооружение энергоблока № 1 Ростовской АЭС с реактором ВВЭР-1000.
В течение первой половины сентября 2000 года на Ростовской АЭС проводились испытания гермооболочки реакторного отделения энергоблока № 1. Максимальное избыточное давление, при котором проведены испытания, составляло 4,6 атм. при нормативе в 4 атм. Работы велись с привлечением специалистов «Нововоронежатомтехэнерго» и под контролем Госатомнадзора, представители которого после завершения испытаний 15 сентября подписали акты, свидетельствующие об успешном их завершении. Специалисты Госатомнадзора подтвердили, что гермооболочка энергоблока № 1 Ростовской АЭС является надежной.
В середине сентября Госатомнадзор выдал разрешение на проведение в октябре 2000 года последнего этапа предпусковых испытаний — «горячей обкатки» (испытание оборудования энергоблока при рабочих температурах и давлениях, но без загрузки топлива в активную зону реактора).
В первой половине октября 2000 года успешно завершилась «холодная» обкатка оборудования энергоблока, подтвердившая его надежность и безопасность. Следующий, завершающий этап испытаний — «горячая» обкатка, начался в последнюю неделю октября. К концу октября было успешно проведено 250 испытаний.
19 января 2001 года Государственный комитет РФ по надзору за ядерной и радиационной безопасностью выдал лицензию на эксплуатацию энергоблока № 1 Ростовской АЭС, после чего 21 января 2001 года в 12 часов 48 минут в реактор загрузили первую из 163 кассет с ядерным топливом. 23 февраля 2001 года был осуществлен вывод реактора на минимально контролируемый уровень мощности.
2 марта 2001 года на Ростовской АЭС был завершен весь комплекс работ и испытаний. Проверка технологических систем, электротехнических устройств и средств автоматизации подтвердила их соответствие проектным характеристикам. Выявленные в ходе испытаний 16 незначительных дефектов на основном и вспомогательном оборудовании первого и второго контуров были незамедлительно устранены.
В начале марта 2001 года на РоАЭС начала работу комиссия Донского округа Госатомнадзора РФ, которая проводила проверку готовности энергоблока № 1 к началу этапа «Энергопуск». 15 марта состоялась заседание Государственной приемочной комиссии под председательством заместителя министра РФ по атомной энергии Е. А. Решетникова, рассмотревшая готовность РоАЭС к энергопуску. 17 марта 2001 года члены Государственной приемочной комиссии подписали акт, разрешающий проведение этапа «Энергопуск» на энергоблоке № 1 Ростовской АЭС.
В ходе работ по программе «Энергопуск» были проведены гидравлические испытания трубопроводов второго контура, после чего реакторная установка перешла в режим разогрева для увеличения мощности. В конце марта осуществлен пробный толчок ротора генератора паром от реакторной установки, и уже 26 марта тепловая мощность реакторной установки достигла 30 % от номинальной.
30 марта 2001 года в 8 часов 47 минут произошло включение турбогенератора энергоблока № 1 РоАЭС в сеть ЕЭС России. По заявке диспетчера объединенной энергосистемы Северного Кавказа передаваемая от РоАЭС мощность составила 100 МВт.
С 14 апреля начался новый этап работ — освоение 50 % тепловой мощности реакторной установки. Мощность турбогенератора повысилась до 450 МВт. При проведении испытаний не произошло никаких нарушений норм и условий безопасной эксплуатации, все системы управления и блокировки энергоблока № 1 работали в штатном режиме, радиационная обстановка соответствовала естественному фону.
27 апреля на Ростовской АЭС закончила работу комиссия Донского межрегионального территориального округа Госатомнадзора России. Комиссия признала, что после устранения замечаний, связанных с оформлением отчетной документации, выполнены условия перехода от этапа энергетического пуска к этапу опытно-промышленной эксплуатации.
К 4 июля 2001 года энергоблок № 1 Ростовской АЭС выработал первый миллиард кВтч электроэнергии.
23 августа 2001 года в 17 часов 46 минут высоковольтная линия 500 кВ «Ростовская АЭС-Шахты» была замкнута транзитом и электроэнергия от РоАЭС начала поступать в энергосистему Ростовской области. После подъема тепловой мощности энергоблока до проектной величины, электрическая мощность, выдаваемая по трем линиям электропередач на Шахты (Ростовская область), Тихорецк (Краснодарский край) и Буденновск (Ставропольский край) составила 1000 МВт.
Ростовская АЭС стала первой в истории атомной энергетики станцией, изменившей свое название. По многочисленным просьбам населения, проживающего в 30-километровой зоне АЭС, и с согласия законодательной и исполнительной властей Ростовской области Ростовская АЭС была переименована в Волгодонскую. 1 сентября 2001 года приказом концерна «Росэнергоатом» было создано обособленное структурное подразделение концерна «Волгодонская АЭС».
Перед приемом в промышленную эксплуатацию на энергоблоке были проведены все предусмотренные программой испытания по освоению 100 % мощности; полученные результаты соответствовали расчетным, заводским и проектным характеристикам и приёмочным критериям программ испытаний. С 10 часов 11 ноября началось комплексное опробование систем и оборудования блока на номинальных параметрах и 100 % мощности, завершившееся в 10 час. 00 мин. 26 ноября. Программа испытаний этапа опытно-промышленной эксплуатации энергоблока выполнена в полном объеме.
25 декабря 2001 года энергоблок № 1 Волгодонской АЭС был принят в промышленную эксплуатацию.
