Reactor A2W

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El reactor A2W es un reactor nuclear naval utilizado por la Armada de los Estados Unidos para generar electricidad y propulsar 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

Este reactor nuclear se utilizó en el primer portaaviones de propulsión nuclear del mundo, el USS  Enterprise  (CVN-65) . Las cuatro plantas de propulsión del Enterprise contenían cada una dos reactores, numerados según el eje que accionaban, 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B y 4A-4B. Cada planta de propulsión era capaz de funcionar con un reactor durante la mayor parte del rango de potencia necesario para propulsar el buque a velocidades superiores a los 33 nudos (60 km/h). Ambos reactores habrían estado en funcionamiento para proporcionar simultáneamente la máxima velocidad del buque y la capacidad de lanzamiento de aviones.

Los reactores son reactores de agua presurizada alimentados por uranio-235 altamente enriquecido . ^[1] El agua ligera se utiliza como moderador de neutrones y refrigerante del reactor. Las barras de control de hafnio se utilizan para controlar el funcionamiento del reactor. La extracción de las barras 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 dentro o hacia fuera para regular la temperatura media del refrigerante o se bajan hasta el fondo del recipiente del reactor para apagar el reactor, ya sea de forma lenta y controlada o se dejan caer rápidamente durante lo que se llama un SCRAM para apagar inmediatamente el reactor en caso de emergencia.

Gran parte del control de potencia del reactor durante el funcionamiento en estado estacionario 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 menos neutrones se ralentizan hasta las energías térmicas necesarias para mantener la fisión térmica. Por el contrario, cuando la temperatura del agua refrigerante disminuye, su densidad aumenta y una mayor cantidad de neutrones alcanza la energía térmica requerida, lo que aumenta la cantidad de fisiones por unidad de tiempo y crea más calor. Esto tiene el efecto de permitir que la "demanda de vapor" controle la potencia del reactor, lo que requiere poca intervención del operador del reactor para los 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, presurizada y sobrecalentada, 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. Una vez que el agua refrigerante del reactor ha cedido su calor en los generadores de vapor, se devuelve, a través de grandes bombas eléctricas (cuatro por reactor), a los reactores para repetir el ciclo.

El vapor saturado se canaliza desde cada generador de vapor a un cabezal común, desde donde se envía al motor principal, a los generadores eléctricos, al sistema de catapulta de la aeronave y a varios auxiliares. Hay dos turbinas de propulsión principales, una de alta presión y otra 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 entra por el centro y se divide en dos corrientes al entrar en las ruedas de la turbina, expandiéndose y cediendo su energía a medida que lo hace, lo que hace que la turbina gire a alta velocidad. El eje principal entra en un engranaje reductor 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 entra en condensadores para enfriarse en agua líquida y reciclarse al sistema de alimentación.