Кіріспе
АҚШ армиясы жасаған сынақ ядролық реакторы: ML 1 ядролық реакторы – 1961 және 1965 жылдар аралығында АҚШ армиясының ядролық энергия бағдарламасының бір бөлігі ретінде салынған тәжірибелік ядролық реактор. Ол әскерлерді бір жерден екінші жерге сүйемелдеп, командалық және байланыс орталықтарына, эвакуациялық ауруханаларға, қоймаларға, радиолокациялық және қару-жарақ жүйелеріне қуат беруге арналған жүк көлігімен тасымалданатын ядролық энергиямен қамтамасыз етуді көздеді. Бұл бағдарламаның қалған жеті реакторынан айырмашылығы, ол бу турбинасын пайдаланбады, орнына жабық циклдегі газ турбинасын іске қосу үшін азот салқындатқышын қолданды. Ол 3,3 МВт жылу және 400 кВт шахталық ат күші шығаруға және белгілі бір шығу температурасына есептелген. Азотты жабық циклді газ турбинасының тұжырымы перспективалы болғанымен, жоба үміттерді ақтамады және бірнеше ірі жөндеуден кейін, жалпыда бірнеше жүз сағат сынақтан өткен соң 1965 жылы ML 1 тоқтатылды. Осыған ұқсас тұжырымдамалар соңғы уақыттарда PBMR бағдарламасының аясында ұсынылған. 1964 жылғы экономикалық талдау көрсеткендей, ML 1 зауытын сатып алу және 10 жыл бойы пайдаланудың жалпы құны, қалыпты отын бағаларымен салыстырылатын дизельдік электр станциясынан шамамен он есеге артық болар еді.
the nuclear reactor
ML 1 was an experimental nuclear reactor built as part of the US Army Nuclear Power Program between 1961 and 1965. It was intended to provide truck mounted nuclear power that could accompany troops from place to place and provide power to command and communication centers, evacuation hospitals, depots, and radar and weapons systems. Unlike the other seven reactors of this program, it did not use a steam turbine, but instead used a nitrogen coolant at to drive a closed cycle gas turbine. It was designed to produce 3.3 MWthermal of heat and 400 kW of shaft horsepower with an outlet temperature of
Though the concept of a nitrogen closed cycle gas turbine was strong, the design failed to live up to expectations, and was abandoned with the closure of ML 1 in 1965 after several major refits and with only a few hundred hours of testing completed in all. Similar concepts have been more recently proposed as part of the PBMR program as derivatives thereof. A 1964 economic analysis concluded that the overall cost of purchasing and operating the ML 1 for a period of 10 years would be about ten times that of a comparable diesel plant at normal fuel costs.
Тұжырымдама
Газ турбинасының компрессор және турбина бөлімдері арасына бөліну арқылы алынған жылу көзі қосылған, азотты – салыстырмалы түрде инертті газды жабық циклде пайдаланатын жабық циклді газ турбинасының негізгі идеясы өте маңызды болды және қазірге дейін маңыздылығын сақтап келеді. Осыған байланысты, Атом энергиясы жөніндегі комиссия мұндай реактор армияның қажеттіліктерін қанағаттандыруы мүмкін екенін түсінді; армия қызығушылық білдірді және жобалау мен құрастыру процесі басталды.
