United States Marine Reaktoren – Wikipedia
Koordinaten: 46 ° 33’54.8 ” N. 119 ° 31’09.7 ” W./.46,565222 ° N 119,519361 ° W./. 46,565222; -119,519361
United States Marine Reaktoren sind Kernreaktoren, die von der United States Navy an Bord bestimmter Schiffe verwendet werden, um den Dampf zu erzeugen, der zur Erzeugung von Antriebskraft, elektrischer Energie, Katapultierung von Flugzeugen in Flugzeugträgern und einigen kleineren Verwendungen verwendet wird. Mit solchen Marine-Kernreaktoren ist ein komplettes Kraftwerk verbunden. Alle U-Boote und Superträger der US Navy, die seit 1975 gebaut wurden, werden von solchen Reaktoren mit Atomkraft betrieben. In der US-Marine gibt es seit dem letzten konventionellen Träger, der USS, keine in Auftrag gegebenen konventionellen (nicht nuklearen) U-Boote oder Flugzeugträger mehr Kitty Hawkwurde im Mai 2009 außer Dienst gestellt. Die US-Marine hatte neun Kreuzer mit Atomantrieb und solchen Reaktoren, die jedoch inzwischen außer Dienst gestellt wurden. Reaktoren werden von einer Vielzahl von Auftragnehmern entworfen,[who?] Anschließend entwickelt und getestet in einer von mehreren staatlichen (Energieministerien) Einrichtungen, die von Hauptauftragnehmern betrieben werden: dem Bettis Atomic Power Laboratory in West Mifflin, Pennsylvania, und der dazugehörigen Naval Reactors Facility in Idaho sowie dem Knolls Atomic Power Laboratory in Niskayuna, New York und der dazugehörige Kesselring-Standort in West Milton, New York, alle unter der Leitung des Büros von Naval Reactors. Manchmal wurden in der Naval Reactors Facility, in Kesselring und in Windsor (in Connecticut) Prototypenanlagen mit Atomantrieb in Originalgröße gebaut, um die Kernkraftwerke zu testen, die jahrelang betrieben wurden, um nuklear qualifizierte Seeleute auszubilden.
Reaktorbezeichnungen[edit]
Jedes Reaktordesign erhält eine dreistellige Bezeichnung, bestehend aus:
Zum Beispiel repräsentiert ein S9G-Reaktor ein U-Boot (S.), neunte Generation (9), Von General Electric entworfener Reaktor (G).
Geschichte[edit]
Die konzeptionelle Analyse des nuklearen Schiffsantriebs begann in den 1940er Jahren. Die Forschung zur Entwicklung von Kernreaktoren für die Marine wurde ab 1948 im Bettis Atomic Power Laboratory in West Mifflin, Pennsylvania, durchgeführt. Unter der langfristigen Leitung von Admiral Hyman G. Rickover, der ersten Testreaktoranlage, wurde ein Prototyp namens S1W 1953 in den USA in der Naval Reactors Facility in Idaho gegründet. Das Bettis Laboratory und die Naval Reactors Facility wurden ursprünglich und viele Jahrzehnte später von Westinghouse betrieben. Das erste Atomschiff, das U-Boot USS Nautilus, 1955 in See gestochen. USS Nautilus markierte den Beginn des Übergangs von U-Booten von relativ langsamen und kurzreichweitigen konventionellen U-Booten zu U-Booten, die wochenlang untergetaucht 20 bis 25 Knoten (37 bis 46 km / h) aushalten konnten.
Ein Großteil der frühen Entwicklungsarbeiten an Schiffsreaktoren wurde in der Einrichtung für Schiffsreaktoren auf dem Campus des Idaho National Laboratory (INL, zuvor INEL) durchgeführt. USS Nautilus wurde vom S2W-Reaktor angetrieben, und die Besatzung wurde am landgestützten S1W-Reaktor bei INL geschult.
Das zweite Atom-U-Boot war USS Seewolf, das ursprünglich von einem natriumgekühlten S2G-Reaktor angetrieben und vom landgestützten S1G-Reaktor am Standort Kesselring unter dem von General Electric betriebenen Knolls Atomic Power Laboratory unterstützt wurde. Ein Ersatz-S2G wurde ebenfalls gebaut, aber nie benutzt.
