Réacteurs navals des États-Unis - United States naval reactors

Coordonnées : 46°33′54.8″N 119°31′09,7″W / 46,565222°N 119,519361°W / 46.565222; -119.519361

Le site d'élimination des réacteurs navals, tranchée 94 200, zone East Hanford Site, Washington en novembre 2009. Ensembles de compartiments pour réacteurs stockés de la classe antérieure à Los Angeles, de la classe Los Angeles et des croiseurs.

Les réacteurs navals des États-Unis sont des réacteurs nucléaires utilisés par la marine des États-Unis à bord de certains navires pour générer la vapeur utilisée pour produire de l' énergie pour la propulsion , l'énergie électrique , catapulter des avions dans des porte-avions et quelques autres utilisations mineures. De tels réacteurs nucléaires navals sont associés à une centrale électrique complète . Tous les sous - marins et supercarriers de l' US Navy construits depuis 1975 sont propulsés par de tels réacteurs. Il n'y a plus de sous-marins conventionnels (non nucléaires) ou de porte-avions mis en service dans l'US Navy, depuis que le dernier porte-avions conventionnel, l' USS  Kitty Hawk , a été déclassé en mai 2009. L'US Navy disposait également de neuf croiseurs à propulsion nucléaire avec de tels réacteurs, mais ils ont depuis été déclassés. Les réacteurs sont conçus par une variété d'entrepreneurs, puis développés et testés dans l'une des nombreuses installations appartenant au gouvernement ( Department of Energy ) et exploitées par un maître d'œuvre : Bettis Atomic Power Laboratory à West Mifflin, Pennsylvanie et son installation de réacteurs navals associée en Idaho , et Knolls Atomic Power Laboratory à Niskayuna, New York et son site associé de Kesselring à West Milton, New York , le tout sous la direction du bureau de Naval Reactors . Parfois, des prototypes de centrales nucléaires à grande échelle ont été construits à la Naval Reactors Facility, à Kesselring et à Windsor (dans le Connecticut ) pour tester les centrales nucléaires, qui ont fonctionné pendant des années pour former des marins qualifiés pour le nucléaire.

Désignations des réacteurs

Chaque conception de réacteur se voit attribuer une désignation à trois caractères comprenant :

Par exemple, un réacteur S9G représente un sous-marin ( S ) de neuvième génération ( 9 ), un réacteur conçu par General Electric ( G ).

Histoire

L'analyse conceptuelle de la propulsion marine nucléaire a commencé dans les années 1940. Des recherches sur le développement de réacteurs nucléaires pour la Marine ont été menées au Bettis Atomic Power Laboratory à West Mifflin, en Pennsylvanie à partir de 1948. Sous la direction à long terme de l'amiral Hyman G. Rickover , la première centrale de réacteurs d'essai, un prototype dénommé S1W , a démarré aux États-Unis en 1953 au Naval Reactors Facility dans l' Idaho . Le laboratoire Bettis et l'installation des réacteurs navals ont été exploités initialement et pendant de nombreuses décennies par la suite par Westinghouse . Le premier navire à propulsion nucléaire, le sous - marin USS  Nautilus , mis à la mer en 1955. USS Nautilus a marqué le début de la transition des sous-marins de sous- marins conventionnels relativement lents et à courte portée à ceux capables de soutenir 20-25 nœuds (37-46 km/h ; 23-29 mph) submergé pendant des semaines.

Une grande partie des premiers travaux de développement sur les réacteurs navals a été effectuée à la Naval Reactors Facility sur le campus de l' Idaho National Laboratory (INL, anciennement INEL). L'USS Nautilus était propulsé par le réacteur S2W et l'équipage a été formé sur le réacteur terrestre S1W à l'INL.

Le deuxième sous-marin nucléaire était l' USS  Seawolf , qui était initialement propulsé par un réacteur S2G refroidi au sodium , et soutenu par le réacteur terrestre S1G sur le site de Kesselring sous Knolls Atomic Power Laboratory exploité par General Electric . Un S2G ​​de rechange a également été construit mais n'a jamais été utilisé.

L'USS Seawolf était en proie à des problèmes de surchauffeur, avec pour résultat que l'USS Nautilus offrait des performances bien supérieures. Ceci et les risques posés par le sodium liquide en cas d'accident en mer ont conduit l'amiral Rickover à choisir le réacteur à eau sous pression (REP) comme type de réacteur naval américain standard. Le S2G a été retiré de l'USS Seawolf et remplacé par le réacteur S2Wa , utilisant des composants du S2W de rechange qui faisait partie du programme USS Nautilus . Tous les réacteurs navals américains ultérieurs ont été des REP, tandis que la marine soviétique utilisait principalement des REP, mais utilisait également des réacteurs refroidis au plomb-bismuth refroidis par métal liquide (LMFR) de trois types dans huit sous - marins : K-27 et la classe Alfa à sept membres .

L'expérience avec l'USS Nautilus a conduit au développement parallèle d'autres sous-marins ( classe Skate ), propulsés par des réacteurs uniques, et d'un porte-avions , USS  Enterprise , propulsé par huit réacteurs A2W en 1960. Un croiseur, USS  Long Beach , a suivi en 1961 et était alimenté par deux réacteurs C1W . L'USS Enterprise est resté en service pendant plus de 50 ans et a été inactivé en 2012.

Des usines prototypes terrestres à grande échelle dans l'Idaho, New York et le Connecticut ont précédé le développement de plusieurs types (générations) de réacteurs nucléaires navals américains, mais pas tous. Après la construction initiale, des tests techniques ont été effectués et les prototypes ont été utilisés pour former des marins qualifiés pour le nucléaire pendant de nombreuses années. Par exemple, le prototype A1W de Naval Reactors Facility a conduit au développement de réacteurs A2W utilisés dans l'USS Enterprise . En 1962, l'US Navy avait 26 sous-marins nucléaires opérationnels et 30 en construction. L'énergie nucléaire avait révolutionné la marine américaine.

