46°33′54.8″N 119°31′09.7″O / 46.565222°N 119.519361°W / 46.565222; -119.519361
Los reactores navales de los Estados Unidos son reactores nucleares utilizados por la Armada de los Estados Unidos a bordo de ciertos barcos para generar el vapor que se utiliza para producir energía para propulsión , energía eléctrica , catapultar aviones en portaaviones y algunos usos menores. Dichos reactores nucleares navales tienen una planta de energía completa asociada a ellos. Todos los submarinos y superportaaviones comisionados por la Armada de los Estados Unidos construidos desde 1975 son de propulsión nuclear , y el último portaaviones convencional, el USS Kitty Hawk , fue dado de baja en mayo de 2009. La Armada de los Estados Unidos también tenía nueve cruceros de propulsión nuclear con tales reactores, pero desde entonces también han sido dados de baja.
Los reactores son diseñados por varios contratistas, [ ¿quién? ] luego desarrollados y probados en una de varias instalaciones propiedad del Departamento de Energía y operadas por el contratista principal: Bettis Atomic Power Laboratory en West Mifflin, Pensilvania y su Instalación de Reactores Navales asociada en Idaho , y Knolls Atomic Power Laboratory en Niskayuna, Nueva York y su sitio asociado Kesselring en West Milton, Nueva York , todos bajo la administración de la oficina de Reactores Navales . A veces hubo plantas prototipo de energía nuclear a gran escala construidas en la Instalación de Reactores Navales, Kesselring y Windsor (en Connecticut ) para probar las plantas nucleares, que estuvieron en funcionamiento durante años para entrenar a marineros calificados en energía nuclear.
A cada diseño de reactor se le asigna una designación de tres caracteres que consta de:
Por ejemplo, un reactor S9G representa un submarino ( S ), de novena generación ( 9 ), reactor diseñado por General Electric ( G ).
El análisis conceptual de la propulsión nuclear marina comenzó en la década de 1940. La investigación sobre el desarrollo de reactores nucleares para la Armada se realizó en el Laboratorio de Energía Atómica Bettis en West Mifflin, Pensilvania, a partir de 1948. Bajo el liderazgo a largo plazo del almirante Hyman G. Rickover , la primera planta de reactores de prueba, un prototipo conocido como S1W , se puso en marcha en los EE. UU. en 1953 en la Instalación de Reactores Navales en Idaho . El Laboratorio Bettis y la Instalación de Reactores Navales fueron operados inicialmente y durante muchas décadas después por Westinghouse . El primer buque de propulsión nuclear, el submarino USS Nautilus , se hizo a la mar en 1955. USS Nautilus marcó el comienzo de la transición de los submarinos de submarinos convencionales relativamente lentos y de corto alcance a los capaces de mantener 20-25 nudos (37-46 km/h; 23-29 mph) sumergidos durante semanas seguidas.
Gran parte del trabajo inicial de desarrollo de los reactores navales se realizó en la Instalación de Reactores Navales del campus del Laboratorio Nacional de Idaho (INL, anteriormente INEL). El USS Nautilus estaba propulsado por el reactor S2W y la tripulación recibió formación sobre el reactor terrestre S1W en el INL.
El segundo submarino nuclear fue el USS Seawolf , que inicialmente estaba propulsado por un reactor S2G refrigerado por sodio y respaldado por el reactor terrestre S1G en el sitio de Kesselring bajo el Laboratorio de Energía Atómica de Knolls operado por General Electric . También se construyó un S2G de repuesto, pero nunca se usó.
El USS Seawolf estuvo plagado de problemas con el sobrecalentador, con el resultado de que el USS Nautilus ofreció un rendimiento muy superior. Esto y los riesgos que planteaba el sodio líquido en caso de un accidente en el mar llevaron al almirante Rickover a seleccionar el reactor de agua presurizada (PWR) como el tipo de reactor naval estadounidense estándar. El S2G fue retirado del USS Seawolf y reemplazado por el reactor S2Wa , utilizando componentes del S2W de repuesto que formaba parte del programa USS Nautilus . Todos los reactores navales estadounidenses posteriores han sido PWR, mientras que la Armada soviética utilizó principalmente PWR, pero también utilizó reactores refrigerados por metal líquido (LMFR) refrigerados por plomo-bismuto de tres tipos en ocho submarinos: K-27 y la clase Alfa de siete miembros .
La experiencia con el USS Nautilus condujo al desarrollo paralelo de otros submarinos ( clase Skate ), propulsados por reactores individuales, y de un portaaviones , el USS Enterprise , propulsado por ocho unidades de reactor A2W en 1960. Un crucero, el USS Long Beach , le siguió en 1961 y estaba propulsado por dos unidades de reactor C1W . El USS Enterprise permaneció en servicio durante más de 50 años y fue desactivado en 2012.
Las plantas prototipo a escala real en tierra en Idaho, Nueva York y Connecticut precedieron al desarrollo de varios tipos (generaciones) de reactores nucleares navales de EE. UU., aunque no todos. Después de la construcción inicial, se realizaron algunas pruebas de ingeniería y los prototipos se utilizaron para entrenar a marineros calificados en energía nuclear durante muchos años después. Por ejemplo, el prototipo A1W en la Instalación de Reactores Navales condujo al desarrollo de los reactores A2W utilizados en el USS Enterprise . En 1962, la Armada de EE. UU. tenía 26 submarinos nucleares operativos y 30 en construcción. La energía nuclear había revolucionado la Armada de EE. UU.
