Армейская программа ядерной энергетики - Army Nuclear Power Program

Бланк группы инженерных реакторов армии США

В Армейская программа ядерной энергетики (ААЭС) была программой Армия США развивать маленькие вода под давлением и кипящая вода ядерные энергетические реакторы для выработки электроэнергии и энергии для обогрева помещений преимущественно в удаленных, относительно труднодоступных местах. У ААЭС было несколько достижений, но в конечном итоге она считалась «решением в поисках проблемы». Группа инженерных реакторов армии США руководила этой программой, и ее штаб-квартира находилась в Форт Бельвуар, Вирджиния. Программа началась в 1954 году и фактически завершилась примерно к 1977 году, когда последний класс операторов АЭС закончил обучение в 1977 году. Некоторое время после этого продолжалась работа либо по выводу станций из эксплуатации, либо по их размещению. SAFSTOR (долгосрочное хранение и мониторинг перед выводом из эксплуатации). Текущее развитие малые модульные реакторы привел к возобновлению интереса к военным приложениям.[1][2][3]

Фон

Интерес к возможному применению ядерной энергии для наземных военных нужд был проявлен еще в 1952 году. министра обороны от 10 февраля 1954 г. возлагал на армию ответственность за «разработку атомных электростанций для обеспечения теплом и электричеством удаленных и относительно труднодоступных военных объектов». В Секретарь армии учредил Армейская программа ядерной энергетики и назначил его Инженерный корпус.[4]

В Закон об атомной энергии 1954 года сделано Комиссия по атомной энергии (AEC) отвечает за НИОКР в ядерной области, так что ААЭС затем стала совместной межведомственной «деятельностью» Департамент армии (DA) и AEC. Когда в 1954 г. был пересмотрен Закон об атомной энергии, параграф 91b разрешал Министерство обороны получить специальный ядерный материал для использования на объектах оборонного назначения. Основное внимание армейской ядерно-энергетической программы уделялось энергетическим объектам, в то время как Программа морских реакторов сконцентрировался на ядерных силовых установках для подводных лодок и кораблей. 9 апреля 1954 г. Начальник инженеров учредил Группа инженерных реакторов армии США для выполнения задач, поставленных DA. По сути, эти миссии заключались в следующем:[4]

  • совместно с AEC проводить НИОКР по развитию атомной электростанции;
  • эксплуатировать атомные электростанции Инженерного корпуса;
  • проводить тренинги по поддержке растений;
  • оказывать техническую поддержку другим агентствам по мере необходимости;
  • разработать программы использования ядерных реакторов для военных нужд.

В утвержденной Министерством армии США цели разработки качественных материалов для атомных электростанций от 7 января 1965 года для программы были сформулированы следующие цели:[4]

  • Снижение или устранение зависимости от источников [ископаемого] топлива.
  • Снижение или устранение логистической нагрузки, необходимой для поддержки традиционных электростанций.
  • Надежная работа.
  • Нечастые заправки и обслуживание.
  • Уменьшенный размер экипажа с конечной целью работы без присмотра.
  • Транспортируемость, мобильность и время реакции совместимы с миссией или поддерживаемым оборудованием.
  • Повышенная рентабельность.

В конечном итоге AEC пришел к выводу, что вероятность своевременного и разумного достижения целей Армейской ядерно-энергетической программы недостаточно высока, чтобы оправдать продолжение финансирования его части проектов по разработке малых, стационарных и мобильных реакторов. Сокращение военного финансирования долгосрочных исследований и разработок из-за войны во Вьетнаме привело к тому, что в 1966 году AEC прекратила поддержку программы. Затраты на разработку и производство компактных атомных электростанций были настолько высоки, что они могли быть оправданы только в том случае, если реактор имел уникальные возможности и выполнял четко поставленную задачу, поддерживаемую Министерством обороны США. После этого участие армии в исследованиях и разработках атомных электростанций неуклонно сокращалось и, в конце концов, вообще прекратилось.[5]

