Военно-морские реакторы США
46 ° 33'54,8 дюйма с.ш. 119 ° 31'09,7 дюйма з.д. / 46,565222 ° с.ш. 119,519361 ° з.д.
Военно-морские реакторы США — это ядерные реакторы, используемые ВМС США на борту некоторых кораблей для выработки пара , используемого для производства энергии для двигательной установки , электроэнергии , катапультирования самолетов на авианосцах и еще нескольких незначительных целей. такими корабельными ядерными реакторами связана целая энергетическая установка С ВМС США, . Все введенные в строй подводные лодки и суперавианосцы построенные с 1975 года, являются атомными , при этом последний обычный авианосец, USS Kitty Hawk , был выведен из эксплуатации в мае 2009 года. ВМС США также располагали девятью атомными крейсерами с такими реакторами, но с тех пор они были выведены из эксплуатации. также.
Реакторы проектируются различными подрядчиками, [ ВОЗ? ] затем были разработаны и испытаны на одном из нескольких объектов, принадлежащих Министерству энергетики и управляемых генеральным подрядчиком: Лаборатории атомной энергии Беттиса в Уэст-Миффлине, штат Пенсильвания , и связанной с ней военно-морской реакторной установке в Айдахо , а также Лаборатории атомной энергии Ноллса в Нискаюне, штат Нью-Йорк , и ее связанная с ним площадка Кессельринга в Уэст-Милтоне, штат Нью-Йорк , все находится под управлением офиса Naval Reactors . ) строились полномасштабные прототипы Иногда на реакторном заводе ВМФ в Кессельринге и Виндзоре (в Коннектикуте атомных установок для испытаний атомных установок, которые годами эксплуатировались для обучения моряков, имеющих ядерную квалификацию.
Обозначения реактора
[ редактировать ]Каждой конструкции реактора присвоено трехзначное обозначение, состоящее из:
- Буква типа корабля, для которого предназначен реактор («А» — авианосец , «С» — крейсер , «Д» — эсминец и «С» — подводная лодка ).
- Последовательный номер поколения
- Письмо проектировщику реактора («W» для Westinghouse , «G» для General Electric , «C» для Combustion Engineering и «B» для Bechtel )
Например, реактор S9G представляет собой реактор подводной лодки ( S ) девятого поколения ( 9 ), спроектированный General Electric ( G ).
История
[ редактировать ]Концептуальный анализ ядерных морских силовых установок начался в 1940-х годах. Исследования по разработке ядерных реакторов для ВМФ проводились в Лаборатории атомной энергии Беттиса в Вест-Миффлине, штат Пенсильвания, начиная с 1948 года. Под многолетним руководством адмирала Хаймана Г. Риковера была создана первая испытательная реакторная установка, прототип , получивший обозначение S1W . запущен в США в 1953 году на военно-морском реакторном комплексе в Айдахо . Лаборатория Беттиса и военно-морской реакторный комплекс первоначально и в течение многих десятилетий после этого эксплуатировались компанией Westinghouse . Первое атомное судно, подводная лодка USS Nautilus , вышло в море в 1955 году. USS Nautilus положил начало переходу подводных лодок от относительно медленных и малоходных обычных подводных лодок к способным развивать скорость 20–25 узлов (37–46 км/ч; 23–29 миль в час) под водой неделями.
Большая часть ранних разработок военно-морских реакторов проводилась на Реакторном заводе ВМФ на территории Национальной лаборатории Айдахо (INL, ранее INEL). USS Nautilus был оснащен реактором S2W , а экипаж проходил обучение на наземном реакторе S1W в INL.
Второй атомной подводной лодкой был USS Seawolf , который первоначально был оснащен с натриевым охлаждением реактором S2G и поддерживался наземным реактором S1G на площадке Кессельринга под Лабораторией атомной энергии Ноллса, управляемой General Electric . Запасной S2G также был построен, но так и не использовался.
