Реактор A2W

Реактор A2W — это военно-морской ядерный реактор, используемый ВМС США для выработки электроэнергии и приведения в движение военных кораблей . Обозначение A2W означает:

• A = авианосца Платформа
• 2 = Ядро второго поколения , разработанное подрядчиком
• W = Westinghouse была дизайнером по контракту.

История

Этот ядерный реактор использовался на первом в мире атомном авианосце USS Enterprise (CVN-65) . Каждая из четырех двигательных установок на «Энтерпрайзе» содержала по два реактора, пронумерованных в зависимости от вала, который они приводили в действие: 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B и 4A-4B. Каждая двигательная установка была способна работать на одной реакторной установке в большей части диапазона мощности, необходимого для движения корабля на скорости более 33 узлов (60 км/ч). Оба реактора должны были быть включены, чтобы одновременно обеспечить максимальную скорость корабля и возможность запуска самолета.

Конструкция и работа

Реакторы представляют собой водо-водяные реакторы , работающие на высокообогащенном уране-235 . Легкая вода используется как в качестве замедлителя нейтронов, так и в качестве теплоносителя реактора. Гафниевые стержни управления используются для управления работой реактора. Извлечение стержней на расчетную высоту позволяет реактору достичь критичности — точки, в которой реакции ядерного деления достигают самоподдерживающегося уровня. После этого поток пара (от парогенераторов) регулирует мощность реактора, как описано ниже. Стержни управления «вдвигаются» или выдвигаются для регулирования средней температуры теплоносителя или опускаются на дно корпуса реактора для остановки реактора — либо это делается медленно и контролируемо, либо быстро опускается во время так называемого аварийного останова , чтобы немедленно закрыть реактор. Реактор отключился в аварийной ситуации.

Большая часть регулирования мощности реактора во время установившейся работы происходит за счет отрицательного температурного коэффициента охлаждающей воды. Мощность реактора определяется мгновенной скоростью событий деления, происходящих в топливе. Когда вода нагревается, она расширяется и становится менее плотной, что обеспечивает меньшее количество молекул в объеме для замедления нейтронов , следовательно, меньшее количество нейтронов замедляется до необходимой тепловой энергии для поддержания теплового деления. И наоборот, когда температура теплоносителя снижается, его плотность увеличивается и большее количество нейтронов достигает необходимой тепловой энергии, увеличивая количество делений в единицу времени, создавая больше тепла. Это позволяет «потреблению пара» контролировать мощность реактора, требуя небольшого вмешательства со стороны оператора реактора для изменения мощности, необходимой для работы корабля.

Горячая вода из реакторов направляется по большим трубам в теплообменники, называемые парогенераторами. Здесь тепло от находящейся под давлением перегретой воды-теплоносителя реактора передается через стенки труб воде, подаваемой в парогенераторы из отдельной системы питания. После того, как теплоноситель реактора отдал свое тепло в парогенераторах, он возвращается с помощью больших электрических насосов (четыре на реактор) в реакторы для повторения цикла.

Насыщенный пар подается от каждого парогенератора в общий коллектор, откуда пар затем направляется к главному двигателю, электрогенераторам, катапультной системе самолета и различным вспомогательным устройствам. Есть две основные силовые турбины: одна турбина высокого давления и одна турбина низкого давления, между которыми установлен влагоотделитель. Основная силовая турбина низкого давления является двусторонней, при этом пар поступает в центр и разделяется на два потока при попадании в колеса турбины, расширяясь и отдавая при этом свою энергию, заставляя турбину вращаться с высокой скоростью. . Главный вал входит в редуктор, в котором высокая скорость вращения вала турбины снижается до полезной скорости поворота для приведения корабля в движение. Отработавший пар от главного двигателя и других вспомогательных агрегатов поступает в конденсаторы , где охлаждается до жидкой воды и возвращается в систему питания.