Список растений

Построено восемь заводов. Из-за требований к небольшому физическому размеру все эти реакторы, кроме MH-1A, использовали высокообогащенный уран (ВОУ ). MH-1A имел больше места для работы и большую грузоподъемность, так что это был реактор низкого обогащения; то есть больше и тяжелее. MH-1A ненадолго рассматривался для использования во Вьетнаме, но идея чего-либо ядерного во Вьетнаме была быстро отвергнута Государственным департаментом.[4]

Растения перечислены в порядке их начальной критичности. Увидеть галерея фотографий в следующем разделе. Источники для этих данных включают единственную известную книгу Суида о ААЭС.[6] и документ DOE.[7]

СМ-1
Ft. Belvoir Virginia
  • СМ-1: 2 МВт эл. Форт Бельвуар, Вирджиния, начальная критичность 8 апреля 1957 г. (за несколько месяцев до Реактор отгрузочного порта ) и первый НАС. АЭС будет связаны к электросети. Используется в основном для обучения и тестирования, а не для выработки электроэнергии для Ft. Бельвуар. Завод спроектирован Американская Локомотивная Компания (в 1955 году переименован в ALCO Products) и был первым реактором, разработанным в рамках программы ядерной энергетики армии США. Увидеть Галерея изображений SM-1, ниже. Этот завод был трехкомпонентным учебным комплексом, и ВМС и ВВС США отправляли персонал для обучения на береговых объектах (у ВМФ была другая автономная программа для корабельной ядерной энергетики, которая все еще действует. ). SM-1 и связанные с ним учебные заведения в Ft. Бельвуар был единственным учебным центром для береговых военных электростанций. Конденсаторы завода охлаждались водой из реки Потомак. Примерно первые 10 лет своей эксплуатации SM-1 бессознательно выпускал тритий в воды Чесапикского залива, до разработки детектора Packard Tri-Carb, который был первой детекторной системой, способной обнаруживать низкоэнергетический бета-распад трития. Аппаратура SM-1 предшествовала развитию твердотельных устройств и использовала электронные лампы.
SL-1
NRTS, Айдахо
  • SL-1: Реактор с кипящей водой, 200 кВт электрические, 400 кВт тепловые для отопления, Национальная испытательная станция реакторов, Айдахо. Первоначальная критичность 11 августа 1958 года. SL-1 был разработан Аргоннская национальная лаборатория получить опыт эксплуатации реакторов с кипящей водой, разработать технические характеристики, обучить боевые расчеты и испытать компоненты. Компания Combustion Engineering получила контракт от AEC на эксплуатацию SL-1 и, в свою очередь, наняла военную бригаду армии для продолжения эксплуатации завода. Этот BWR был специально разработан для питания РОСА линейные станции.
3 января 1961 г. реактор готовился к перезапуску после остановки на одиннадцать дней по праздникам. Продолжались процедуры технического обслуживания, которые потребовали вручную отвести главный центральный стержень управления на несколько дюймов, чтобы снова подсоединить его к приводному механизму; в 21:01 этот стержень был внезапно выведен слишком далеко, в результате чего SL-1 ушел срочный критический немедленно. За четыре миллисекунды тепло, выделяемое в результате огромный скачок напряжения заставил воду, окружающую ядро, начать взрывное испарение. Водяной пар вызывал волну давления, ударяющуюся о верхнюю часть корпуса реактора, в результате чего вода и пар разбрызгивались сверху корпуса. Эта крайняя форма гидроудар двигали регулирующие стержни, защитные заглушки и весь корпус реактора вверх. Более позднее расследование пришло к выводу, что судно весом 26 000 фунтов (12 000 кг) подпрыгнуло на 9 футов 1 дюйм (2,77 м), а механизмы привода верхнего регулирующего стержня ударились о потолок здания реактора, прежде чем вернуться в исходное положение.[8] Водно-паровые брызги повалили двух операторов на пол, один погиб, а другой сильно ранил. Одна из заглушек на крышке корпуса реактора проткнула третьего человека в пах и вышла из плеча, прижав его к потолку.[9] Жертвами были армия Специалисты Джон А. Бирнс (27 лет) и Ричард Лерой МакКинли (22 года), а также военно-морской Сиби Электрик-строитель Первый класс (CE1) Ричард К. Легг (26 лет).[10][11]