Военный корабль США «Сивулф» столкнулся с проблемами с перегревателем, в результате чего военный корабль США « Наутилус» показал гораздо более высокие характеристики. Это, а также риски, связанные с жидким натрием в случае аварии на море, побудили адмирала Риковера выбрать реактор с водой под давлением (PWR) в качестве стандартного типа военно-морских реакторов США. S2G был снят с USS Seawolf и заменен реактором S2Wa с использованием компонентов запасного S2W, который был частью программы USS Nautilus . Все последующие военно-морские реакторы США были PWR, в то время как ВМФ СССР использовал в основном PWR, но также использовал свинцово-висмутовые жидкометаллические реакторы (LMFR) трех типов на восьми подводных лодках: К-27 и семиместном классе «Альфа» .
Опыт работы с USS Nautilus привел к параллельной разработке дальнейших подводных лодок ( восемью с реакторными установками в A2W класса Skate) с одиночными реакторами и авианосца USS Enterprise 1960 году крейсер USS Long Beach . В 1961 году последовал . и был оснащен двумя реакторными установками C1W . USS Enterprise находился в эксплуатации более 50 лет и был выведен из эксплуатации в 2012 году.
Полномасштабные наземные прототипные заводы в Айдахо, Нью-Йорке и Коннектикуте предшествовали разработке нескольких типов (поколений) военно-морских ядерных реакторов США, хотя и не всех. После первоначального строительства были проведены некоторые инженерные испытания, и прототипы в течение многих лет использовались для обучения моряков, имеющих квалификацию в ядерной области. Например, прототип A1W на военно-морском реакторном заводе привел к разработке реакторов A2W , используемых на авианосце USS Enterprise . К 1962 году в составе ВМС США было 26 атомных подводных лодок, находящихся в эксплуатации, и 30 строящихся. Ядерная энергетика произвела революцию в ВМС США.
Технология была передана Соединенному Королевству, в то время как технологическое развитие во Франции, Китае и Советском Союзе продолжалось отдельно.
После судов класса Skate и General Electric построили единую серию стандартизированных конструкций разработка реакторов продолжилась, и в США обе компании Westinghouse , по одному реактору на каждое судно. Компания Rolls-Royce построила агрегаты, аналогичные PWR1, для подводных лодок Королевского флота , а затем доработала конструкцию до PWR2. Было построено множество подводных лодок с реакторной установкой S5W .
К концу Холодной войны в 1989 году в эксплуатации или в стадии строительства находилось более 400 атомных подводных лодок. Около 250 из этих подводных лодок в настоящее время утилизированы, а некоторые из них отменены в связи с программами сокращения вооружений. В ВМФ России и ВМС США было более ста кораблей, в Соединенном Королевстве и Франции — менее двадцати, а в Китае — шесть. Общее количество на сегодняшний день составляет около 160.
Соединенные Штаты являются основным военно-морским флотом с атомными авианосцами (10), а у России есть атомные крейсеры. восемь атомных ледоколов В России находятся в эксплуатации или строятся . С момента своего создания в 1948 году ядерная программа ВМС США разработала 27 различных проектов установок, установила их на 210 атомных кораблях, ввела в эксплуатацию 500 активных зон реакторов, накопила более 5400 реакторо-лет и безопасно пройдено 128 000 000 миль. Кроме того, утилизировано 98 атомных подводных лодок и шесть атомных крейсеров. ВМС США никогда не заявляли об аварии на реакторе. [1] [2] но пострадал как минимум один несчастный случай с потерей охлаждающей жидкости на авианосце USS Guardfish . [3]
Все девять атомных крейсеров (CGN) ВМС США в настоящее время исключены из Регистра военно-морских судов , а те, которые еще не утилизированы путем переработки, планируется отправить на переработку. Хотя в результате аварий на реакторе не было потоплено ни одного корабля или подводной лодки ВМС США, две атомные подводные лодки, USS Thresher и USS Scorpion, погибли в море. Состояние этих реакторов не разглашалось публично, хотя оба крушения были расследованы Робертом Баллардом от имени ВМС с использованием дистанционно управляемых аппаратов (ROV). [ нужна ссылка ]
Конгресс распорядился, чтобы ВМС США рассматривали ядерную энергетику в качестве опции для всех крупных надводных боевых кораблей (крейсеров, эсминцев ) и десантных кораблей . (AoA) предварительного проекта корабля будет доказана экономическая эффективность затрат жизненного цикла Если в ходе анализа на этапе анализа альтернатив , новые классы кораблей (например, CG(X)) могут перейти к использованию ядерной силовой установки.