USS Seewolf wurde von Überhitzerproblemen geplagt, mit dem Ergebnis, dass USS Nautilus lieferte weit überlegene Leistung. Dies und die Risiken von flüssigem Natrium im Falle eines Unfalls auf See veranlassten Admiral Rickover, den Druckwasserreaktor (PWR) als Standardtyp für US-Marine-Reaktoren zu wählen. Das S2G wurde aus der USS entfernt Seewolf und durch den S2Wa-Reaktor ersetzt, wobei Komponenten aus dem Ersatz-S2W verwendet wurden, der Teil der USS war Nautilus Programm. Alle nachfolgenden US-Marinereaktoren waren PWRs, während die sowjetische Marine hauptsächlich PWRs verwendete, aber auch Blei-Wismut-gekühlte flüssigmetallgekühlte Reaktoren (LMFR) von drei Typen in acht U-Booten verwendete: K-27 und die siebenköpfige Alfa-Klasse.
Erfahrung mit USS Nautilus führte zur parallelen Weiterentwicklung von (SchlittschuhU-Boote der Klasse), angetrieben von einzelnen Reaktoren, und einem Flugzeugträger, USS Unternehmen, angetrieben von acht A2W-Reaktoreinheiten im Jahr 1960. Ein Kreuzer, USS Langer Strand, folgte 1961 und wurde von zwei C1W-Reaktoreinheiten angetrieben. USS Unternehmen blieb über 50 Jahre im Dienst und wurde 2012 inaktiviert.
Landgestützte Prototypenanlagen in vollem Umfang in Idaho, New York und Connecticut gingen der Entwicklung mehrerer Arten (Generationen) von US-Marine-Kernreaktoren voraus, wenn auch nicht allen. Nach dem ersten Bau wurden einige technische Tests durchgeführt und die Prototypen wurden verwendet, um nuklear qualifizierte Seeleute für viele Jahre danach auszubilden. Beispielsweise führte der A1W-Prototyp in der Naval Reactors Facility zur Entwicklung von A2W-Reaktoren, die in der USS eingesetzt werden Unternehmen. Bis 1962 hatte die US-Marine 26 Atom-U-Boote in Betrieb und 30 im Bau. Die Atomkraft hatte die US-Marine revolutioniert.
Die Technologie wurde mit dem Vereinigten Königreich geteilt, während die technologische Entwicklung in Frankreich, China und der Sowjetunion getrennt verlief.
Nach dem SchlittschuhSchiffe der Klasse, die Reaktorentwicklung wurde fortgesetzt, und in den USA wurde sowohl von Westinghouse als auch von General Electric eine einzige Reihe standardisierter Konstruktionen gebaut, wobei ein Reaktor jedes Schiff mit Strom versorgte. Rolls Royce baute ähnliche Einheiten für U-Boote der Royal Navy und entwickelte das Design dann weiter zum PWR-2. Zahlreiche U-Boote mit einer S5W-Reaktoranlage wurden gebaut.
Am Ende des Kalten Krieges 1989 waren über 400 U-Boote mit Atomantrieb in Betrieb oder wurden gebaut. Etwa 250 dieser U-Boote wurden inzwischen verschrottet und einige auf Bestellung aufgrund von Waffenreduktionsprogrammen storniert. Die russische Marine und die US-Marine hatten jeweils über einhundert, das Vereinigte Königreich und Frankreich jeweils weniger als zwanzig und China sechs. Die Summe beträgt heute etwa 160.
Die Vereinigten Staaten sind die Hauptmarine mit Flugzeugträgern mit Atomantrieb (10), während Russland Kreuzer mit Atomantrieb hat. Russland hat acht nukleare Eisbrecher im Einsatz oder im Bau. Seit seiner Gründung im Jahr 1948 hat das Nuklearprogramm der US Navy 27 verschiedene Anlagendesigns entwickelt, diese in 210 Schiffen mit Atomantrieb installiert, 500 Reaktorkerne in Betrieb genommen und über 5.400 Reaktorjahre in Betrieb genommen und 128.000.000 Meilen sicher gedämpft. Zusätzlich wurden 98 Atom-U-Boote und sechs Atomkreuzer recycelt. Die US Navy hat noch nie einen Reaktorunfall erlebt.[1][2]
Beachten Sie, dass alle neun Nuklearkreuzer der US Navy (CGN) inzwischen aus dem Schiffsregister gestrichen wurden und diejenigen, die noch nicht durch Recycling verschrottet wurden, recycelt werden sollen. Während Reaktorunfälle keine Schiffe oder U-Boote der US Navy versenkt haben, sind zwei U-Boote mit Atomantrieb, USS Dreschmaschine und USS Skorpion wurden auf See verloren. Der Zustand dieser Reaktoren wurde nicht öffentlich bekannt gegeben, obwohl beide Wracks von Robert Ballard im Auftrag der Marine mit ferngesteuerten Fahrzeugen (ROVs) untersucht wurden.
