Первый ядерный реактор ВМС США S1W: прототип для атомных подводных лодок.

Введение

Тип морского реактора, используемого ВМС США.
Реактор S1W был первым прототипом морского реактора, использованного ВМС США для демонстрации возможности применения этой технологии для выработки электроэнергии и обеспечения движения подводных лодок. Обозначение "S1W" расшифровывается как:
S = Подводная лодка (платформа)
1 = Ядро первого поколения, разработанное подрядчиком
W = Westinghouse – компания-разработчик по контракту.
Это более позднее обозначение, принятое ВМС. В первые годы работы над проектом он назывался "Подводный тепловой реактор" (STR).

Наземный ядерный реактор был построен на Национальной испытательной станции реакторов, впоследствии переименованной в Национальную инженерную лабораторию Айдахо, недалеко от города Арко, штат Айдахо. Этот реактор стал прототипом для энергосистемы USS Nautilus (SSN 571) – первой в мире атомной подводной лодки, которая использовала усовершенствованный реактор S2W. Конкретное местоположение прототипа S1W в пределах обширной Национальной лаборатории Айдахо – это Военно-морское реакторное сооружение.

Дизайн

Под руководством капитана (впоследствии адмирала) Хаймана Г. Риковера, Naval Reactors придерживались стратегии одновременного проектирования, при которой проектирование и строительство реактора S1W велись параллельно с проектированием и строительством "Наутилуса". Это позволило выявлять и устранять проблемы до их возникновения в бортовом комплексе. Для более эффективной поддержки этого процесса проектирования, энергетическая установка S1W была построена внутри корпуса подводной лодки. Несмотря на ограниченное пространство, которое затрудняло получение информации о некоторых компонентах установки, это обеспечило гораздо более реалистичное представление о том, как будет осуществляться строительство бортового комплекса.

Операция

S1W был водо-водяным реактором, использующим воду в качестве теплоносителя и нейтронного замедлителя в своем первом контуре, и обогащенный уран-235 в топливных элементах. Реактор S1W достиг критического состояния 30 марта 1953 года. В мае того же года он начал работу, выполнив 100-часовой прогон, имитировавший подводный переход с восточного побережья Соединенных Штатов в Ирландию. Этот испытательный прогон наглядно продемонстрировал революционное влияние, которое ядерная энергетическая установка окажет на подводные лодки, возможности которых до этого времени существенно ограничивались сроком службы аккумуляторных батарей и потребностью в кислороде дизельных двигательных установок для непрерывных подводных операций. Нагретая, находящаяся под давлением вода реакторной установки S1W циркулировала через теплообменники для генерации насыщенного пара высокого давления во вторичном контуре. Этот насыщенный пар приводил в действие паровые турбины для движения и выработки электроэнергии. Эти сооружения были построены внутри надстроенного корпуса, имитирующего инженерный отсек подводной лодки "Наутилус". Одиночный винт моделировался с использованием водяного тормоза. Для рассеивания тепловой энергии, выделяемой установкой, использовались большие открытые бассейны с распылением воды. После ввода в эксплуатацию USS Nautilus, установка S1W использовалась для поддержки заводских испытаний и обучения операторов. Стажеры были выпускниками Школы ядерной энергетики ВМС в Бэйнбридже (штат Мэриленд), на острове Маре (штат Калифорния) или в Орландо (штат Флорида) – все эти учебные центры в настоящее время закрыты. Курс обучения длился шесть месяцев и включал в себя сочетание теоретических занятий и практической подготовки под строгим контролем. В середине 1960-х годов активная зона S1W была извлечена. К верхней части корпуса реактора было прикреплено удлинение для установки более крупной активной зоны реактора S5W. После этого прототип получил обозначение S1W/S5W core 4. Новая активная зона впервые достигла критического состояния в конце лета 1967 года. Для использования дополнительной мощности, вырабатываемой реактором S5W, были добавлены дополнительные системы для сброса избыточного пара при работе установки на повышенных уровнях мощности. Эти системы сброса пара были построены в том же здании, но за пределами макета корпуса подводной лодки. Установка S1W/S5W была окончательно остановлена 17 октября 1989 года.

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).