Электростанции
[ редактировать ]Все нынешние военно-морские реакторы США представляют собой реакторы с водой под давлением. [4] которые идентичны коммерческим реакторам PWR, производящим электроэнергию, за исключением того, что:
- Они имеют высокую удельную мощность при небольшом объеме и работают либо на низкообогащенном уране (как некоторые французские и китайские подводные лодки), либо на высокообогащенном уране (>20% U-235, нынешние подводные лодки США используют топливо, обогащенное как минимум до 93 %) [5]
- У них большой срок службы активной зоны, так что дозаправка требуется только через 10 и более лет, а новые активные зоны рассчитаны на 25 лет на авианосцах и 10–33 года на подводных лодках.
- Конструкция позволяет создать компактный сосуд под давлением, сохраняя при этом безопасность. [ нужны разъяснения ]
Длительный срок службы активной зоны обеспечивается за счет высокого обогащения урана и включения « выгорающего нейтронного поглотителя », который постепенно истощается по мере накопления негорючих поглотителей, таких как продукты деления и актиниды . Потеря горючих отравляющих веществ уравновешивает образование негорючих отравляющих веществ и приводит к стабильной долгосрочной эффективности использования топлива .
Долговременная целостность компактного корпуса реактора поддерживается за счет внутренней нейтронной защиты. (Это контрастирует с ранними советскими гражданскими проектами PWR, в которых охрупчивание происходит из-за нейтронной бомбардировки очень узкого сосуда под давлением.)
Размеры реакторов варьируются до ~ 500 МВт (около 165 МВт) на более крупных подводных лодках и надводных кораблях. Французские «Руби» подводные лодки класса оснащены реактором мощностью 48 МВт, который не требует дозаправки в течение 30 лет.
Ядерные военно-морские силы США, Великобритании и Российской Федерации полагаются на паровые турбины. Французы и китайцы используют турбину для выработки электроэнергии для движения. Большинство российских подводных лодок, а также все надводные корабли США, начиная с «Энтерпрайза», оснащены двумя или более реакторами. Подводные лодки США, Великобритании, Франции, Китая и Индии имеют один двигатель.
Утилизация атомных подводных лодок стала важнейшей задачей для американских и российских военно-морских сил. [6] После выгрузки топлива в США принято отрезать реакторную секцию от судна и отправить в неглубокое захоронение в качестве низкоактивных отходов (см. Программу утилизации кораблей и подводных лодок ).
См. также
[ редактировать ]- Список реакторов ВМС США
- Радиоизотопный термоэлектрический генератор
- Атомные крейсера ВМС США
- Атомные подводные лодки ВМС США
- Школа атомной энергетики
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Обмен эталонными показателями НАСА и ВМС – Отчет о ходе работы по обеспечению безопасности военно-морских реакторов – 15 июля 2003 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 октября 2022 года . Проверено 30 мая 2008 г.
- ^ «Размер флота» . Регистр военно-морских судов . ВМС США . Архивировано из оригинала 14 января 2016 года . Проверено 23 мая 2008 г.
- ^ Отчет: Атомная подводная лодка потерпела аварию у берегов Орегона в 1973 году.
- ^ «Информационный бюллетень о безопасности военных кораблей с ядерной силовой установкой (NPW) США» (PDF) .
- ^ Мортен Бремер Маерли (1 января 2002 г.). «Компоненты прозрачности военно-морского ядерного топлива» (PDF) . Норвежский институт международных отношений . Проверено 7 февраля 2007 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Утилизация атомных подводных лодок | НТИ» . nti.org . Проверено 25 апреля 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Информационный центр по урану предоставил некоторые оригинальные материалы для этой статьи.