Der Kongress hat angeordnet, dass die US-Marine die Kernenergie als Option für alle großflächigen Kombattanten (Kreuzer, Zerstörer) und amphibischen Angriffsschiffe betrachtet. Wenn sich in einer Lebenszykluskostenanalyse während der Phase der Analyse von Alternativen (AoA) des vorläufigen Schiffsentwurfs als kosteneffektiv erwiesen hat, könnten neue Schiffsklassen (z. B. CG (X)) mit nuklearem Antrieb fortfahren.
Kraftwerke[edit]
Gegenwärtige US-Schiffsreaktoren sind alle Druckwasserreaktoren, die mit kommerziellen PWR-Reaktoren zur Stromerzeugung identisch sind, mit der Ausnahme, dass:
- Sie haben eine hohe Leistungsdichte bei geringem Volumen und werden entweder mit schwach angereichertem Uran (wie einige französische und chinesische U-Boote) oder mit hoch angereichertem Uran (> 20% U-235) betrieben. Derzeitige US-U-Boote verwenden Kraftstoff, der mit mindestens 93 angereichert ist %)[3]
- Sie haben eine lange Lebensdauer, so dass das Auftanken erst nach 10 oder mehr Jahren erforderlich ist, und neue Kerne sind für eine Lebensdauer von 25 Jahren in Trägern und 10 bis 33 Jahren in U-Booten ausgelegt.
- Das Design ermöglicht einen kompakten Druckbehälter bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit.[clarification needed]
Eine lange Lebensdauer des Kerns wird durch eine hohe Urananreicherung und durch den Einbau eines “brennbaren Neutronengiftes” ermöglicht, das zunehmend erschöpft wird, wenn sich nicht brennbare Gifte wie Spaltprodukte und Aktiniden ansammeln. Der Verlust von brennbarem Gift wirkt der Entstehung nicht brennbarer Gifte entgegen und führt zu einer stabilen langfristigen Kraftstoffeffizienz.
Die Langzeitintegrität des Druckbehälters des kompakten Reaktors wird durch die Bereitstellung einer internen Neutronenabschirmung aufrechterhalten. (Dies steht im Gegensatz zu frühen sowjetischen zivilen PWR-Konstruktionen, bei denen Versprödung aufgrund des Neutronenbeschusses eines sehr engen Druckbehälters auftritt.)
Die Reaktorgrößen reichen in den größeren U-Booten und Überwasserschiffen bis zu ~ 500 MWt (ca. 165 MWe). Die Franzosen RubisU-Boote der Klasse haben einen 48-MW-Reaktor, der 30 Jahre lang nicht betankt werden muss.
Die Nuklearmarinen der Russischen Föderation, der Vereinigten Staaten und des Vereinigten Königreichs sind auf den Antrieb von Dampfturbinen angewiesen. Die Franzosen und Chinesen nutzen die Turbine zur Stromerzeugung. Die meisten russischen U-Boote sowie alle US-Überwasserschiffe seitdem Unternehmen werden von zwei oder mehr Reaktoren angetrieben. US-, britische, französische, chinesische und indische U-Boote werden von einem angetrieben.
Die Stilllegung von U-Booten mit Atomantrieb ist zu einer Hauptaufgabe der amerikanischen und russischen Marine geworden.[citation needed] Nach dem Entleeren besteht die US-Praxis darin, den Reaktorabschnitt aus dem Schiff zur Entsorgung in Flachlandbestattungen als schwach belasteten Abfall zu trennen (siehe Recyclingprogramm für Schiff-U-Boote).
Siehe auch[edit]
Verweise[edit]
Externe Links[edit]
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