Құрылыс және өндіріс
ML 1 конструкциясы тапсырыс беруші, яғни Армияның, әуе көлігімен тасымалданатын (жеңіл салмақты және жүк контейнерінің өлшемдеріне сәйкес) турбинаға қойған талаптарымен анықталды. Бұл Aerojet General Nucleonics компаниясының бас мердігер инженерлерін ерекше дизайндық шешімдерге келтірді. Жұмыс істеу кезінде 500 фут (152 м) радиустағы персоналға кіруге тыйым салынған аймақ пайдасына кең ауқымды қорғаныш алынып тасталды; тиімділікті арттыратын рекуператорлар сияқты құрылғылар енгізілді; жылу шамаларын оңтайлы шекте ұстау үшін изоляция талаптары белгіленді; күрделі басқару жүйесі және күрделі реакторлық ядро іске асырылды; бұл мақсат үшін жаңа газ турбинасы әзірленді; ал жұмыс сұйықтығы – азот – қысымға ұшыратылды. Конструкциялық талаптар орындалды; станция қағаз жүзінде жұмыс істеді және Армияның талаптарына сәйкес тасымалданатын болды. ML 1 көрсетілген сипаттамаға сәйкес жасалды, бірақ кейіннен спецификацияға сәйкес келмейтін материалдар қолданылғаны анықталды (кейбір құбырлар үшін 316L маркалы тот баспайтын болат қорытпасының құрамында бірнеше жерде хром жеткіліксіз болғандықтан, ол коррозияға осал болып шықты), бірақ бұл жеткізілген өнімде бірден байқалған жоқ.
The design specification achieved its goals; the plant worked (on paper); and was transportable to Army requirements. The ML 1 was fabricated as specified, though it was discovered later that materials not to specification were present (the specified stainless steel alloy for some of the piping, grade 316L had insufficient chromium in its composition in several locations, making it susceptible to corrosion) though this was not immediately evident in the delivered product.
Қабылдау сынағы
ML 1 алғаш рет 1962 жылы 21 қыркүйекте электр станциясы ретінде жұмыс істеді, ол тек бірнеше киловатт электр қуатын өндірді. Ол алғаш рет 1963 жылы 28 ақпанда толық қуатына жетті. 4 наурызда, бірінші 100 сағаттық жоғары қуатты сынақтан кейін, салқындатқыш газдың модератор суына ағып жатқаны анықталды. Зауыт бөлшектеліп, қайта құрастырылды және 1964 жылдың көктемінде қайта іске қосылды. ML 1 жұмыс істеді (бірақ ешқашан техникалық талаптарға сәйкес емес, тек белгіленген электр қуатының 66%-ына ғана жетті), бірақ жұмыс істеу жолында көптеген маңызды мәселелер туындады. Жедел тоқтатулар жиі кездесті, көбінесе сенсорлардың қате оқуларынан, ал жүйенің ядролық емес компоненттеріндегі нақты механикалық ақаулар зақымдануға дейін анықталмайтын. Әділ немесе әділетсіз болсын, ол жоғары армия басшылығы тарапынан белгілі бір дәрежеде «сәтсіз» деп есептелді, ал Вьетнам соғысынан туындаған бюджет қысқартулары оны 1965 жылы толығымен тоқтатып қойды.
Талдау
Адамс ML 1 жобасының дизайны мен іске асырылуында қателер болғанын, себебі жобаның басқа бір жұмысқа жарамды нұсқасы жасалмас бұрын, озық, жоғары тиімді, оңай тасымалданатын жабық циклді азоттық газ турбинасын құру туралы шешім қабылданды деп мәлімдейді. Адамс ML 1 конструкторлары бірнеше дұрыс емес шешімдер қабылдады деп санайды, олардың ішінде тиімділікті арттыру үшін қажетсіз рекуператорды қосу, "шынайы жағдайда" сынақтан өтпеген каландралық су құбырларынан бөліну жылу көзін пайдалану, компрессордың кіреберісінде тоғыз атмосфера қысымын қолдану (бұл орынды үнемдеді, бірақ атмосфералық қысымға арналған турбина емес, арнайы турбинаны қажет етті), тиімділікті жақсарту үшін газ құбырларына оқшаулағыш фольга орнату (кейіннен фольга жыртылып, жабық циклды ластады, инженерлерге қабықшалану проблемаларын тудырды), сондай-ақ коммерциялық түрде дәлелденген авиациялық немесе электр энергиясын өндіруге арналған турбиналарды пайдаланудың орнына, жаңадан жасалған компоненттерді қолдану.