Morskiej napędowego jądrowych albo morskiego napędowego jądrowych jest rodzajem napędu statków , łodzi podwodnych i statków nawodnych, które są w tym przypadku zaopatrzony w jeden lub więcej reaktorów wytwarzających ciepło do pary, aby włączyć lub zespół turbiny elektrycznej.
Amerykańska technologia odniosła sukces jako pierwsza i została udostępniona Wielkiej Brytanii .
ZSRR i Francji przeprowadzono oddzielne wydarzenia.
RFN i Japonii opracował unikatowe prototypy cargo nigdzie.
Wtedy przyszła kolej na Chiny , a ostatnio Indie , z pomocą ZSRR.
W latach 2010-tych dwa inne kraje miały konkretne programy podlegające niepewności budżetowej, Argentyna i Brazylia, a inne badały je, w tym Włochy.
Projektowanie, rozwój i produkcja reaktorów jądrowych do napędu morskiego rozpoczęto w latach czterdziestych XX wieku w Stanach Zjednoczonych pod kierownictwem admirała Hymana Rickovera . Pierwszy test Reaktor został uruchomiony w 1953 roku, a dwa lata później w 1955 roku pierwszy atomowy okręt podwodny The USS Nautilus (SSN-571) , został uruchomiony. Wiele z wczesnego rozwoju reaktorów Naval dokonano Naval Reactor instrumentu nam Idaho Narodowy Laboratorium .
Oznaczało to przejście okrętów podwodnych z powolnych podwodnych budynków, które istniały do tej pory, i okrętów wojennych zdolnych do utrzymania prędkości przelotowej 20/25 węzłów , pozostając pod wodą przez wiele tygodni.
Sukces okrętu USS Nautilus doprowadziła do równoległego rozwoju nowej klasy amerykańskich okrętów podwodnych The Skate klasy , wyposażone w pojedynczym reaktorze, a krążownik The USS Long Beach (CGN-9) , oddane do użytku w 1961 roku, z dwóch reaktorów C1W który był 1 st świecie jądrowego zasilany powierzchni okrętu.
Dołączył do niego lotniskowiec USS Enterprise (CVN-65) , wyposażony w osiem reaktorów w 1960 r., Oddany do użytku pod koniec 1961 r. I służący do 2013 r., Z którym utworzył Task Force 1, składającą się w całości ze statków o napędzie atomowym. do operacji Sea Orbit . Kiedy okręty Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych zostały przeklasyfikowane w 1975 roku , niszczyciele o napędzie atomowym zostały zakwalifikowane jako krążowniki.
W 1962 roku Marynarka Wojenna USA miała 26 sprawnych okrętów podwodnych i 30 w budowie. Dlatego energia jądrowa zrewolucjonizowała marynarkę wojenną Stanów Zjednoczonych.
W Stanach Zjednoczonych , po okręcie podwodnym klasy American Skate , kontynuowano rozwój reaktorów i zbudowano unikalną serię standardowych modeli zarówno przez Westinghouse, jak i General Electric , z jednym reaktorem każdego producenta zamontowanym na każdym statku z dwoma reaktorami.
Rolls Royce zbudował podobne modele, a następnie Royal Navy opracowała bardziej zaawansowany model PWR-2 („Ciśnieniowy reaktor wodny” 2, ciśnieniowy reaktor wodny ).
Najmniejszy okręt podwodny o napędzie atomowym, NR-1 , został zbudowany pod koniec lat 60.
Od 2000 roku reaktor A1B nowej generacji jest opracowywany dla lotniskowców wchodzących do służby od 2015 r. Rdzenie jego reaktorów jądrowych mają żywotność równą żywotności statku, co uniemożliwi ich wymianę w trakcie jego kariery.
Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich trzymał dominację światową pod względem liczby statków o napędzie atomowym zbudowany, czyli około 250 okrętów podwodnych, pięć okrętów powierzchniowych, w tym kilku krążowników rakietowych i osiem lodołamaczy lub około 900 reaktorów.
Radziecki lodołamacz Lenin uruchomiona w 1957 roku był zarówno pierwszy okręt o napędzie atomowym cywilnych i pierwsza powierzchnia okręt o napędzie atomowym. Budowa lotniskowca o napędzie atomowym, Uljanowsk , rozpoczęła się wListopad 1988został opuszczony po rozpadzie ZSRR .
Zapoczątkowany w 1952 roku przez Stalina projekt okrętu podwodnego o napędzie atomowym dla marynarki radzieckiej zaowocował wejściem do służby okrętu podwodnego do ataku nuklearnego K 3, Projekt 627, klasa listopad dla NATO, który po raz pierwszy pływał na napędzie nuklearnym w 1958 roku i został oddany do użytku w 1959 roku. Po nim pojawił się SNLE K-19 , projektu 658, klasa hotelowa NATO, oddany do użytku w 1961 roku i znany z licznych wypadków.
Największe atomowe okręty podwodne, jakie kiedykolwiek zbudowano, to rosyjskie 25 000 ton klasy Typhoon , które weszły do służby od 1981 roku.
