АҚШ Әскери-теңіз күштерінің A2W ядролық реакторы: Энергия өндіру, кемелерді қозғау, «Энтерпрайз» авиатасымалдағышында қолданылған. Технология туралы толық ақпарат!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Теңіз ядролық реакторы
Naval nuclear reactor
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.
The A2W reactor is a naval nuclear reactor used by the United States Navy to provide electricity generation and propulsion on warships. The A2W designation stands for:
A = Aircraft carrier platform
2 = Second generation core designed by the contractor
W = Westinghouse was the contracted designer
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.
This nuclear reactor was used in the world's first nuclear powered aircraft carrier, the Enterprise. The four propulsion plants on Enterprise each contained two reactors, numbered according to the shaft they powered, 1A 1B, 2A 2B, 3A 3B, and 4A 4B. Each propulsion plant was capable of operating on one reactor plant through most of the power range required to propel the ship at speeds in excess of Both reactors would have been on line to simultaneously provide maximum ship speed and plane launching capability.
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.
The reactors are pressurized water reactors fueled by highly enriched (upwards of 93%) uranium 235. Light water is used as both neutron moderator and reactor coolant. Hafnium Control rods are used to control the operation of the reactor. Extracting the rods to a calculated height allows the reactor to reach criticality, the point at which the nuclear fission reactions reach a self sustaining level. Thereafter, steam flow (from the steam generators) regulates reactor power as explained below. The control rods are "shimmed" in or out to regulate average coolant temperature or lowered to the bottom of the reactor vessel to shut the reactor down — either done in a slow controlled manner or dropped rapidly during what is called a SCRAM to immediately shut the reactor down in an emergency. Much of the reactor power control during steady state operation comes as a result of the coolant water's negative temperature coefficient. The power of the reactor is determined by the instantaneous rate of fission events that take place in the fuel. As the water heats up, it expands and becomes less dense, which provides fewer molecules per volume to moderate the neutrons, hence fewer neutrons are slowed to the required thermal energies to sustain thermal fission. Conversely, when the coolant water temperature decreases, its density increases and a greater number of neutrons reach the required thermal energy, increasing the number of fissions per unit of time, creating more heat. This has the effect of allowing "steam demand" to control reactor power, requiring little intervention by the Reactor Operator for changes in the power demanded by the ship's operations. The hot water from the reactors is sent, via large pipes, into heat exchangers called steam generators. There the heat from the pressurised, superheated reactor coolant water is transferred, through tube walls, to water being fed into the steam generators from a separate feed system. In the A1W and A2W systems, the reactor coolant water is kept between In the steam generators, the water from the feed system is converted to steam at and a pressure of about Once the reactor coolant water has given off its heat in the steam generators, it is returned, via large electric pumps (four per reactor), to the reactors to repeat the cycle. Saturated steam at 600 psi is channeled from each steam generator to a common header, where the steam is then sent to the main engine, electrical generators, aircraft catapult system, and various auxiliaries. There are two main propulsion turbines, one high pressure turbine and one low pressure turbine, with a moisture separator in place between the two. The Low Pressure main propulsion turbine is double ended, whereby the steam enters at the center and divides into two streams as it enters the actual turbine wheels, expanding and giving up its energy as it does so, causing the turbine to spin at high speed. The main shaft enters a reduction gear in which the high rotational velocity of the turbine shaft is stepped down to a usable turn rate for propelling the ship. The expended steam from the main engine and other auxiliaries enters condensers to be cooled into liquid water and recycled to the feed system.