АҚШ Әскери-теңіз күштерінің алғашқы атомдық реакторы: S1W

Кіріспе

АҚШ Әскери-теңіз флоты қолданатын теңіз реакторының түрі
S1W реакторы – АҚШ Әскери-теңіз флоты қолданған алғашқы теңіз реакторының прототипі. Ол технологияны су асты кемелерінде электр энергиясын өндіру және қозғалту үшін пайдалануға болатынын дәлелдеу мақсатында қолданылды. "S1W" белгілемесі мыналарды білдіреді:
S = Су асты кемесі платформасы
1 = Контрактор жобалаған бірінші буынды реакторлық ядро
W = Westinghouse – келісімшарт бойынша жобалаушы
және бұл кейінірек Әскери-теңіз флоты берген атау. Құрылыстың алғашқы жылдары жобаның атауы "Су асты жылу реакторы" (STR) болды.

Құрлықтағы ядролық реактор Ұлттық реакторды сынау станциясында салынды, кейін ол Айдахо штатының Арко қаласының жанында Айдахо Ұлттық инженерлік зертханасы деп аталды. Бұл құрылыс USS Nautilus (SSN 571) кемесінің энергетикалық жүйесінің прототипі болды – ол әлемдегі алғашқы ядролық қуатпен жүретін су асты кемесі және жақсартылған S2W реакторын пайдаланды. Айдахо Ұлттық зертханасының ішінде S1W прототипі орналасқан нақты орын – Әскери-теңіз реакторлары құрылысы.

Дизайн

Капитан (кейін адмирал) Хайман Г. Риковердің басшылығымен Naval Reactors бір мезгілде жобалау стратегиясын ұстанды, S1W реакторының жобалануы мен құрылысы «Наутилус» суасты кемесінің жобалануы мен құрылысынан бұрын жүргізілді. Бұл, кемедегі қондырғыда туындаған мәселелерді анықтап, оларды алдын ала шешуге мүмкіндік берді. Осы жобалау процесін жақсырақ қолдау мақсатында S1W электр станциясы суасты кемесінің корпусы ішінде салынды. Тар кеңістік инженерлерге қондырғының кейбір бөліктері туралы мәлімет алуға кедерілгенімен, кемедегі қондырғының қалай құрастырылатынының шынайы үлгісін ұсынды.

Операция

S1W – бұл қысымды суда жұмыс істейтін реактор, ол негізгі жүйесінде суды салқындатқыш және нейтрондық тежегіш ретінде пайдаланды, ал отын элементтерінде 235 уранды байытты. S1W реакторы 1953 жылдың 30 наурызында белсенділікке қол жеткізді. Сол жылдың мамыр айында ол АҚШ-тың шығыс жағалауынан Ирландияға дейін су астындағы сапарды симуляциялап, 100 сағат бойы қуаттық сынақтардан өтті. Бұл сынақ ядролық қуаттың су асты кемесіне революциялық әсерін анық көрсетті, осыған дейін су асты кемесінің үздіксіз су асты операцияларын жүргізу мүмкіндігі аккумулятордың қызмет мерзімімен және дизельдік қозғалтқыштар жүйелерінің оттегіге деген қажеттілігімен шектелген болатын. S1W реакторлық электр станциясының қыздырылған, қысымды суы жылу алмастырғыштар арқылы айдалып, жеке су айналымында жоғары қысымды қаныққан буды өндіруге бағытталды. Бұл қаныққан бумен бу турбиналары қозғалтқышты және электр энергиясын өндіру үшін жұмыс істеді. Бұл құрылыстар «Наутилус» су асты кемесінің инженерлік бөлігін имитациялайтын көтерілген корпус ішінде салынды. Су тежегіші арқылы бір пропеллер имитацияланды. Сыртқы кеңістіктегі үлкен су шашырату алаблары құрылғыда туындаған жылу энергиясын ауаға тарату үшін пайдаланылды. USS Nautilus іске қосылғаннан кейін S1W орнатылысы орнатылысты сынауға және операторларды оқытуға қолдау көрсету үшін жұмыс істеді. Оқуға қатысушылар Мэйнбридж (MD), Маре-Айленд (CA) немесе Орландо (FL) қалаларындағы Әскери-теңіз ядролық энергетика мектебінің түлектері болды (барлық орындар қазір жабық). Оқу курсы алты айға созылды және сыныптық оқумен және қатаң бақылаумен тәжірибелік оқудың үйлесімінен тұрды. 1960 жылдардың ортасында S1W активі алынып тасталды. Реакторлық ыдыстың үстіне кеңейтім бекітілді, осылайша үлкен S5W реакторлық активін орнатуға болады. Осыдан кейін прототип S1W/S5W активі 4 деп аталды. Жаңа актив 1967 жылдың жаз айларының соңында алғаш рет белсенді деп танылды. S5W реакторынан алынған қосымша қуатты пайдалану үшін, орнатылыс жоғары қуат деңгейлерінде жұмыс істеген кезде артық буды шығару үшін қосымша құрылғылар қосылды. Бұл бу шығару құрылғылары сол ғимаратта, бірақ су асты кемесінің имитациялық корпусынан тыс жерде салынды. S1W/S5W орнатылысы 1989 жылдың 17 қазанында толығымен тоқтатылды.

The S1W was a pressurized water reactor that utilized water as the coolant and neutron moderator in its primary system, and enriched Uranium 235 in its fuel elements. The S1W reactor reached criticality on March 30, 1953. In May of that year, it began power operations, performing a 100 hour run that simulated a submerged voyage from the east coast of the United States to Ireland. This test run clearly demonstrated the revolutionary impact that nuclear propulsion would have upon the submarine, which prior to that time was greatly limited in its ability to conduct continuous underwater operations by battery life and by the oxygen requirement of diesel propulsion systems. The heated, pressurized water of the S1W reactor power plant was circulated through heat exchangers in order to generate high pressure saturated steam in a separate water loop. This saturated steam powered steam turbines for propulsion and generation of electricity. These facilities were constructed inside an elevated hull simulating the engineering portion of the Nautilus hull. A single propeller was simulated through use of a water brake. Large, exterior water spray ponds were used to dissipate the heat energy created in the facility into the air. Following the commissioning of the USS Nautilus, the S1W plant was operated to support plant testing and training of operators. Trainees were graduates of the Naval Nuclear Power School in Bainbridge, MD, Mare Island, CA or Orlando, FL (all locations now closed). The course of study lasted six months and consisted of a combination of classroom and closely supervised practical training. In the mid 1960s, the S1W core was removed. An extension was bolted to the top of the reactor vessel so that a larger S5W reactor core could be installed. After that time the prototype was called S1W/S5W core 4. The new core was first taken critical in late summer of 1967. In order to use the additional power generated by the S5W reactor, additional facilities were added in order to dump the excess steam when the plant was operated at higher power levels. These steam dumps were constructed in the same building, but outside the mock submarine hull. The S1W/S5W plant was shut down permanently in 1989 (October 17).