Nie mając wzbogaconego uranu, Francja rozpoczęła w 1955 r. Pierwszy projekt atomowego okrętu podwodnego wykorzystującego naturalny uran i ciężką wodę, Q 244. Musiała go porzucić w 1958 r. Z powodu problemów technicznych nie do przezwyciężenia. w dzisiejszym świecie (2020). W 1959 roku, wyciągając wnioski z tej porażki, Francja stworzyła program mający na celu kontrolę całego projektowania i budowy atomowych okrętów podwodnych, które w 1962 roku przyjęły nazwę Coelacanth .
Około 1960 roku Stany Zjednoczone dostarczyły Francji pierwszy ładunek wzbogaconego uranu , pod warunkiem, że był on zarezerwowany do celów badawczych, na prototyp - Prototype à terre (PAT), zbudowany w Cadarache przez departament. Mola CEA, które od tego czasu stały sięmarzec 2017TechnicAtome . Stos Azur , model krytyczny (w modelu zredukowanym) PAT, odbiega od9 kwietnia 1962. PAT działał na basenie w Cadarache od 1964 roku. W 1971 roku został zwodowany Le Redoutable , pierwszy francuski SNLE .
W 1974 roku prototyp o nazwie „CAP” dla „ zaawansowanego prototypu kotłowni ” przejęła od Pat i pozwoliła, aby zatwierdzić nową koncepcję mniejszych reaktorów jądrowych - modelu K48 - przeznaczony dla okrętów podwodnych ataku nuklearnego w klasie Rubis . Został przerwany w 1987 roku. Jego następcą w latach 1989-2015 jest reaktor nowej generacji („RNG”). Z kolei w 2018 r. Lądowy reaktor testowy („OZE”) wszedł do służby w celu rozwoju sektorów reaktorów pokładowych.
SNA Rubis , oddane do użytku w 1983 r., Oraz inne okręty tej samej klasy, to najbardziej kompaktowe okręty podwodne do ataku nuklearnego na świecie.
Do obsługi maszynowni lotniskowca Charles de Gaulle potrzeba 55 atomowych podoficerów, a około dwudziestu w przypadku SSBN klasy Le Triomphant .
Statki o napędzie atomowym wykorzystują jeden lub więcej reaktorów jądrowych. Wytworzone ciepło jest przekazywane do płynu ciepłonośnego używanego do wytwarzania pary wodnej, uruchamiając:
Okrętowe reaktory jądrowe są głównie typu ciśnieniowego reaktora wodnego i różnią się od komercyjnych reaktorów wytwarzających energię elektryczną tym, że:
Oprócz wody pod ciśnieniem, co najmniej dwie inne linie reaktorów były historycznie wdrażane przez USA (linia sodowa) i Rosja (ZSRR) (linia ołowiu-bizmut), a następnie porzucone. Zalety, jakie przedstawiają pod względem wydajności (gęstość mocy i energia), nie przeważają nad prostotą działania systemu wody pod ciśnieniem.
Długą żywotność serca uzyskuje się dzięki stosunkowo wysokiemu wzbogaceniu uranu i włączeniu do serca jadalnej trucizny, która jest stopniowo wyczerpywana w miarę rozpuszczania się produktów rozszczepienia i mniejszościowych aktynowców, co prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa. Te dwa efekty wzajemnie się równoważą. Jedną z trudności technicznych jest stworzenie paliwa, które będzie tolerowało bardzo dużą ilość uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem. Wiadomo, że podczas użytkowania zmieniają się właściwości paliwa jądrowego . Jest bardzo możliwe, że paliwo pęknie i utworzą się pęcherzyki gazu z rozszczepienia jądrowego .
Długoterminowa integralność ciężkiego zbiornika reaktora jest utrzymywana przez zainstalowanie wewnętrznej osłony neutronowej (w przeciwieństwie do wczesnych projektów radzieckich cywilnych reaktorów wodnych ciśnieniowych, w których kruchość występuje z powodu bombardowania neutronami na silnie obciążonym zbiorniku reaktora. Bardzo wąski reaktor).
Moc reaktorów sięga nawet 550 MW w największych okrętach podwodnych i nawodnych. Francuskie okręty podwodne typu Rubis mają reaktor o mocy 48 MW, który wymaga tankowania co 7 lat.
Marynarki wojenne Rosji , Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii używają napędu turbin parowych, podczas gdy marynarki francuskie i chińskie wykorzystują je do wytwarzania energii elektrycznej do napędu (napęd turboelektryczny). Większość rosyjskich okrętów podwodnych, a także większość amerykańskich lotniskowców od klasy USS Enterprise (CVN-65) jest napędzana dwoma reaktorami (chociaż Enterprise ma osiem). Amerykańskie, brytyjskie, francuskie i chińskie okręty podwodne są napędzane tylko jednym.
Demontaż okrętów podwodnych o napędzie atomowym stał się głównym zadaniem marynarki wojennej USA i Rosji. Po usunięciu paliwa amerykańska praktyka polega na odcięciu komory reaktora statku i zakopaniu go płytko jako niskoaktywnego odpadu promieniotwórczego. W Rosji całe statki lub zamknięte przedziały reaktorów zazwyczaj pozostają w pływających magazynach, chociaż obecnie utworzono lądowy obiekt do długoterminowego przechowywania 150 przedziałów reaktora w zatoce Saida na dalekiej północy.lipiec 2006.
