Amerikanske marineaktorer - United States naval reactors

Se også: Sjøreaktorer

Koordinater : 46 ° 33′54,8 ″ N 119 ° 31′09,7 ″ W / 46,565222 ° N 119,519361 ° W / 46.565222; -119.519361

Naval Reactor Disposal Site, Trench 94 200 Area East Hanford Site, Washington i november 2009. Lagrede Reactor Compartment-pakker med pre- Los Angeles- klasse, Los Angeles- klasse og cruisere.

USAs marinreaktorer er atomreaktorer som brukes av den amerikanske marinen ombord på visse skip for å generere dampen som brukes til å produsere kraft til fremdrift , elektrisk kraft , katapultering av fly i hangarskip og noen få mindre bruksområder. Slike marine atomreaktorer har et komplett kraftverk tilknyttet dem. Alle ubåtene og superbærerne fra US Navy bygget siden 1975 er atomdrevne av slike reaktorer. Det er ingen bestilte konvensjonelle (ikke-kjernefysiske) ubåter eller hangarskip igjen i den amerikanske marinen, siden den siste konvensjonelle transportøren, USS  Kitty Hawk , ble avviklet i mai 2009. Den amerikanske marinen hadde ni atomdrevne kryssere med slike reaktorer også, men de har siden blitt tatt ut. Reaktorer er designet av en rekke entreprenører, deretter utviklet og testet på en av flere anlegg ( Department of Energy ) eide og hovedentreprenørdrevne anlegg: Bettis Atomic Power Laboratory i West Mifflin, Pennsylvania og tilhørende Naval Reactors Facility i Idaho , og Knolls Atomic Power Laboratory i Niskayuna, New York og det tilhørende Kesselring -stedet i West Milton, New York , alt under ledelse av kontoret til Naval Reactors . Noen ganger ble det kjernefysiske drevne prototypeanlegg bygget i Naval Reactors Facility, Kesselring og Windsor (i Connecticut ) for å teste atomkraftverkene, som ble drevet i årevis for å utdanne atomkvalifiserte seilere.

Reaktorbetegnelser

Hver reaktordesign får en betegnelse på tre tegn som består av:

For eksempel representerer en S9G-reaktor en ubåt ( S ), niende generasjon ( 9 ), General Electric-designet reaktor ( G ).

Historie

Konseptuell analyse av kjernefysisk fremdrift startet på 1940 -tallet. Forskning på utvikling av atomreaktorer for marinen ble gjort ved Bettis Atomic Power Laboratory i West Mifflin, Pennsylvania fra 1948. Under langsiktig ledelse av admiral Hyman G. Rickover , det første testreaktoranlegget , en prototype referert til som S1W , startet opp i USA i 1953 ved Naval Reactors Facility i Idaho . Bettis Laboratory and Naval Reactors Facility ble først operert og i mange tiår etterpå av Westinghouse . Det første atomdrevne fartøyet, ubåten USS  Nautilus , satte til sjøs i 1955. USS Nautilus markerte begynnelsen på overgangen til ubåter fra relativt langsomme og kortvarige konvensjonelle ubåter til de som var i stand til å holde 20–25 knop (37–46) km/t; 23–29 mph) under vann i flere uker.

Mye av det tidlige utviklingsarbeidet med marine reaktorer ble utført ved Naval Reactors Facility på campus ved Idaho National Laboratory (INL, tidligere INEL). USS Nautilus ble drevet av S2W-reaktoren , og mannskapet ble trent på den landbaserte S1W-reaktoren ved INL.

Den andre atomubåten var USS  Seawolf , som opprinnelig ble drevet av en natriumkjølt S2G-reaktor , og støttet av den landbaserte S1G-reaktoren på Kesselring-stedet under Knolls Atomic Power Laboratory drevet av General Electric . En ekstra S2G ble også bygget, men aldri brukt.

USS Seawolf ble plaget av problemer med overhetere, med det resultat at USS Nautilus leverte langt bedre ytelse. Dette og risikoen ved flytende natrium i tilfelle en ulykke til sjøs førte til at admiral Rickover valgte trykkvannsreaktoren (PWR) som standard amerikansk marineaktortype. S2G ble fjernet fra USS Seawolf og erstattet av S2Wa -reaktoren ved hjelp av komponenter fra reserve S2W som var en del av USS Nautilus -programmet. Alle påfølgende amerikanske marinreaktorer har vært PWR, mens den sovjetiske marinen hovedsakelig brukte PWR, men også brukte bly- vismutkjølte flytende metallkjølte reaktorer (LMFR) av tre typer i åtte ubåter: K-27 og Alfa-klassen med syv medlemmer .

Erfaring med USS Nautilus førte til parallell utvikling av flere ubåter ( Skate -klasse ), drevet av enkeltreaktorer, og et hangarskip , USS  Enterprise , drevet av åtte A2W -reaktorenheter i 1960. En cruiser, USS  Long Beach , fulgte i 1961 og ble drevet av to C1W -reaktorenheter . USS Enterprise forble i tjeneste i over 50 år, og ble inaktivert i 2012.

Landbaserte prototypeanlegg i full skala i Idaho, New York og Connecticut gikk foran utviklingen av flere typer (generasjoner) amerikanske atomreaktorer, men ikke alle. Etter den første konstruksjonen ble det utført noen tekniske tester, og prototypene ble brukt til å trene atomkvalifiserte seilere i mange år etterpå. For eksempel førte A1W -prototypen ved Naval Reactors Facility til utvikling av A2W -reaktorer som ble brukt i USS Enterprise . I 1962 hadde den amerikanske marinen 26 atomubåter i drift og 30 under bygging. Atomkraft hadde revolusjonert den amerikanske marinen.

