Reaktor A2W - A2W reactor

The Reaktor A2W je námořní jaderný reaktor používá Námořnictvo Spojených států poskytnout výroba elektřiny a pohon na válečné lodě. Označení A2W znamená:

Dějiny

Tento nukleární reaktor byl použit v první letadlové lodi s jaderným pohonem na světě, v USSPodnik (CVN-65). Čtyři pohonné jednotky zapnuté Podnik každý obsahoval dva reaktory, očíslované podle šachty, kterou poháněli, 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B a 4A-4B. Každé pohonné zařízení bylo schopné provozu na jednom reaktorovém zařízení po většinu rozsahu výkonu potřebného k pohonu lodi rychlostí vyšší než 33 uzlů (60 km / h). Oba reaktory by byly on-line, aby současně poskytovaly maximální rychlost lodi a schopnost startu letadla.

Konstrukce a provoz

Reaktory jsou tlakovodní reaktory poháněn vysoce obohaceným (více než 93%) uran-235.[1] Lehká voda se používá jako chladicí prostředek neutronů i jako chladivo reaktoru. Hafnium Ovládací tyče se používají k řízení provozu reaktoru. Vytažení tyčí do vypočtené výšky umožňuje reaktoru dosáhnout kritičnost, bod, ve kterém jaderné štěpení reakce dosáhnou soběstačnosti. Poté tok páry (z generátorů páry) reguluje výkon reaktoru, jak je vysvětleno níže. Řídicí tyče jsou „zasunuty“ dovnitř nebo ven pro regulaci průměrné teploty chladicí kapaliny nebo sníženy na dno nádoby reaktoru, aby se reaktor odstavil - buď se provádí pomalu řízeným způsobem, nebo rychle klesá během toho, co se nazývá SCRAM k okamžitému odstavení reaktoru v případě nouze.

Velká část řízení výkonu reaktoru během ustáleného provozu je výsledkem negativního teplotního koeficientu chladicí vody. Výkon reaktoru je určen okamžitou rychlostí štěpných událostí, ke kterým dochází v palivu. Jak se voda ohřívá, expanduje a stává se méně hustou, což poskytuje méně molekul na objem, aby se zmírnila neutrony, proto je méně neutronů zpomaleno na požadované tepelné energie k udržení tepelného štěpení. Naopak, když teplota chladicí vody klesá, zvyšuje se její hustota a větší počet neutronů dosáhne požadované tepelné energie, což zvyšuje počet štěpení za jednotku času a vytváří více tepla. To má za následek, že umožňuje „poptávce po páře“ řídit výkon reaktoru, což vyžaduje malý zásah operátora reaktoru pro změny výkonu vyžadovaného provozem lodi.

Horká voda z reaktorů se přivádí velkými trubkami do tepelných výměníků nazývaných parní generátory. Tam se teplo z tlakové podchlazené chladicí vody reaktoru přenáší stěnami trubek na vodu přiváděnou do parogenerátorů ze samostatného napájecího systému. V A1W a systémy A2W se voda chladicí kapaliny reaktoru udržuje mezi 274 a 285 ° C (525 až 545 ° F). V parních generátorech se voda z napájecího systému přeměňuje na páru při teplotě 539 ° F (279 ° C) a tlaku přibližně 600 psi (4 MPa). Jakmile chladicí voda z reaktoru vydá své teplo v parních generátorech, vrací se pomocí velkých elektrických čerpadel (čtyři na reaktor) do reaktorů, aby cyklus zopakovala.

Nasycená pára o tlaku 600 psi je směrována z každého generátoru páry do společného sběrače, kde je pára posílána do hlavního motoru, elektrických generátorů, katapultovacího systému letadla a různých pomocných zařízení. Existují dvě hlavní pohonné turbíny, jedna vysokotlaká turbína a jedna nízkotlaká turbína, mezi kterými je odlučovač vlhkosti. Nízkotlaká hlavní pohonná turbína má dvojí konec, přičemž pára vstupuje do středu a rozděluje se na dva proudy, když vstupuje do skutečných kol turbíny, přičemž se rozšiřuje a vzdává se své energie, což způsobuje, že turbína rotuje vysokou rychlostí . Hlavní hřídel vstupuje do redukčního převodu, ve kterém je vysoká rychlost otáčení hřídele turbíny snížena na použitelnou rychlost otáčení pro pohon lodi. Vstupuje vypouštěná pára z hlavního motoru a dalších pomocných zařízení kondenzátory k ochlazení na kapalnou vodu a recyklaci do dávkovacího systému.

Reference

  1. ^ Chunyan Ma; Frank von Hippel (jaro 2001). „Ukončení výroby vysoce obohaceného uranu pro námořní reaktory“ (PDF). Recenze o nešíření jaderných zbraní. str. 87. Citováno 20. února 2013.