Ta energia przynosi:
Strategiczne i taktyczne zalety napędu jądrowego wykraczają daleko poza wymienione zalety: wykraczają poza możliwości budynku. Podczas testów Nautilusa, a następnie Seawolfa , Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych była zdumiona taktycznymi osiągami pierwszych dwóch prototypów okrętów podwodnych do ataku nuklearnego :
„Pierwsze testy w Styczeń 1955przekraczać najbardziej optymistyczne prognozy. The Nautilus łatwo ucieka grupę lotniskowca anty-łodzi podwodnej, która śledzi ją i torpedy, które są wystrzeliwane na niego. Z ocen operacyjnych wynika, że okręt podwodny ataku nuklearnego może zniszczyć osiem okrętów nawodnych, w tym lotniskowiec, zanim zostanie zneutralizowany. W latach 1955-1957 Nautilus przeszedł ponad pięć tysięcy ataków i został „zniszczony” tylko trzy razy. Jego szansa na przeżycie jest sto razy większa niż w przypadku statku konwencjonalnego. […] Te niezwykłe wyniki uzasadniają natychmiastowe zaniechanie budowy konwencjonalnych okrętów podwodnych, pomimo trzykrotnego kosztu atomowego okrętu podwodnego. […]
Seawolf będą jednak mieć do czynienia z Nautilusa w badaniach mających na celu ocenę skuteczności łodzi podwodnej atomowej przeciwko innym atomowego okrętu podwodnego. Wydają się bezradni wobec siebie. Przy dużej prędkości można je wykryć z daleka, ale niewystarczający zasięg torped uniemożliwia ich atak. Przy niskich prędkościach można je wykryć z bliskiej odległości, ale mogą uciec, zanim kierunek wystrzelenia torpedy będzie w stanie obliczyć rozwiązanie ostrzału. Ryzyko storpedowania się nie jest zerowe, jeśli okręt podwodny przyspieszy, aby ścigać swojego kongenera. "
- J.-M. Mathey & A. Sheldon-Duplaix, Historia okrętów podwodnych; od początków do współczesności
Na świecie zbudowano około 400 statków o napędzie atomowym, w większości wojskowych, zwłaszcza okręty podwodne , ale także lotniskowce i krążowniki oraz kilka statków cywilnych, głównie lodołamaczy .
Z ładunku Nuklearne były również doświadczane w latach 60. i 70. XX wieku, ale ich użycie nie okazało się opłacalne i eksperymenty te zostały przerwane. To jest :
Koszty inwestycyjne i operacyjne (szkolenie wysoko wykwalifikowanych załóg, koszty wynagrodzeń i ubezpieczenia) napędu jądrowego sprawiają, że jest on naprawdę atrakcyjny do zastosowań wojskowych, a zwłaszcza dla okrętów podwodnych, a także dla lodołamaczy, dla których energia jądrowa jest dobrą odpowiedzią na ważne zapotrzebowanie mocy połączone z trudnościami z tankowaniem w środku lodu.
Konieczne jest również uwzględnienie szczególnych trudności w dostępie do portów związanych z napędem jądrowym, których statki są zrównane ze statkami przewożącymi materiały niebezpieczne (odmowa wstępu przez Otto Hahna w niektórych portach skutecznie zabraniała mu „zapewnienia transportu towarów na najbardziej dochodowych liniach), a także wrogość niektórych opinii publicznych, takich jak ta, która w Japonii utrudniała Mutsu .
Jedynymi cywilnymi statkami o napędzie atomowym, które są obecnie w służbie na świecie, są rosyjskie lodołamacze o napędzie atomowym obsługiwane przez Murmańsk Shipping Company na Oceanie Arktycznym, zwłaszcza na Północnej Drodze Morskiej .
Wywodzące się bezpośrednio z technologii morskich reaktorów napędowych, reaktory barkowe były przedmiotem kilku wstępnych projektów w latach 60. XX wieku zarówno w Stanach Zjednoczonych (Westinghouse), jak iw innych krajach, w tym we Francji.
Pierwszą pływającą elektrownią był MH-1A (in) 10 MW zbudowany w 1961 roku dla armii amerykańskiej i służący w rejonie Kanału Panamskiego od 1968 do 1975 roku.
Jednak to Rosja toruje drogę. Jest bardzo zaawansowany, jeśli chodzi o rosyjską pływającą elektrownię jądrową Akademik Lomonosov na terytoriach Wielkiego Wschodu, połączoną z siecią elektroenergetyczną wgrudzień 2019. Model posiada dwa bloki elektryczne o mocy 35 MW oparte na reaktorach KLT-40 używanych do niektórych lodołamaczy (z tankowaniem co cztery lata). Niektóre rosyjskie statki były używane do dostarczania energii elektrycznej do użytku domowego i przemysłowego w miastach Wielkiego Wschodu i Syberii .
Chiny ogłosiły w styczeń 2016budowa takich konstrukcji w 2020 roku.