Одновременно на Волгодонской станции начались работы и по достройке энергоблока № 2. В 2001 году на нем была проведена ревизия выполненных строительных работ, инспекция имеющего оборудования. В 2002 году возобновились работы по достройке энергоблока № 2, с 2006 года ставшие широкомасштабными — на строительной площадке в пиковые моменты работало более 10 тысяч человек, большая часть которых — жители Волгодонска и соседних городов области.
В 2007 году генеральным подрядчиком строительства стало ОАО «Нижегородская инжиниринговая компания «Атомэнергопроект».
В 2009 году основные строительные работы на площадке энергоблока № 2 были завершены. 19 декабря 2009 года началась загрузка в шахту реактора первой кассеты с ядерным топливом, а затем выполнен физический пуск энергоблока. К 24 декабря 2009 года загрузка топлива произведена полностью. Всего было загружено 163 топливные кассеты. 22 января на энергоблоке № 2 завершилась операция по выводу реакторной установки на минимально контролируемый уровень мощности (МКУ). Началась управляемая цепная реакция: штатные ионизационные камеры зафиксировали появление первых нейтронов. 24 февраля 2010 года на энергоблоке № 2 была проведена операция по выходу на плановый набор оборотов холостого хода роторов турбогенератора, так называемый «толчок турбины».
18 марта 2010 года энергоблок № 2 был выведен на мощность 35 % от номинальной. В 16 часов 17 минут по московскому времени энергоблок был включён в сеть, электроэнергия, вырабатываемая турбогенератором энергоблока, стала поступать в энергосистему страны.
10 декабря 2010 года энергоблок № 2 был принят в промышленную эксплуатацию. В этом же году Волгодонской АЭС было возвращено название Ростовская АЭС.
Энергоблок № 2 Ростовской АЭС стал первым российским атомным энергоблоком, сданным в промышленную эксплуатацию после создания Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» и утверждения Правительством РФ федеральной целевой программы «Развитие атомного энергопромышленного комплекса». Стоимость достройки энергоблока № 2 Волгодонской АЭС составила 56 млрд рублей.
В феврале 2009 года были проведены общественные слушания по строительству энергоблоков № 3 и № 4 на Ростовской АЭС, а уже в июне того же года Ростехнадзором была выдана лицензия на строительство блоков № 3 и 4 Ростовской АЭС. Тем самым было решено вернуться к первоначальному проекту станции в составе 4-х энергоблоков.
На энергоблоке № 3 впервые в постсоветской истории российской атомной энергетики был восстановлен метод «поточного строительства» энергоблоков АЭС, обеспечивающий максимально эффективное использование материальных и денежных ресурсов и соблюдение директивных сроков строительства.
В январе 2014 года на энергоблоке № 3 начались пуско-наладочные работы, завершившиеся физическом пуском реактора 14 ноября 2014 года. В этот день, с опережением графика на несколько месяцев, в реактор была загружена первая тепловыделяющая сборка. 19 ноября 1914 года в 9.30 специалисты эксплуатационных служб успешно завершили загрузку в активную зону реактора энергоблока № 3 тепловыделяющих сборок.
7 декабря 2014 года в реакторе началась управляемая цепная реакция, и он был выведен на минимально контролируемый уровень мощности.
В ночь на 27 декабря 2014 года энергоблок № 3 Ростовской АЭС был подключен к энергосистеме России и начал выдавать в нее первые киловатт-часы электроэнергии. К 16 февраля 2015 года мощность реакторной установки была поднята до 50 %, и энергоблок № 3 перешел в фазу опытно-промышленной эксплуатации.
14 июля 2015 года энергоблок № 3 вышел на номинальный уровень мощности, а 17 сентября 2015 года он был принят в промышленную эксплуатацию.
Строительство энергоблока № 4 стартовало в 2010 году, в марте 2016 года на нем начались пуско-наладочные работы.
В сентябре 2017 года на энергоблоке № 4 началась горячая обкатка установки. 6 декабря 2017 года стартовал этап физического пуска реактора — первые ТВС были загружены в активную зону. В ночь с 11 на 12 декабря 2017 года в 23:47 мск в активную зону реактора была загружена последняя из 163 тепловыделяющих сборок.
29 декабря 2017 года в 16:24 на энергоблоке № 4 завершена операция по выводу реакторной установки на минимально контролируемый уровень мощности. Началась управляемая цепная реакция: штатные ионизационные камеры зафиксировали нейтронный поток, соответствующий минимальному контролируемому уровню.
1 февраля 2018 года генератор турбины энергоблока № 4 был синхронизирован с энергосистемой страны. 14 апреля 2018 года энергоблок № 4 впервые был выведен на полную мощность. А 28 сентября 2018 года он был принят в промышленную эксплуатацию. Тем самым была завершена эпопея строительства атомного гиганта на юге страны, длившая в общей сложности более 40 лет.
Хотя на всех четырех энергоблоках работают реакторные установки одного проекта — В-320 — на номинальной мощности 1000 МВт работают только энергоблоки №№ 2 и 3. Энергоблок № 1 обладает установленной мощностью 1041,65 МВт, а энергоблок № 4 — 1030,3 МВт. Опыт эксплуатации реакторных установок В-320 показал, что коэффициенты запаса, которые первоначально заложены в проекте энергоблока, являются консервативными, поскольку характеристики оборудования лучше, чем минимально необходимые. Использование этих запасов дало возможность без ущерба для безопасности повысить мощность реакторной установки до 104 % от номинальной. В результате суммарная установленная мощность Ростовской АЭС составляет 4071,95 МВт.
По итогам 2022 года Ростовская АЭС вошла в тройку атомных электростанций с наибольшей выработкой электроэнергии — она произвела за год 35,046 млрд кВтч.