La tecnología se compartió con el Reino Unido, mientras que el desarrollo tecnológico en Francia, China y la Unión Soviética se realizó por separado.
Después de los buques de la clase Skate , se continuó con el desarrollo de reactores y en los EE. UU. se construyó una única serie de diseños estandarizados, tanto por parte de Westinghouse como de General Electric, con un reactor para cada buque. Rolls-Royce construyó unidades similares al PWR1 para submarinos de la Marina Real Británica y luego desarrolló el diseño hasta el PWR2. Se construyeron numerosos submarinos con una planta de reactor S5W .
Al final de la Guerra Fría , en 1989, había más de 400 submarinos de propulsión nuclear en funcionamiento o en construcción. Unos 250 de estos submarinos han sido desguazados y algunos pedidos se cancelaron debido a los programas de reducción de armamentos. La Armada rusa y la Armada de los Estados Unidos tenían más de cien cada una, mientras que la del Reino Unido y Francia tenían menos de veinte cada una y China seis. El total actual es de unos 160.
Estados Unidos es la principal armada con portaaviones de propulsión nuclear (10), mientras que Rusia tiene cruceros de propulsión nuclear. Rusia tiene ocho rompehielos nucleares en servicio o en construcción. Desde su inicio en 1948, el programa nuclear de la Armada de los EE. UU. ha desarrollado 27 diseños de plantas diferentes, los ha instalado en 210 barcos de propulsión nuclear, ha puesto en funcionamiento 500 núcleos de reactor y ha acumulado más de 5400 años de reactor en funcionamiento y 128 000 000 de millas navegadas de forma segura. Además, se han reciclado 98 submarinos nucleares y seis cruceros nucleares. La Armada de los EE. UU. nunca ha revelado un accidente de reactor, [1] [2] pero ha sufrido al menos un accidente por pérdida de refrigerante, en el USS Guardfish . [3]
Los nueve cruceros de propulsión nuclear (CGN) de la Armada de los EE. UU. han sido eliminados del Registro de Buques Navales , y está previsto que los que aún no hayan sido desguazados mediante reciclaje sean reciclados. Si bien los accidentes de reactores no han hundido ningún buque o submarino de la Armada de los EE. UU., dos submarinos de propulsión nuclear, el USS Thresher y el USS Scorpion, se perdieron en el mar. El estado de estos reactores no se ha hecho público, aunque Robert Ballard ha investigado ambos naufragios en nombre de la Armada utilizando vehículos operados a distancia (ROV). [ cita requerida ]
El Congreso ha ordenado que la Armada de los Estados Unidos considere la energía nuclear como una opción en todos los grandes buques de combate de superficie (cruceros, destructores ) y buques de asalto anfibio . Si se demuestra que es rentable en un análisis de costos del ciclo de vida durante la fase de Análisis de alternativas (AoA) del diseño preliminar del buque, las nuevas clases de buques (por ejemplo, CG(X)) podrían proceder con propulsión nuclear.
Los reactores navales estadounidenses actuales son todos reactores de agua presurizada, [4] que son idénticos a los reactores comerciales PWR que producen electricidad, excepto que:
La larga vida útil del núcleo se logra gracias al alto enriquecimiento de uranio y a la incorporación de un " veneno neutrónico combustible ", que se agota progresivamente a medida que se acumulan venenos no combustibles, como los productos de fisión y los actínidos . La pérdida de veneno combustible contrarresta la creación de venenos no combustibles y da como resultado una eficiencia de combustible estable a largo plazo .
La integridad a largo plazo del recipiente de presión compacto del reactor se mantiene mediante la provisión de un escudo interno de neutrones. (Esto contrasta con los primeros diseños de reactores de agua a presión civiles soviéticos, en los que la fragilización se produce debido al bombardeo de neutrones de un recipiente de presión muy estrecho).
Los reactores de mayor tamaño pueden alcanzar hasta ~500 MWt (unos 165 MWe) en los submarinos y buques de superficie más grandes. Los submarinos franceses de la clase Rubis tienen un reactor de 48 MW que no necesita reabastecimiento durante 30 años.
Las armadas nucleares de los Estados Unidos, el Reino Unido y la Federación Rusa utilizan turbinas de vapor para su propulsión. Las de Francia y China utilizan turbinas para generar electricidad para su propulsión. La mayoría de los submarinos rusos, así como todos los buques de superficie estadounidenses desde el Enterprise, están propulsados por dos o más reactores. Los submarinos estadounidenses, británicos, franceses, chinos e indios están propulsados por uno.
El desmantelamiento de submarinos de propulsión nuclear se ha convertido en una tarea importante para las armadas estadounidense y rusa. [6] Después de desabastecerlos, la práctica estadounidense es cortar la sección del reactor del buque para desecharlo en un entierro en tierra poco profunda como residuo de bajo nivel (véase el Programa de Reciclaje de Buques y Submarinos ).
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