Кіріспе

Теңіз ядролық реакторы

A2W реакторы – АҚШ Әскери-теңіз күштерінің соғыс кемелерінде электр энергиясын өндіру және жылдамдату үшін қолданылатын теңіз ядролық реакторы. A2W белгілемесі мыналарды білдіреді:
A = Ұшақ тасымалдаушы платформасы
2 = Мердігер ұсынған екінші буынды реакторлық жүз
W = Westinghouse – келісімшарт бойынша жобалаушы.

Тарих

Бұл ядролық реактор әлемдегі алғашқы ядролық қуатпен жұмыс істейтін ұшақ тасымалдауышы "Энтерпрайз" кемесінде пайдаланылды. "Энтерпрайз" кемесіндегі төрт жетекші қондырғының әрқайсысында екі реактор болған, олар қозғалтқыш біліктеріне сәйкес 1А 1В, 2А 2В, 3А 3В және 4А 4В деп нөмірленген. Әрбір жетекші қондырғы кемені қажетті жылдамдықпен қозғау үшін қажетті қуаттың көп бөлігін бір реакторлық қондырғы арқылы қамтамасыз ете алды. Екі реактор да кеменің ең жоғары жылдамдығын және ұшақтарды ұшыру қабілетін бірдей қамтамасыз ету үшін бір уақытта іске қосылған болар еді.

Құрылымы мен жұмыс істеуі

Реакторлар жоғары байытылған (93% жоғары) уран-235 отынымен жұмыс істейтін қысымды су реакторлары болып табылады. Жеңіл су нейтрондық тежегіш ретінде де, реакторды салқындату үшін де қолданылады. Гафний басқару таяқшалары реактордың жұмысын басқаруға пайдаланылады. Таяқшаларды есептелген биіктікке көтеру реактордың сындық деңгейге жетуіне мүмкіндік береді, яғни ядролық бөліну реакциялары өздігінен жалғасатын деңгейге жететін нүкте. Содан кейін бу ағыны (бу генераторларынан) реактор қуатын реттейді, бұл төменде сипатталғандай. Басқару таяқшалары орташа салқындатқыш температурасын реттеу үшін "қимылдатады" немесе шығарылады, немесе реакторды тоқтату үшін реактор ыдысының түбіне түсіріледі – бұл бақыланатын түрде немесе SCRAM деп аталатын жедел тоқтату кезінде тез жасалады. Тұрақты режимде реактор қуатын басқарудың көп бөлігі салқындатқыш судың теріс температуралық коэффициентімен байланысты. Реактордың қуаты отындағы бөліну оқиғаларының жылдамдығымен анықталады. Су қызған сайын, ол кеңейеді және тығыздығы төмендейді, бұл нейтрондарды тежеу үшін көлем бірлігіне азырақ молекула қалдырады, демек, жылулық бөлінуді қолдау үшін қажетті жылулық энергияға дейін азырақ нейтрондар баяулайды. Керісінше, салқындатқыш судың температурасы төмендегенде, оның тығыздығы артады және көбірек нейтрондар қажетті жылулық энергияға жетеді, уақыт бірлігіне бөліну саны артып, көбірек жылу пайда болады. Бұл "бу сұранысын" реактор қуатын басқаруға мүмкіндік береді, кеме операцияларының талаптарына байланысты қуаттың өзгеруіне реактор операторының араласуын азайтады. Реакторлардан шыққан ыстық су үлкен құбырлар арқылы бу генераторлары деп аталатын жылу алмастырғыштарға жіберіледі. Онда қысымды, қыздырылған реактор салқындатқыш суының жылуы құбыр қабырғалары арқылы жеке қоректендіру жүйесінен бу генераторларына берілетін суға беріледі. A1W және A2W жүйелерінде реактор салқындатқыш суы бу генераторларында жылуды беру үшін буға айналады және шамамен қысымда сақталады. Реактор салқындатқыш суы бу генераторларында жылуын бергеннен кейін, ол үлкен электр сорғылары арқылы (әр реакторға төрт) реакторларға қайта жіберіледі, цикл қайталанады. 600 фунт/квадрат дюйм қысымдағы қаныққан бу әр бу генераторынан ортақ жинақтағышқа жіберіледі, содан кейін бу негізгі қозғалтқышқа, электр генераторларына, ұшақтарды ұшыру жүйесіне және әртүрлі қосымша құрылғыларға жіберіледі. Екі негізгі қозғалтқыш турбинасы бар, жоғары және төмен қысымды турбиналар, екеуінің арасында ылғалды бөлуге арналған құрылғы орналасқан. Төмен қысымды негізгі қозғалтқыш турбинасы екі жақты, яғни бу ортадан кіреді және турбиналық дөңгелектерге кіргенде екі ағынға бөлінеді, кеңейеді және энергиясын береді, бұл турбинаның жоғары жылдамдықпен айналуына себеп болады. Негізгі вал кемені жылжыту үшін қолданылатын жылдамдыққа дейін турбина валының жоғары айналу жылдамдығын төмендететін редукторға кіреді. Негізгі қозғалтқыштан және басқа қосымша құрылғылардан шыққан бу конденсаторларға жіберіледі, онда суытылып сұйық суға айналады және қоректендіру жүйесіне қайта жіберіледі.