미국 해군 원자로
United States naval reactors46°33'54.8 ″N 119°31'09.″W / 46.565222°N 119.519361°W
미국 해군 원자로는 추진력, 전력, 항공모함에 탑재된 비행기를 개조하는 데 사용되는 증기를 생산하기 위해 미국 해군이 특정 선박에 탑재하여 사용하는 원자로입니다. 그러한 해군 원자로에는 완전한 발전소가 있습니다. 1975년 이후 건조된 모든 미 해군 잠수함과 슈퍼캐리어는 이러한 원자로에 의해 원자력으로 작동됩니다. 미국 해군에는 지난 2009년 5월 마지막 재래식 항공모함인 키티호크가 퇴역한 이후 취역한 재래식(비핵) 잠수함이나 항공모함이 남아있지 않습니다. 미 해군은 핵추진 순양함 9척도 보유하고 있었는데, 이후 퇴역했습니다. 원자로는 다양한 계약자에 의해 설계된 [who?]후, 정부(에너지부) 소유의 시설과 주요 계약자가 운영하는 시설 중 하나에서 개발 및 테스트를 거칩니다. 펜실베이니아주 웨스트 미플린에 있는 베티스 원자력 연구소와 아이다호에 있는 관련 해군 원자로 시설, 뉴욕 니스카유나에 있는 크놀스 원자력 연구소와 뉴욕주 웨스트 밀턴에 있는 관련 케셀링 부지는 모두 해군 원자로 사무소의 관리 하에 있습니다. 때때로 핵 발전소를 시험하기 위해 해군 원자로 시설, 케셀링, 윈저(코네티컷주)에 건설된 본격적인 핵 추진 시제품 공장들이 있었는데, 이 공장들은 핵 자격을 갖춘 선원들을 양성하기 위해 수년간 운영되었습니다.
원자로명칭
각 원자로 설계에는 다음과 같은 세 가지 문자로 구성된 이름이 부여됩니다.
- 원자로가 의도하는 선박의 종류에 대한 문자("항공모함용 A, 순양함용 C, 구축함용 D, 잠수함용 S")
- 연속세대번호
- 원자로 설계자에게 보내는 편지("Westinghouse", General Electric", "C", 연소공학", "B")
예를 들어, S9G 원자로는 잠수함(S), 9세대(9), General Electric 설계 원자로(G)를 나타냅니다.
역사
핵해양 추진에 대한 개념적 분석은 1940년대부터 시작되었습니다. 해군을 위한 원자로 개발 연구는 1948년부터 펜실베이니아 웨스트 미플린의 베티스 원자력 연구소에서 수행되었습니다. Hyman G. Rickover 제독의 장기적인 지도 아래, S1W라고 불리는 최초의 시험용 원자로 발전소는 1953년 아이다호의 해군 원자로 시설에서 시작되었습니다. 베티스 연구소와 해군 원자로 시설은 처음에는 웨스팅하우스에 의해 그리고 그 후에도 수십 년 동안 운영되었습니다. 1955년 최초의 핵추진 선박인 잠수함 USS 노틸러스호가 바다에 띄워졌습니다. USS 노틸러스호는 비교적 느리고 단거리인 재래식 잠수함에서 수 주일 동안 계속 물에 잠기면서 20-25노트(시속 37-46km; 시속 23-29마일)를 유지할 수 있는 잠수함으로 전환의 시작을 알렸습니다.
해군 원자로에 대한 초기 개발 작업의 대부분은 아이다호 국립 연구소(INL, 이전의 INEL) 캠퍼스에 있는 해군 원자로 시설에서 이루어졌습니다. USS 노틸러스는 S2W 원자로에 의해 동력을 공급받았으며, 승무원들은 INL의 육상 기반 S1W 원자로에서 훈련을 받았습니다.
두 번째 핵잠수함은 USS 시울프로, 처음에는 나트륨 냉각 S2G 원자로에 의해 동력을 공급받았으며 제너럴 일렉트릭이 운영하는 크놀스 원자력 연구소 산하 케셀링 현장에서 육상 기반 S1G 원자로에 의해 지원되었습니다. 예비 S2G도 제작되었지만 한 번도 사용하지 않았습니다.
