46 ° 33'54,8 дюйма с.ш. 119 ° 31'09,7 дюйма з.д. / 46,565222 ° с.ш. 119,519361 ° з.д. / 46,565222; -119,519361
Военно-морские реакторы США — это ядерные реакторы, используемые ВМС США на борту некоторых кораблей для генерации пара , используемого для производства энергии для движения , электроэнергии , катапультирования самолетов на авианосцах и нескольких второстепенных целей. Такие военно-морские ядерные реакторы имеют полную энергетическую установку, связанную с ними. Все введенные в эксплуатацию подводные лодки и суперавианосцы ВМС США , построенные с 1975 года, являются ядерными , а последний обычный авианосец, USS Kitty Hawk , был выведен из эксплуатации в мае 2009 года. ВМС США также имели девять атомных крейсеров с такими реакторами, но с тех пор они также были выведены из эксплуатации.
Реакторы проектируются рядом подрядчиков, [ кто? ] затем разрабатываются и испытываются на одном из нескольких объектов, принадлежащих Министерству энергетики и эксплуатируемых генеральным подрядчиком: Лаборатория атомной энергетики Беттиса в Уэст-Миффлине, Пенсильвания, и связанный с ней Военно-морской реакторный завод в Айдахо , а также Лаборатория атомной энергетики Кноллса в Нискаюне, Нью-Йорк , и связанный с ней участок Кессельринга в Уэст-Милтоне, Нью-Йорк , все под управлением офиса Военно-морских реакторов . Иногда на Военно-морском реакторном заводе, Кессельринге и Виндзоре (в Коннектикуте ) строились полномасштабные прототипы атомных установок для испытания ядерных установок, которые эксплуатировались в течение многих лет для подготовки моряков, имеющих ядерную квалификацию.
Каждой конструкции реактора присваивается трехбуквенное обозначение, состоящее из:
Например, реактор S9G представляет собой подводную лодку ( S ), реактор девятого поколения ( 9 ), разработанный компанией General Electric ( G ).
Концептуальный анализ атомного морского движения начался в 1940-х годах. Исследования по разработке ядерных реакторов для ВМФ проводились в Лаборатории атомной энергетики Беттиса в Уэст-Миффлине, штат Пенсильвания, начиная с 1948 года. Под многолетним руководством адмирала Хаймана Г. Риковера первая испытательная реакторная установка, прототип , названный S1W , была запущена в США в 1953 году на Военно-морском реакторном комплексе в Айдахо . Лаборатория Беттиса и Военно-морской реакторный комплекс изначально и в течение многих десятилетий эксплуатировались компанией Westinghouse . Первое атомное судно, подводная лодка USS Nautilus , вышла в море в 1955 году. USS Nautilus ознаменовала начало перехода подводных лодок от относительно медленных и малой дальности обычных подводных лодок к тем, которые способны поддерживать скорость 20–25 узлов (37–46 км/ч; 23–29 миль/ч) под водой в течение нескольких недель подряд.
Большая часть ранних разработок морских реакторов была выполнена на объекте Naval Reactors Facility в кампусе Айдахской национальной лаборатории (INL, ранее INEL). USS Nautilus был оснащен реактором S2W , а экипаж проходил обучение на наземном реакторе S1W в INL.
Вторая атомная подводная лодка была USS Seawolf , которая изначально была оснащена реактором S2G с натриевым охлаждением , и поддерживалась наземным реактором S1G на площадке Кессельринга под управлением Лаборатории атомной энергетики Кноллса, эксплуатируемой General Electric . Запасной S2G также был построен, но никогда не использовался.
USS Seawolf страдал от проблем с перегревателем, в результате чего USS Nautilus показал гораздо более высокую производительность. Это и риски, связанные с жидким натрием в случае аварии на море, заставили адмирала Риковера выбрать реактор с водой под давлением (PWR) в качестве стандартного типа военно-морского реактора США. S2G был снят с USS Seawolf и заменен реактором S2Wa , используя компоненты из запасного S2W, который был частью программы USS Nautilus . Все последующие военно-морские реакторы США были PWR, в то время как советский флот использовал в основном PWR, но также использовал свинцово-висмутовые жидкометаллические реакторы (LMFR) трех типов на восьми подводных лодках: K-27 и семичленный класс Alfa .
Опыт с USS Nautilus привел к параллельной разработке дальнейших подводных лодок ( класса Skate ), оснащенных одним реактором, и авианосца USS Enterprise , оснащенного восемью реакторными установками A2W в 1960 году. Крейсер USS Long Beach , спущенный на воду в 1961 году, был оснащен двумя реакторными установками C1W . USS Enterprise оставался в строю 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) американских военно-морских ядерных реакторов, хотя и не всех из них. После первоначального строительства были проведены некоторые инженерные испытания, а прототипы использовались для обучения моряков, имеющих ядерную квалификацию, в течение многих лет после этого. Например, прототип A1W на Naval Reactors Facility привел к разработке реакторов A2W, используемых на USS Enterprise . К 1962 году в составе ВМС США было 26 действующих атомных подводных лодок 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 шло раздельно.
