A2W reaktor - A2W reactor
Den A2W Reaktoren er en maritim atomreaktor som brukes av United States Navy å gi elektrisitet , og fremdrift på krigsskip . A2W -betegnelsen står for:
- A = hangarskip plattform
- 2 = Andre generasjon kjerne designet av entreprenøren
- W = Westinghouse var den kontrakterte designeren
Historie
Denne atomreaktoren ble brukt i verdens første atomdrevne hangarskip, USS Enterprise (CVN-65) . De fire fremdriftsanleggene på Enterprise inneholdt hver to reaktorer, nummerert i henhold til akselen de drev, 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B og 4A-4B. Hvert fremdriftsanlegg var i stand til å operere på ett reaktoranlegg gjennom det meste av kraftområdet som kreves for å drive skipet med hastigheter over 33 knop (60 km/t). Begge reaktorene ville ha vært på nett for å samtidig gi maksimal skipshastighet og oppskytningsevne for fly.
Design og drift
Reaktorene er trykkvannsreaktorer drevet av høyt beriket (oppover 93%) uran-235 . Lett vann brukes både som nøytronmoderator og reaktorkjølemiddel. Hafnium kontrollstenger brukes til å kontrollere driften av reaktoren. Ved å trekke ut stengene til en beregnet høyde kan reaktoren nå kritikalitet , punktet der kjernefysjonsreaksjonene når et selvbærende nivå. Deretter regulerer dampstrømmen (fra dampgeneratorene) reaktorkraften som forklart nedenfor. Kontrollstengene "shimmed" inn eller ut for å regulere gjennomsnittlig kjølevæsketemperatur eller senkes til bunnen av reaktorbeholderen for å stenge reaktoren - enten utført på en sakte kontrollert måte eller senkes raskt under det som kalles SCRAM for umiddelbart å stenge reaktoren nede i en nødssituasjon.
Mye av reaktorens effektkontroll under drift i steady-state kommer som et resultat av kjølevannets negative temperaturkoeffisient. Reaktorens effekt bestemmes av den øyeblikkelige fisjonen som skjer i drivstoffet. Etter hvert som vannet varmes opp, utvides det og blir mindre tett, noe som gir færre molekyler per volum for å moderere nøytronene , og derfor reduseres færre nøytroner til de nødvendige termiske energiene for å opprettholde termisk fisjon. Motsatt, når kjølevæsketemperaturen synker, øker dens tetthet og et større antall nøytroner når den nødvendige termiske energien, noe som øker antall fisjoner per tidsenhet og skaper mer varme. Dette har den effekten at "dampbehov" tillates å kontrollere reaktorkraften, og krever liten inngrep fra reaktoroperatøren for endringer i kraften som kreves av skipets operasjoner.
Varmtvannet fra reaktorene sendes, via store rør, til varmevekslere som kalles dampgeneratorer. Der overføres varmen fra det overopphetede reaktorkjølevannet under trykk, gjennom rørvegger, til vann som mates inn i dampgeneratorene fra et separat tilførselssystem. I A1W- og A2W -systemene holdes reaktorkjølevæskevannet mellom 525 og 545 ° F (274 og 285 ° C). I dampgeneratorene blir vannet fra matesystemet omdannet til damp ved 535 ° F (279 ° C) og et trykk på omtrent 600 psi (4 MPa). Når reaktorkjølevannet har gitt fra seg varmen i dampgeneratorene, returneres det, via store elektriske pumper (fire per reaktor), til reaktorene for å gjenta syklusen.
Mettet damp på 600 psi kanaliseres fra hver dampgenerator til et felles topptekst, hvor dampen deretter sendes til hovedmotoren, elektriske generatorer, katapultsystem for fly og forskjellige hjelpestoffer. Det er to hovedfremdrivningsturbiner, en høytrykkturbin og en lavtrykksturbin, med en fuktseparator på plass mellom de to. Lavtrykks-fremdriftsturbinen er dobbelt-ende, hvorved dampen kommer inn i midten og deler seg i to strømmer når den kommer inn i de faktiske turbinhjulene, ekspanderer og gir opp energien mens den gjør det, noe som får turbinen til å snurre med høy hastighet . Hovedakselen går inn i et reduksjonsgir der den høye rotasjonshastigheten til turbinakselen trappes ned til en brukbar svinghastighet for å drive skipet. Den brukte dampen fra hovedmotoren og andre hjelpemidler kommer inn i kondensatorer som skal kjøles ned i flytende vann og resirkuleres til matesystemet.