USS 시울프호는 슈퍼히터 문제로 골머리를 앓았고, 그 결과 USS 노틸러스호는 훨씬 뛰어난 성능을 발휘했습니다. 이와 해상에서 사고가 발생할 경우 액체 나트륨이 야기하는 위험성 때문에 리코버 제독은 가압수형 원자로(PWR)를 미국 해군의 표준 원자로 유형으로 선택하게 되었습니다. S2G는 USS 노틸러스 프로그램의 일부인 예비 S2W의 구성 요소를 사용하여 USS Seawolf에서 제거되고 S2Wa 원자로로 대체되었습니다. 이후 미국 해군의 원자로는 모두 PWR인 반면, 소련 해군은 주로 PWR을 사용했지만, K-27과 7명의 알파급 잠수함에 3종류의 납-비스무스 냉각 액체 금속 냉각 원자로(LMFR)도 사용했습니다.
USS 노틸러스의 경험은 1960년 A2W 원자로 8기로 가동되는 항공모함 USS 엔터프라이즈와 단일 원자로로로 가동되는 추가 (스케이트급) 잠수함의 병행 개발로 이어졌습니다. 1961년 순양함 USS 롱비치가 뒤를 이었고 2개의 C1W 원자로 유닛에 의해 동력을 공급받았습니다. USS Enterprise는 50년 이상 사용되지 않다가 2012년에 비활성화되었습니다.
아이다호, 뉴욕, 코네티컷에 있는 본격적인 육상용 시제품 공장들은 전부는 아니지만 여러 종류(세대)의 미국 해군 원자로 개발에 앞서 있었습니다. 초기 건조 후 일부 엔지니어링 테스트가 수행되었으며 시제품은 수년 동안 핵 자격을 갖춘 선원을 훈련하는 데 사용되었습니다. 예를 들어, 해군 원자로 시설의 A1W 시제품은 USS 엔터프라이즈에 사용되는 A2W 원자로의 개발로 이어졌습니다. 1962년까지 미국 해군은 26척의 핵잠수함을 운용하고 30척을 건조 중에 있습니다. 원자력은 미국 해군에 혁명을 일으켰습니다.
기술은 영국과 공유되었고 프랑스, 중국, 소련의 기술 개발은 따로 진행되었습니다.
스케이트급 선박 이후 원자로 개발이 진행되었고, 미국에서는 웨스팅하우스와 제너럴 일렉트릭이 각각의 선박에 한 대의 원자로가 동력을 공급하는 표준화된 일련의 설계를 만들었습니다. 롤스로이스는 영국 해군 잠수함용 PWR1과 유사한 유닛을 제작한 후 PWR2로 설계를 더 발전시켰습니다. S5W 원자로 공장을 갖춘 수많은 잠수함이 건조되었습니다.
1989년 냉전 말기에 운용 중이거나 건조 중인 핵추진 잠수함은 400척이 넘었습니다. 이 잠수함들 중 250여 척은 현재 폐기되었고, 일부는 무기 감축 프로그램으로 인해 주문이 취소되었습니다. 러시아 해군과 미국 해군은 각각 100명이 넘었고, 영국과 프랑스는 각각 20명, 중국은 6명이었습니다. 오늘 총 160개 정도 됩니다.
미국은 핵추진 항공모함(10척)을 보유한 주력 해군이고, 러시아는 핵추진 순양함을 보유하고 있습니다. 러시아에는 8개의 핵 쇄빙선이 운행 중이거나 건설 중입니다. 1948년 시작된 이래로 미국 해군의 핵 프로그램은 27개의 다양한 발전소 설계를 개발하여 210척의 핵 추진 선박에 설치하고 500개의 원자로 노심을 가동하여 5,400년 이상의 원자로 가동과 128,000,000 마일의 안전한 증기를 축적했습니다. 또한 98척의 핵잠수함과 6척의 핵순양함이 재활용되었습니다. 미 해군은 원자로 사고를 공개한 적은 없지만,[1][2] USS 가드피시호에서 최소한 한 번의 냉각수 손실 사고를 겪었습니다.[3]
미 해군 핵추진 순양함(CGN) 9척이 모두 해군 함정 등록부에 등록됐고, 재활용으로 폐기되지 않은 것들은 재활용될 예정입니다. 원자로 사고로 미 해군 함정이나 잠수함이 침몰하지 않은 가운데 핵추진 잠수함인 탈곡함과 스콜피온함 두 척이 바다에서 실종됐습니다. 두 난파선 모두 원격조종차량(ROV)을 이용해 해군을 대신해 로버트 발라드가 조사했지만, 이 원자로의 상태는 공개되지 않았습니다.[citation needed]
의회는 미 해군이 모든 대형 지상 전투기(순양함, 구축함)와 수륙양용 강습상륙함에 원자력 발전을 하나의 옵션으로 고려할 것을 명령했습니다. 예비 선박 설계의 대안 분석(AoA) 단계에서 수명 주기 비용 분석에서 비용 효율적인 것으로 입증되면 새로운 선박 등급(예: CG(X))이 핵 추진을 진행할 수 있습니다.