Teknologien ble delt med Storbritannia, mens teknologisk utvikling i Frankrike, Kina og Sovjetunionen gikk separat.

Etter fartøyene i Skate -klassen fortsatte reaktorutviklingen, og i USA ble det bygget en serie standardiserte design av både Westinghouse og General Electric, med en reaktor som drev hvert fartøy. Rolls Royce bygde lignende enheter for ubåter fra Royal Navy og utviklet deretter designet videre til PWR-2. Det ble bygget mange ubåter med et S5W -reaktoranlegg .

På slutten av den kalde krigen i 1989 var det over 400 atomdrevne ubåter operative eller under bygging. Omtrent 250 av disse ubåtene er nå skrotet og noen på bestilling kansellert, på grunn av våpenreduksjonsprogrammer. Den russiske marinen og den amerikanske marinen hadde over hundre hver, med Storbritannia og Frankrike mindre enn tjue hver og Kina seks. Totalen i dag er omtrent 160.

USA er hovedflåten med atomdrevne hangarskip (10), mens Russland har atomdrevne kryssere. Russland har åtte kjernefysiske isbrytere i tjeneste eller bygging. Siden starten i 1948 har US Navy atomprogram utviklet 27 forskjellige anleggsdesign, installert dem i 210 atomdrevne skip, tatt 500 reaktorkjerner i drift og akkumulert over 5400 reaktorår og 128 000 000 miles trygt dampet. I tillegg har 98 atomubåter og seks atomkryssere blitt resirkulert. Den amerikanske marinen har aldri opplevd en reaktorulykke.

Vær oppmerksom på at alle ni av US Navy atomdrevne kryssere (CGN) nå er slått ut av marinefartøyregisteret , og de som ikke allerede er skrotet av resirkulering, er planlagt å resirkuleres. Mens reaktorulykker ikke har senket noen amerikanske marineskip eller ubåter, gikk to atomdrevne ubåter, USS  Thresher og USS  Scorpion tapt til sjøs. Tilstanden til disse reaktorene er ikke offentliggjort, selv om begge vrakene har blitt undersøkt av Robert Ballard på vegne av marinen ved bruk av fjernstyrte kjøretøy (ROV).

Kongressen har gitt mandat til at den amerikanske marinen anser atomkraft som et alternativ på alle store overflatekampanter (kryssere, destroyere ) og amfibiske angrepsskip . Hvis det viser seg å være kostnadseffektivt i en livssykluskostnadsanalyse under analysen av alternativer (AoA) -fasen av den foreløpige konstruksjonen av skip, kan nye skipsklasser (f.eks. CG (X)) fortsette med kjernefysisk fremdrift.

Kraftverk

Nåværende amerikanske marinreaktorer er alle trykkvannsreaktorer, som er identiske med PWR kommersielle reaktorer som produserer elektrisitet, bortsett fra at:

  • De har en høy effekttetthet i et lite volum og kjører enten på lavanriket uran (som noen franske og kinesiske ubåter) eller på sterkt beriket uran (> 20% U-235, nåværende amerikanske ubåter bruker drivstoff beriket til minst 93 %)
  • De har lange kjerneliv, slik at tanking bare er nødvendig etter 10 eller flere år, og nye kjerner er designet for å vare 25 år i bærere og 10–33 år i ubåter,
  • Designet muliggjør et kompakt trykkbeholder samtidig som sikkerheten opprettholdes.

Langt kjerneliv er muliggjort av høy uranberikelse og ved å inkludere et " brennbart nøytrongift ", som gradvis tømmes etter hvert som ikke-brennbare giftstoffer som fisjonprodukter og aktinider akkumuleres. Tapet av brennbar gift motvirker dannelsen av ikke-brennbare giftstoffer og resulterer i stabil langsiktig drivstoffeffektivitet .

Langsiktig integritet av det kompakte reaktortrykkbeholderen opprettholdes ved å tilveiebringe et internt nøytronskjerm. (Dette er i motsetning til tidlige sovjetiske sivile PWR -design der sprøhet oppstår på grunn av nøytronbombardement av et veldig smalt trykkbeholder.)

Reaktorstørrelser varierer opp til ~ 500  MWt (ca. 165 MWe) i de større ubåtene og overflateskipene. De franske ubåtene i Rubis -klassen har en 48 MW reaktor som ikke trenger å fylle bensin på 30 år.

Atomflåtene i USA, Storbritannia og Russland er avhengige av fremdrift av dampturbiner. De av franskmennene og kineserne bruker turbinen til å generere elektrisitet til fremdrift. De fleste russiske ubåter så vel som alle amerikanske overflateskip siden Enterprise drives av to eller flere reaktorer. Amerikanske, britiske, franske, kinesiske og indiske ubåter drives av en.

Avvikling av atomdrevne ubåter har blitt en stor oppgave for amerikanske og russiske mariner. Etter tømming er amerikansk praksis å kutte reaktorseksjonen fra fartøyet for deponering i grunne nedgravninger som lavt avfall (se Ship-Submarine recycling program ).

Atomreaktorer i den amerikanske marinen

Ytterligere informasjon: Liste over amerikanske marinreaktorer

Se også

Referanser

Eksterne linker