Reactor A2W - A2W reactor
El reactor A2W es un reactor nuclear naval utilizado por la Armada de los Estados Unidos para proporcionar generación de electricidad y propulsión en buques de guerra . La designación A2W significa:
- A = Plataforma de portaaviones
- 2 = Núcleo de segunda generación diseñado por el contratista
- W = Westinghouse fue el diseñador contratado
Historia
Este reactor nuclear se utilizó en el primer portaaviones de propulsión nuclear del mundo, el USS Enterprise (CVN-65) . Cada una de las cuatro plantas de propulsión de la Enterprise contenía dos reactores, numerados según el eje que impulsaban, 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B y 4A-4B. Cada planta de propulsión era capaz de operar en una planta de reactor en la mayor parte del rango de potencia requerido para propulsar el barco a velocidades superiores a 33 nudos (60 km / h). Ambos reactores habrían estado en línea para proporcionar simultáneamente la máxima velocidad del barco y capacidad de lanzamiento de aviones.
Diseño y operación
Los reactores son reactores de agua a presión alimentados con uranio 235 altamente enriquecido (más del 93%) . El agua ligera se utiliza como moderador de neutrones y como refrigerante del reactor. Las barras de control de hafnio se utilizan para controlar el funcionamiento del reactor. La extracción de las varillas a una altura calculada permite que el reactor alcance la criticidad , el punto en el que las reacciones de fisión nuclear alcanzan un nivel autosostenible. A partir de entonces, el flujo de vapor (de los generadores de vapor) regula la potencia del reactor como se explica a continuación. Las barras de control se "calzan" hacia adentro o hacia afuera para regular la temperatura promedio del refrigerante o se bajan al fondo de la vasija del reactor para apagar el reactor, ya sea de una manera lenta controlada o caídas rápidamente durante lo que se llama un SCRAM para cerrar inmediatamente el reactor caído en caso de emergencia.
Gran parte del control de potencia del reactor durante el funcionamiento en régimen permanente se debe al coeficiente de temperatura negativo del agua refrigerante. La potencia del reactor está determinada por la tasa instantánea de eventos de fisión que tienen lugar en el combustible. A medida que el agua se calienta, se expande y se vuelve menos densa, lo que proporciona menos moléculas por volumen para moderar los neutrones , por lo que se ralentizan menos neutrones a las energías térmicas requeridas para sostener la fisión térmica. Por el contrario, cuando la temperatura del agua refrigerante disminuye, su densidad aumenta y un mayor número de neutrones alcanza la energía térmica requerida, aumentando el número de fisiones por unidad de tiempo, creando más calor. Esto tiene el efecto de permitir que la "demanda de vapor" controle la potencia del reactor, requiriendo poca intervención del Operador del Reactor para cambios en la potencia demandada por las operaciones del barco.
El agua caliente de los reactores se envía, a través de grandes tuberías, a intercambiadores de calor llamados generadores de vapor. Allí, el calor del agua refrigerante del reactor sobrecalentada y presurizada se transfiere, a través de las paredes de los tubos, al agua que se alimenta a los generadores de vapor desde un sistema de alimentación independiente. En los sistemas A1W y A2W, el agua refrigerante del reactor se mantiene entre 525 y 545 ° F (274 y 285 ° C). En los generadores de vapor, el agua del sistema de alimentación se convierte en vapor a 535 ° F (279 ° C) y una presión de aproximadamente 600 psi (4 MPa). Una vez que el agua refrigerante del reactor ha emitido su calor en los generadores de vapor, se devuelve, mediante grandes bombas eléctricas (cuatro por reactor), a los reactores para repetir el ciclo.
El vapor saturado a 600 psi se canaliza desde cada generador de vapor a un cabezal común, donde el vapor se envía al motor principal, los generadores eléctricos, el sistema de catapulta de la aeronave y varios auxiliares. Hay dos turbinas de propulsión principales, una turbina de alta presión y una turbina de baja presión, con un separador de humedad entre las dos. La turbina de propulsión principal de baja presión tiene dos extremos, por lo que el vapor ingresa por el centro y se divide en dos corrientes cuando ingresa a las ruedas de la turbina real, expandiéndose y entregando su energía mientras lo hace, lo que hace que la turbina gire a alta velocidad. . El eje principal entra en un engranaje de reducción en el que la alta velocidad de rotación del eje de la turbina se reduce a una velocidad de giro utilizable para propulsar el barco. El vapor gastado del motor principal y otros auxiliares ingresa a los condensadores para ser enfriado en agua líquida y reciclado al sistema de alimentación.