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 utilizado para producir energía para la propulsión , energía eléctrica , catapultar aviones en portaaviones y algunos usos menores más. Estos reactores nucleares navales tienen asociada una central eléctrica completa. Todos los submarinos y superportaaviones de la Marina de los EE. UU. construidos desde 1975 son de propulsión nuclear , y el último portaaviones convencional, el USS Kitty Hawk , fue desmantelado en mayo de 2009. La Marina de los EE. UU. también tenía nueve cruceros de propulsión nuclear con tales reactores, pero desde entonces han sido desmantelados. también.
Los reactores son diseñados por una variedad de contratistas, [ ¿quién? ] luego se desarrolló y probó en una de varias instalaciones propiedad del Departamento de Energía y operadas por el contratista principal: el Laboratorio de Energía Atómica Bettis en West Mifflin, Pensilvania y su instalación de reactores navales asociada en Idaho , y el Laboratorio de Energía Atómica Knolls en Niskayuna, Nueva York y su sitio asociado de Kesselring en West Milton, Nueva York , todo bajo la dirección de la oficina de Reactores Navales . A veces se construyeron plantas prototipo de propulsión nuclear a gran escala en las Instalaciones de Reactores Navales, Kesselring y Windsor (en Connecticut ) para probar las plantas nucleares, que se operaron durante años para entrenar a marineros calificados en energía nuclear.
Cada diseño de reactor recibe una designación de tres caracteres que consta de:
Por ejemplo, un reactor S9G representa un reactor submarino ( S ), de novena generación ( 9 ), diseñado por General Electric ( G ).
El análisis conceptual de la propulsión marina nuclear se inició 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 , se construyó la primera planta de reactores de prueba, un prototipo denominado S1W . Se puso en marcha en Estados Unidos en 1953 en la Instalación de Reactores Navales de 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. El USS Nautilus marcó el comienzo de la transición de los submarinos convencionales, relativamente lentos y de corto alcance, a submarinos capaces de sostener entre 20 y 25 nudos (37-46 km/h; 23–29 mph) sumergidos durante semanas seguidas.
Gran parte del trabajo inicial de desarrollo de reactores navales se realizó en la Instalación de Reactores Navales en el campus del Laboratorio Nacional de Idaho (INL, anteriormente INEL). El USS Nautilus estaba propulsado por el reactor S2W y la tripulación recibió capacitación en el reactor terrestre S1W en INL.
El segundo submarino nuclear fue el USS Seawolf , que inicialmente estaba propulsado por un reactor S2G refrigerado por sodio y apoyado por el reactor terrestre S1G en el sitio de Kesselring bajo el Laboratorio de Energía Atómica Knolls operado por General Electric . También se construyó un S2G de repuesto, pero nunca se utilizó.
El USS Seawolf estuvo plagado de problemas de sobrecalentador, con el resultado de que el USS Nautilus entregó un rendimiento muy superior. Esto y los riesgos que plantea el sodio líquido en caso de accidente en el mar llevaron al almirante Rickover a seleccionar el reactor de agua a presión (PWR) como el tipo de reactor naval estándar de Estados Unidos. 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 enfriados por metal líquido (LMFR) refrigerados por plomo-bismuto de tres tipos en ocho submarinos: el 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 un portaaviones , el USS Enterprise , propulsado por ocho unidades de reactor A2W en 1960. Le siguió un crucero, el USS Long Beach , 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.
Plantas prototipo terrestres a gran escala en Idaho, Nueva York y Connecticut precedieron al desarrollo de varios tipos (generaciones) de reactores nucleares navales estadounidenses, 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. Por ejemplo, el prototipo A1W en la Instalación de Reactores Navales condujo al desarrollo de reactores A2W utilizados en el USS Enterprise . En 1962, la Marina de los EE. UU. tenía 26 submarinos nucleares operativos y 30 en construcción. La energía nuclear había revolucionado la Marina estadounidense.
La tecnología se compartió con el Reino Unido, mientras que el desarrollo tecnológico en Francia, China y la Unión Soviética se desarrolló por separado.
Después de las embarcaciones de clase Skate , continuó el desarrollo de reactores y en los EE. UU. Westinghouse y General Electric construyeron una única serie de diseños estandarizados , con un reactor alimentando cada embarcación. Rolls-Royce construyó unidades similares al PWR1 para los submarinos de la Royal Navy 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 operativos o en construcción. Unos 250 de estos submarinos han sido desguazados y algunos de ellos cancelados debido a programas de reducción de armas. La Armada rusa y la Armada de los Estados Unidos tenían más de cien cada una, el Reino Unido y Francia menos de veinte cada una y China seis. El total hoy es alrededor de 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 Marina de los EE. UU. ha desarrollado 27 diseños diferentes de plantas, las ha instalado en 210 buques de propulsión nuclear, ha puesto en funcionamiento 500 núcleos de reactores y ha acumulado más de 5.400 años de funcionamiento de reactores y 128.000.000 de millas recorridas con seguridad. Además, se han reciclado 98 submarinos nucleares y seis cruceros nucleares. La Marina 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 Marina de los EE. UU. han sido eliminados del Registro de Buques Navales , y aquellos que aún no han sido desguazados mediante reciclaje están programados para ser reciclados. Si bien los accidentes de reactores no han hundido ningún barco 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 ambos restos han sido investigados por Robert Ballard en nombre de la Armada utilizando vehículos operados a distancia (ROV). [ cita necesaria ]
El Congreso ha ordenado que la Marina de los EE. UU. considere la energía nuclear como una opción en todos los grandes buques 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 a presión, [4] que son idénticos a los reactores comerciales PWR que producen electricidad, excepto que:
La larga vida útil del núcleo se logra mediante un alto enriquecimiento de uranio y la incorporación de un " veneno de neutrones quemable ", que se agota progresivamente a medida que se acumulan venenos no quemables como productos de fisión y actínidos . La pérdida de veneno quemable contrarresta la creación de venenos no quemables y da como resultado una eficiencia de combustible estable a largo plazo .
La integridad a largo plazo de la vasija de presión del reactor compacto se mantiene proporcionando un escudo de neutrones interno. (Esto contrasta con los primeros diseños de PWR civiles soviéticos, donde se produce fragilización debido al bombardeo de neutrones de un recipiente a presión muy estrecho).
Los tamaños de los reactores varían hasta ~500 MWt (aproximadamente 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 repostaje durante 30 años.
Las armadas nucleares de los Estados Unidos, el Reino Unido y la Federación de Rusia dependen de la propulsión por turbinas de vapor. Los franceses y chinos utilizan la turbina para generar electricidad para la propulsión. La mayoría de los submarinos rusos, así como todos los buques de superficie estadounidenses desde el Enterprise , funcionan con dos o más reactores. Los submarinos estadounidenses, británicos, franceses, chinos e indios funcionan con uno.
El desmantelamiento de submarinos de propulsión nuclear se ha convertido en una tarea importante para las armadas estadounidense y rusa. [6] Después de la descarga de combustible, la práctica estadounidense es cortar la sección del reactor de la vasija para su eliminación en un entierro en tierra poco profunda como desechos de bajo nivel (ver el programa de reciclaje de buques y submarinos ).
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