발전소
현재 미국 해군 원자로는 모두 가압수형 원자로이며,[4] 이 원자로는 PWR 상업용 원자로와 동일하지만, 다음을 제외하고는 모두 전기를 생산합니다.
- 그들은 적은 부피로 높은 전력 밀도를 가지고 있으며 저농축 우라늄(일부 프랑스와 중국 잠수함과 마찬가지로) 또는 고농축 우라늄(>20% U-235, 현재 미국 잠수함은 최소 93%[5]까지 농축된 연료를 사용)으로 작동합니다.
- 이들은 코어 수명이 길기 때문에 10년 이상이 지나야 급유가 필요하고, 새로운 코어는 항모에서 25년, 잠수함에서 10~33년 지속되도록 설계되어 있습니다.
- 설계로 안전성을 유지하면서 컴팩트한 압력 용기가 가능합니다.[clarification needed]
우라늄을 고농축하고 핵분열 생성물과 악티니드 같은 불에 타지 않는 독이 축적되면서 점차 고갈되는 '연소 가능 중성자 독'을 첨가함으로써 긴 노심 수명을 가능하게 합니다. 연소 가능한 독극물의 손실은 연소 불가능한 독극물의 생성과 균형을 유지하고 안정적인 장기 연비를 제공합니다.
소형 원자로 압력용기의 장기적 무결성은 내부 중성자 실드를 제공함으로써 유지됩니다. (이는 매우 좁은 압력용기의 중성자 충격으로 취화가 발생하는 초기 소련 민간 PWR 설계와 대조적입니다.)
원자로 크기는 더 큰 잠수함과 수상함에서 최대 500 MWt(약 165 MWe)까지 다양합니다. 프랑스 루비스급 잠수함은 30년간 연료를 보충할 필요가 없는 48MW급 원자로를 보유하고 있습니다.
미국, 영국, 러시아 연방의 핵 해군은 증기 터빈 추진에 의존하고 있습니다. 프랑스와 중국인들은 추진을 위한 전기를 생산하기 위해 터빈을 사용합니다. 엔터프라이즈호 이후 대부분의 러시아 잠수함과 모든 미국의 수상함은 2개 이상의 원자로를 통해 동력을 공급받고 있습니다. 미국, 영국, 프랑스, 중국, 인도 잠수함은 하나로 동력을 공급합니다.
핵 추진 잠수함을 해체하는 것은 미국과 러시아 해군의 주요 과제가 되었습니다.[6] 연료를 주입한 후, 미국의 관행은 얕은 땅에 묻힐 때 저준위 폐기물로 처리하기 위해 선박에서 원자로 부분을 절단하는 것입니다(선박-잠수함 재활용 프로그램 참조).
참고 항목
참고문헌
- ^ "NASA/Navy Benchmarking Exchange – Naval Reactors Safety Assurance Progress Report – July 15, 2003" (PDF). Archived from the original (PDF) on 9 October 2022. Retrieved 30 May 2008.
- ^ "Fleet Size". Naval Vessel Register. United States Navy. Archived from the original on 14 January 2016. Retrieved 23 May 2008.
- ^ 보고서: 1973년 오레곤 앞바다에서 핵잠수함 사고를 당했습니다.
- ^ "Fact Sheet on U.S. Nuclear Powered Warship (NPW) Safety" (PDF).
- ^ Morten Bremer Maerli (1 January 2002). "Components of Naval Nuclear Fuel Transparency" (PDF). Norwegian Institute of International Affairs. Retrieved 7 February 2007.
{{cite journal}}: 저널 인용 요구사항journal=(도와주세요) - ^ "Nuclear Submarine Dismantlement NTI". nti.org. Retrieved 25 April 2021.
외부 링크
- 우라늄 정보 센터는 이 기사에서 원본 자료의 일부를 제공했습니다.