La technologie a été partagée avec le Royaume-Uni, tandis que le développement technologique en France, en Chine et en Union soviétique s'est déroulé séparément.

Après les navires de classe Skate , le développement des réacteurs s'est poursuivi et aux États-Unis, une seule série de conceptions standardisées a été construite par Westinghouse et General Electric, avec un réacteur alimentant chaque navire. Rolls Royce a construit des unités similaires pour les sous-marins de la Royal Navy , puis a développé la conception du PWR-2. De nombreux sous-marins avec une centrale à réacteur S5W ont été construits.

À la fin de la guerre froide en 1989, il y avait plus de 400 sous-marins nucléaires opérationnels ou en construction. Quelque 250 de ces sous-marins ont maintenant été mis au rebut et certains sur commande annulés, en raison de programmes de réduction des armes. La marine russe et la marine américaine en avaient plus d'une centaine chacune, le Royaume-Uni et la France moins de vingt chacun et la Chine six. Le total aujourd'hui est d'environ 160.

Les États-Unis sont la principale marine avec des porte-avions à propulsion nucléaire (10), tandis que la Russie a des croiseurs à propulsion nucléaire. La Russie a huit brise-glaces nucléaires en service ou en construction. Depuis sa création en 1948, le programme nucléaire de l'US Navy a développé 27 conceptions de centrales différentes, les a installées dans 210 navires à propulsion nucléaire, mis en service 500 cœurs de réacteurs et accumulé plus de 5 400 années de réacteurs de fonctionnement et 128 000 000 milles parcourus en toute sécurité. De plus, 98 sous-marins nucléaires et six croiseurs nucléaires ont été recyclés. L'US Navy n'a jamais connu d'accident de réacteur.

Notez que les neuf croiseurs à propulsion nucléaire (CGN) de l'US Navy ont maintenant été radiés du Naval Vessel Register , et que ceux qui n'ont pas déjà été mis au rebut par le recyclage devraient être recyclés. Alors que les accidents de réacteur n'ont fait couler aucun navire ou sous-marin de l'US Navy, deux sous-marins à propulsion nucléaire, l' USS  Thresher et l' USS  Scorpion ont été perdus en mer. L'état de ces réacteurs n'a pas été rendu public, bien que les deux épaves aient été étudiées par Robert Ballard au nom de la Marine à l'aide de véhicules télécommandés (ROV).

Le Congrès a mandaté que l'US Navy considère l'énergie nucléaire comme une option sur tous les grands combattants de surface (croiseurs, destroyers ) et les navires d'assaut amphibies . S'il s'avère rentable dans une analyse des coûts du cycle de vie au cours de la phase d' analyse des alternatives (AoA) de la conception préliminaire du navire, de nouvelles classes de navire (par exemple CG(X)) pourraient passer à la propulsion nucléaire.

Centrales électriques

Les réacteurs navals américains actuels sont tous des réacteurs à eau sous pression, qui sont identiques aux réacteurs commerciaux PWR produisant de l'électricité, sauf que :

  • Ils ont une densité de puissance élevée dans un petit volume et fonctionnent soit à l'uranium faiblement enrichi (comme le font certains sous-marins français et chinois) soit à l'uranium hautement enrichi (>20 % d'U-235, les sous-marins américains actuels utilisent du combustible enrichi à au moins 93 %)
  • Ils ont une longue durée de vie de noyau, de sorte que le ravitaillement n'est nécessaire qu'après 10 ans ou plus, et les nouveaux noyaux sont conçus pour durer 25 ans dans les porte-avions et 10-33 ans dans les sous-marins,
  • La conception permet un récipient sous pression compact tout en maintenant la sécurité.

Une longue durée de vie du cœur est permise par un fort enrichissement en uranium et par l'incorporation d'un « poison neutronique consommable », qui s'épuise progressivement au fur et à mesure que les poisons non combustibles comme les produits de fission et les actinides s'accumulent. La perte de poison consommable contrebalance la création de poisons non consommables et se traduit par un rendement énergétique stable à long terme .

L'intégrité à long terme de la cuve sous pression compacte du réacteur est maintenue en fournissant une protection interne contre les neutrons. (Ceci contraste avec les premières conceptions civiles soviétiques de REP où la fragilisation se produit en raison du bombardement de neutrons d'un récipient sous pression très étroit.)

La taille des réacteurs va jusqu'à ~ 500  MWt (environ 165 MWe) dans les plus gros sous-marins et navires de surface. Les sous- marins français de la classe Rubis ont un réacteur de 48 MW qui n'a pas besoin d'être ravitaillé pendant 30 ans.

Les marines nucléaires des États-Unis, du Royaume-Uni et de la Fédération de Russie dépendent de la propulsion par turbine à vapeur. Ceux des Français et des Chinois utilisent la turbine pour produire de l'électricité pour la propulsion. La plupart des sous-marins russes ainsi que tous les navires de surface américains depuis Enterprise sont propulsés par deux réacteurs ou plus. Les sous-marins américains, britanniques, français, chinois et indiens sont propulsés par un seul.

Le démantèlement des sous-marins à propulsion nucléaire est devenu une tâche majeure pour les marines américaine et russe. Après le retrait du combustible, la pratique américaine consiste à couper la section du réacteur de la cuve pour l'enfouir dans un enfouissement à faible profondeur en tant que déchets de faible activité (voir le programme de recyclage des navires et des sous-marins ).

Les réacteurs nucléaires de la marine américaine

Voir également

Les références

Liens externes