После кораблей класса Skate разработка реакторов продолжилась, и в США Westinghouse и General Electric построили одну серию стандартизированных конструкций , с одним реактором для каждого судна. Rolls-Royce построила аналогичные блоки, такие как PWR1 для подводных лодок Королевского флота , а затем усовершенствовала конструкцию до PWR2. Было построено множество подводных лодок с реакторной установкой S5W .
В конце Холодной войны в 1989 году насчитывалось более 400 атомных подводных лодок, находящихся в эксплуатации или в стадии строительства. Около 250 из этих подводных лодок сейчас списаны, а заказы на некоторые отменены из-за программ сокращения вооружений. У ВМС России и ВМС США было более сотни таких лодок, у Великобритании и Франции — менее двадцати, а у Китая — шесть. Общее количество на сегодняшний день составляет около 160.
Соединенные Штаты являются основным флотом с атомными авианосцами (10), в то время как у России есть атомные крейсеры. У России есть восемь атомных ледоколов, находящихся в эксплуатации или строящихся. С момента своего создания в 1948 году ядерная программа ВМС США разработала 27 различных конструкций установок, установила их на 210 атомных судах, ввела в эксплуатацию 500 активных зон реакторов и накопила более 5400 реакторо-лет эксплуатации и 128 000 000 миль безопасного прохождения. Кроме того, 98 атомных подводных лодок и шесть атомных крейсеров были утилизированы. ВМС США никогда не раскрывали информацию об аварии реактора, [1] [2], но потерпели по крайней мере одну аварию с потерей охладителя на USS Guardfish . [3]
Все девять атомных крейсеров ВМС США (CGN) в настоящее время вычеркнуты из Военно-морского регистра судов , а те, которые еще не были списаны путем переработки, должны быть переработаны. Хотя аварии реакторов не потопили ни одного корабля или подводной лодки ВМС США, две атомные подводные лодки, USS Thresher и USS Scorpion, были потеряны в море. Состояние этих реакторов не было публично обнародовано, хотя оба крушения были исследованы Робертом Баллардом от имени ВМС с использованием дистанционно управляемых аппаратов (ROV). [ необходима цитата ]
Конгресс постановил, что ВМС США должны рассматривать ядерную энергетику как вариант для всех крупных надводных боевых кораблей (крейсеров, эсминцев ) и десантных кораблей . Если будет доказана экономическая эффективность в анализе стоимости жизненного цикла на этапе анализа альтернатив (AoA) предварительного проектирования корабля, новые классы кораблей (например, CG(X)) могут перейти на ядерную тягу.
Все современные военно-морские реакторы США представляют собой реакторы с водой под давлением [4] , которые идентичны коммерческим реакторам PWR, вырабатывающим электроэнергию, за исключением того, что:
Длительный срок службы активной зоны достигается за счет высокого обогащения урана и включения « сгораемого нейтронного яда », который постепенно истощается по мере накопления несгораемых ядов, таких как продукты деления и актиниды . Потеря сгораемого яда уравновешивает создание несгораемых ядов и приводит к стабильной долгосрочной эффективности использования топлива .
Долгосрочная целостность компактного корпуса реактора высокого давления поддерживается за счет использования внутренней нейтронной защиты. (Это контрастирует с ранними советскими гражданскими конструкциями PWR, где охрупчивание происходит из-за нейтронной бомбардировки очень узкого корпуса высокого давления.)
Мощность реактора на более крупных подводных лодках и надводных кораблях достигает ~500 МВт (около 165 МВт). Французские подводные лодки класса Rubis имеют реактор мощностью 48 МВт, который не нуждается в дозаправке в течение 30 лет.
Ядерные флоты США, Великобритании и Российской Федерации используют паровые турбины. Французские и китайские используют турбины для выработки электроэнергии для движения. Большинство российских подводных лодок, а также все надводные корабли США, начиная с Enterprise, оснащены двумя или более реакторами. Американские, британские, французские, китайские и индийские подводные лодки оснащены одним реактором.
Утилизация атомных подводных лодок стала важной задачей для американских и российских военно-морских сил. [6] После выгрузки топлива в США принято отрезание реакторной секции от судна для утилизации путем неглубокого захоронения в качестве низкоактивных отходов (см. Программу утилизации кораблей и подводных лодок ).
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )