راکتورهای اتمی نیروی دریایی ایالات متحده

[Commandant 5,641]

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10248/Besmellah_03.png[/img][/center]

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/USS_Hyman_G__Rickover_28SSN-70929.jpg[/img][/center]

نیروی دریایی ایالات متحده ، از راکتورهای اتمی بر روی تعداد زیادی از شناورهای خودش در طول تاریخ استفاده کرده ، از حدود 60 سال پیش که برای اولین بار یک راکتور اتمی به عنوان پیشران روی یک زیردریایی (ناتیلوس) و و بعد از اون 8 راکتور اتمی رو یک ناوهواپیمابر (اینترپرایز) نصب شد ، تا الان بیش از 500 راکتور اتمی برای این نیرو ساخته شده .

به خاطر مصاحبه ای که امیر سیاری انجام دادن ، مبتنی بر این که ما توان و آمادگی ساخت شناور با پیشران اتمی داریم ، تصمیم گرفتم این تاپیک رو بزنم که یه آشنایی با کم و کیف این مساله پیدا کنیم و از اون جایی که امریکا اولین کاربر در طول تاریخ بوده ، پایه ی تاپیک رو گذاشتم روی کار های نیروی دریایی امریکا ، هر چند که اشاراتی هم به کشورهای دیگه داریم.


[color=#0000ff][size=5][b]تاریخچه و منشاء[/b][/size][/color]

این ایده که از نیروی هسته ای به عنوان پیشران استفاده بشه ، بر می گرده به دهه ی 40 میلادی و از اون جایی که وزن و حجم چنین پیشرانی بسیار زیاد بود ، با وجود خیال پردازی های دانشمندان در مورد این که یک روزی هواپیماها و حتی اتومبیل ها هم پیشران هسته ای داشته باشند ، ولی به هر حال به دلیل عدم وجود تکنولوژی و رئال بودن این مساله ، تحقیقات و مطالعات معطوف شد به کشتی ها و بالطبع نیروی دریایی بود که وارد میدان شد.

سال 1948 ، برای اولین بار موسسه ی تحقیقات اتمی بتیس واقع در پنسیلوانیا ، تحت فرماندهی دریادار هایمن ریک اور ، اولین تست ها رو روی ساخت یک راکتور اتمی که بشه به عنوان پیشران و موتور محرکه ازش استفاده کرد ، آغاز کرد. این شد که اولین راکتور اتمی آزمایشی که اسم S1W رو به خودش گرفت ساخته شد (در ادامه در مورد نحوه ی نامگذاری راکتور ها توضیح میدم). این راکتور تا سال های متمادی تحت آزمایش بود و حتی چند دهه ی بعدی عمرش رو هم توی موسسه ی وستینگ هاوس (Westinghouse) تحت آزمایش گذروند.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/S1W_reactor.jpg[/img][/center]

[center][font=courier new,courier,monospace][color=#696969][size=2][b]راکتور S1W[/b][/size][/color][/font][/center]

در نهایت با آزمایشات انجام شده و اصلاحات صورت گرفته ، اولین راکتور اتمی عملیاتی یعنی S2W ساخته شد و روی زیردریایی ناتیلوس نصب شد. خدمه هم بعد از مدت ها تمرین و آموزش با راکتور S1W در نهایت اماده ی کار با راکتور S2W شدن.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/11.jpg[/img][/center]
[center][color=#696969][size=2][font=courier new,courier,monospace][b]اتاق کنترل راکتورهای اولیه[/b][/font][/size][/color][/center]

این شد که اولین یگان اتمی دنیا بوجود اومد ، زیردریایی ها که تا اون موقع سرعت بسیار کمی داشتن و بردشون بسیار محدود بود و برای فرایند های خیلی متفاوت باید به دفعات به سطح آب میومدن ، حالا زیردریایی بینشون اومده بود که سرعت بسیار زیادی داشت (45 کیلومتر بر ساعت) و میتونست برای هفته ها زیر آب بمونه.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/Nautiluscore.jpg[/img][/center]
[center][color=#696969][font=courier new,courier,monospace][size=2][b]زیر دریایی ناتیلوس[/b][/size][/font][/color][/center]

به سرعت کار برای ساخت دومین زیردریایی هم آغاز شد ، سرانجام زیر دریایی گرگ دریا (SeaWolf) هم ساخته شد و با تغییراتی رو راکتورهای قدیم ، مثل سیستم خنک کننده ی سدیمی ، راکتور جدیدی به اسم S1G روی خشکی برای آموزش خدمه ساخته شد و بعد هم راکتور S2G برای زیردریایی ساخته شد و روی اون نصب شد.

[center][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/Seawolf_SSN-575_with_Essex.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/thumb_Seawolf_SSN-575_with_Essex.jpg[/IMG][/url][/center]
[center][color=#696969][size=2][font=courier new,courier,monospace][b]گرگ دریا[/b][/font][/size][/color]

اما به دلیل فیدبک و بازخورد عملیاتی ضعیف راکتور جدید و مشکلات داغ شدن بیش از حد و حادثه ای که سدیم مذاب توی یکی از تست های دریایی به بار آورد ، در نهایت به انتخاب دریادار ریک اور ، سیستم نصب شده روی ناتیلوس به عنوان یک بستر پایدار انتخاب شد ، یعنی راکتوری که سیستم خنک کنندگی آب تحت فشار داشت (PWR). به طبع این قضیه راکتور گرگ دریا با یک راکتور جدید جایگزین شد. در نهایت تمام راکتورهای اتمی که امریکا به کار گرفته ، همگی توسط آب تحت فشار خنک میشن تا امروز. (در مقایسه با راکتورهای ساخت شوروی که تعدادیشون از سیستم خنک کننده ی قلع – بیسموت استفاده می کردن).

بعد از تجربه ی موفق آزمایش روی ناتیلوس و سی ولف ، امریکا دست به طراحی و توسعه ی یک کلاس زیردریایی اتمی زد ، یعنی کلاس اسکیت (Skate Class) که هر زیردریایی یک راکتور اتمی داشت و همزمان کار هم بر روی اتمی کردن ناوهای هواپیمابر آغاز شد ، در نهایت با ادامه ی کار ناوهواپیمابر اینترپرایز (که بعد از 50 سال خدمت ، پارسال از رده خارج شد) پا به دریا گذاشت. بعد از اون هم اولین رزمناو اتمی امریکایی یعنی USS Long Beach CGN-9 ساخته شد که 16 هزار تن وزن داشت.
[/center]
[center][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/800px-USS_Skate_28SSN-578293B0857816.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/thumb_800px-USS_Skate_28SSN-578293B0857816.jpg[/IMG][/url][/center]

[center][color=#696969][size=2][font=courier new,courier,monospace][b]زیردریایی اسکیت ، کلاس اسکیت[/b][/font][/size][/color][/center]


[center][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/800px-USS_Enterprise_28CVN-6529.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/thumb_800px-USS_Enterprise_28CVN-6529.jpg[/IMG][/url][/center]
[center][color=#696969][font=courier new,courier,monospace][size=2][b]ناو هواپیمابر اینترپرایز[/b][/size][/font][/color][/center]


[center][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/C2-CG09Underway.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/thumb_C2-CG09Underway.jpg[/IMG][/url][/center]
[center][color=#696969][font=courier new,courier,monospace][size=2][b]رزمناو لانگ بیچ[/b][/size][/font][/color][/center]

این شد که در سال 1962 ، نیروی دریایی امریکا 26 زیردریایی اتمی در اختیار داشت و 30 فروند هم در دست ساخت بودن. میشه ادعا کرد که این ایده و استفاده از راکتور اتمی برای نیروی دریایی امریکا حکم اختراع چرخ رو داشت ، چون نقطه ی عطفی شد در این که امریکا با فاصله ی بسیار زیاد از سایر رقبا ، ارتشی بسیار قدرتمند در اختیار داشته باشه.

شاید بد نباشه که بدونید ، که فناوری هسته ای رو امریکایی های در اختیار انگلیسی ها قرار دادند و خود انگلیسی ها نتونستن به تنهایی موفق بشن البته جماهیر شوروی سابق ، فرانسه و چین هر کدوم به تنهایی بعد از مدتی با فاصله از امریکایی ها به این تکنولوژی دست پیدا کردند.

به سرعت با تکامل این تکنولوژی پای غول های اقتصادی هم به این صنعت باز شد ، توی امریکا شرکت های وستینگ هاوس و جنرال الکتریک و توی انگلستان شرکت رولز رویس وارد این صنعت شدن و به سرعت تونستن پیمانکار ساخت راکتورهای اتمی برای نیروی دریایی امریکا و نیروی دریایی سلطنتی بشن.

[color=#0000ff][size=5][b]نام گذاری راکتورهای امریکایی[/b][/size][/color]

اسم هر مدل از راکتورها ، شامل 3 کاراکتر میشه :

- اول از همه یک حرف انگلیسی که نماینده ی شناوری هست که راکتور مختص اون هست ، یعنی : A برای ناوهماپیمابر (AirCraft Carriere) ، C برای رزمناو ها (Cruiser) ، D برای ناوشکن ها (Destroyer) و در نهایت S برای زیردریایی ها (Submarine)
- دوم ، یک عدد که نشان گر این هست که راکتور از کدام نسل هست
- سوم ، بازهم یک حرف که نشان گر سازنده ی راکتور هست ، یعنی W برای Westinghouse ، G برای General Electric ، C برای Combustion Engineering و در نهایت B برای Betchel

به طول مثال ، زمانی که مدل S9G ذکر میشه ، یعنی راکتوری که مخصص زیر دریایی هست ، از نسل نهم ، ساخته ی جنرال الکتریک

[size=5][color=#0000ff][b]جنگ سرد و نقش آن در بالندگی تکنولوژی هسته ای[/b][/color][/size]

در سال 1989 ، یعنی اواخر دوران جنگ سرد ، بیش از 400 زیردریایی اتمی عملیاتی بودن یا در مراحل مختلف ساخت به سر می بردن ، بیش تر از 250 تای اون ها تا الان اوراق شدن و تعدادی هم هیچ وقت کامل نشدن (بنا به پیمان منع گسترش). نیروی دریایی امریکا و نیروی دریایی شوروی هر کدوم به تنهایی بیشتر از 100 زیر دریایی اتمی در اختیار داشتن و بریتانیا و فرانسه هر کدوم حدود 20 و چین هم 6 زیردریایی اتمی در اختیار داشت. امروزه این تعداد کلا در حدود 160 فروند هست.

به نوعی میشه این طور گفت که جنگ سرد و رقابت تسلیحاتی شرق و غرب ، عامل اصلی پیشرفت این فناوری بوده و رشد اصلی اون زیر سایه ی جنگ سرد اتفاق افتاده.

بعد از این دوران ، نیروی دریایی امریکا همیشه تعداد 10 ناوهواپیمابر اتمی رو عملیاتی نگه می داره و شاکله ی اصلی نیروی دریاییش این ناوهای هواپیما بر هستن ، در حالی که روسیه با راهبردی متفاوت ، تعداد 8 رزمناو اتمی رو شاکله قرار داده و همیشه تعداد 8 رزمناور اتمی عملیاتی یا در حال ساخت در اختیار داره.

از زمانی که ایده ی این کار شروع شد ، یعنی سال 1948 ، تا الان ، نیروی دریایی امریکا 27 نوع راکتور طراحی کرده که حدود 500 راکتور از این 27 مدل توی 210 یگان شناور نصب شدن ، یعنی 5400 سال استفاده از راکتور و طی مسافت 128 میلیون مایل توسط این ناوگان اتمی.

بنا به مصوبه ی کنگره ی امریکا ، هر پروژه ای دریایی که از نظر هزینه ی تمام شده به صرفه باشه ، از پیشران اتمی بهره مند میشه.

[color=#0000ff][size=5][b]راکتورها ، نیروگاه های اتمی[/b][/size][/color]

راکتورهایی که نیروی دریایی امریکا ازشون بهره برداری می کنه ، همگی راکتورهای آبی تحت فشار هستن که تفاوت هاشون با راکتورهای تجاری در این موارد میشه :

[b]- [/b][b]در مقیاس برابر ، تولید نیروی بالاتری رو دارن ، در حالی که توانایی استفاده از هم اورانیوم با غنای پایین و هم غنای بالا رو دارن. البته اورانیوم استفاده شده درراکتورهای نیروی دریایی با وجود امکان استفاده از غنای پایین ، از اورانیومی که 93 درصد غنی سازی شده باشه استفاده می کنن. برای ذکر تفاوت ، مدل های روس ، معمولا از غنای 21 تا 45 استفاده می کنن.[/b]

[b]- [/b][b]سوخت این راکتورها ، اکسید اورانیوم نیست ، بلکه از یک آلیاژ ترکیبی با زیرکونیوم (به مقدار 15 درصد) استفاده می کنن.[/b]

[b]- [/b][b]راکتورهای تجاری عمدتا هر سال سوخت گذاری میشن در صورتی که این زمان توی یگان های نظامی حداقل 10 سال تا حداکثر 33 سال هست ، این مساله هم به دلیل استفاده از هسته های راکتور با عمر بالا هست.[/b]

[b]-[/b][b] بر خلاف راکتور های تجاری که مشکل ابعاد ندارن ، طراحی راکتورهای دریاپایه ، به شکل فشرده و با در نظر گرفتن ضرایب ایمنی بالاتر انجام میشه.[/b]

توان خروجی راکتورهای استفاده شده بسیار متفاوت است ، به طور مثال نیروی دریایی فرانسه از راکتورهایی با قدرت 48 مگاوات استفاده می کنه که هر 30 سال نیاز به سوخت گذاری مجدد دارن در حالی که امریکا در برخی از زیر دریایی های اتمی از راکتورهایی تا 500 مگاوات قدرت استفاده کرده.

نیروی دریای امریکا و فدراسیون روسیه و بریتانیا ، از سیستم توربین بخار به عنوان نیروی محرکه استفاده می کنن در حالی که فرانسه و چین از برق تولید شده توسط راکتورها توی موتورهای الکتریکی برای پیشران استفاده می کنن.

روس ها برای زیردریایی هاشون همیشه از چینش حداقل 2 راکتور استفاده می کنن در حالی که بریتانیا ، امریکا ، چین و فرانسه از تک راکتور بهره می گیرن.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/800px-TaskForce_One.jpg[/img][/center]
[center][color=#696969][size=2][font=courier new,courier,monospace][b]اینترپرایز در کنار لانگ بیچ[/b][/font][/size][/color][/center]

[color=#0000ff][size=5][b]دغدغه ی بزرگ[/b][/size][/color]

بعد از سال ها استفاده از این تکنولوژی و کثرت راکتورها و به طبع اون بالا رفتن سن راکتور ها و فرا رسیدن زمان خروج از خدمت، مشکل بزرگی که دامن گیر کشورها ، به خصوص امریکا و روسیه شده ، معدوم کردن این راکتور ها و خروج از خدمت اون ها هست.

تصویری که در زیر آورده شده ، یک محل دفن راکتور های نیروی دریایی امریکا هست ، محلی در نزدیکی سایت هنفورد ، راکتورهایی هم که مشاهده می کنین ، راکتورهای از رده خارجی هستند که روی زیردریایی های کلاس لس انجلس و کروزرهای امریکایی نصب بودن در زمان عملیاتی بودنشون.




[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10265/Naval_Reactor_Compartment_Packages_in_Trench_94_at_Hanford2C_WA.jpg[/img][/center]

[b][color=#ff0000]حالا سوال این هست که آیا کاری که بعضی کشورها 60 سال پیش موفق به انجام دادنش شدن ، ما الان نمی تونیم ؟[/color][/b]





[center][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]نویسنده : آرمان مجدی (Commandant)[/font][/color][/center]


[center][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif][color=#000080]کپی برداری بدون ذکر منبع ممنوع[/color][/font][/color][/center]

[center][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif][b][color=#FF0000]copyright [size=3][font=arial, sans-serif]©[/font][/size] Military.ir[/color][/b][/font][/color][/center]

[Zapad 405]

دستتون درد نکنه خیلی خوب بود .
اگر اشتباه نکنم تمام میله های سوختی از جنس آلیاژ زیرکونیم هست
آلیاژ زیرکوالوی .
zircoalloy

http://metalldxd.persiangig.com/%D8%B2%D9%8A%D8%B1%DA%A9%D9%86%D9%8A%D9%88%D9%85.pdf/download

این فایل هم مطالب خوبی داره . ویرایش شده در اردیبهشت 93 توسط Zapad

[mrb 207]

آقا دستت درد نکنه
بیشتر از یک ماه بود که میخواستم این تاپیک رو بزنم اما مشغله زیاد نذاشت. عذاب وجدان گرفته بودم

[Commandant 5,641]

[quote name='Zapad' timestamp='1399830001' post='377329']
دستتون درد نکنه خیلی خوب بود .
اگر اشتباه نکنم تمام میله های سوختی از جنس آلیاژ زیرکونیم هست
آلیاژ زیرکوالوی . zircoalloy
[/quote]

خواهش می کنم

اون طور که من مطالعه کردم امروز ، بیش از 20 نوع سوخت وجود داره

رایج ترین شکلش که عموما در نیروگاه های استفاده میشه UOX یا همون اورانیوم دی اکسید هست
یکی از سر شاخه های سوخت ، سوخت های فلزی هستن که به طور مثال شامل اورانیوم زیرکونیوم ، اورانیوم مولیبدنوم و اورانیوم سیلیکون میشن
از سوخت های فلزی توی راکتورهای آبی استفاده میشه ، چرا که رسانایی گرمایی فوق العاده بالایی دارن

[quote name='mrb' timestamp='1399830647' post='377335']
آقا دستت درد نکنه
بیشتر از یک ماه بود که میخواستم این تاپیک رو بزنم اما مشغله زیاد نذاشت. عذاب وجدان گرفته بودم
[/quote]

خواهش می کنم