Позже было установлено, что Бирнс (оператор реактора) поднял стержень и вызвал экскурсию, Легг (начальник смены) стоял на вершине корпуса реактора и был пронзен и прижат к потолку, а МакКинли, стажер, который стоял поблизости, позже был найден живым спасателями.[9] Все трое скончались в результате физических травм; Радиация от ядерной экспедиции не дала бы людям ни единого шанса на выживание.
Это был единственный инцидент со смертельным исходом на американском ядерном реакторе, в результате которого реактор был разрушен. Этот инцидент был важен для развития коммерческой энергетики, потому что будущие конструкции предотвратили критическое состояние активной зоны при удалении одного стержня.
ПМ-2А
Лагерь века, Гренландия
  • ПМ-2А: электрическая 2 МВт, плюс отопление. Лагерь века, Гренландия.[12] Начальная критичность 3 октября 1960 г. Первый «переносной» ядерный энергетический реактор. Привозят в Гренландию по частям, собирают, эксплуатируют, разбирают, отправляют обратно в Соединенные Штаты.[13] PM-2A в Camp Century, сверхсекретном ядерном стартовом комплексе в Гренландии, был разработан американской компанией Locomotive Company, чтобы продемонстрировать способность собирать атомную электростанцию ​​из сборных компонентов в отдаленном арктическом месте. Он использовался для обеспечения энергией пусковой установки с крышкой. Корпус высокого давления впоследствии использовался для исследования нейтронного охрупчивания углеродистой стали. Этот завод был остановлен в 1963–1964 гг. ПМ-2А работал на уран-235 обогащение 93 процента.[14]
  • МЛ-1: первая газовая турбина замкнутого цикла. Первоначальная критичность была 30 марта 1961 года. Рассчитана на 300 кВт, но достигла только 140 кВт. Проработал всего несколько сотен часов тестирования. ML-1 был разработан Aerojet General Corporation для испытаний интегрированного реактора, который можно было перевозить на военных полуприцепах, железнодорожных платформах и баржах. Этот реактор был остановлен в 1965 году.
АЭС ПМ-1, База ВВС Сандэнс
  • ПМ-1: электрическая 1,25 МВт плюс отопление. База ВВС Сандэнс, Вайоминг. Этот реактор с водой под давлением, принадлежащий ВВС, использовался для питания радиолокационной станции. Первоначальная критическая ситуация наступила 25 февраля 1962 года. PM-1 был разработан компанией Martin и обеспечивал электроэнергией 731-ю радиолокационную эскадрилью Североамериканского командования ПВО (NORAD). Этот завод был остановлен в 1968 году. БМ-1 работала при обогащении урана-235 93 процента.[15]
ПМ-3А
Станция Мак-Мердо, Антарктида
  • ПМ-3А: электрическая 1,75 МВт, плюс обогрев и опреснение. Станция Мак-Мердо, Антарктида.[16] Принадлежит ВМФ. Первоначальная критичность 3 марта 1962 года, списана в 1972 году. PM-3A, расположенный в проливе Мак-Мердо, Антарктида, был разработан компанией Martin для обеспечения электроэнергией и паровым обогревом военно-морского авиационного комплекса в проливе Мак-Мердо. БДМ-3А работал с обогащением урана-235 93%.
    PM-3A (портативный, средней мощности, 3-го поколения) был установкой, установленной для обеспечения энергией базы Мак-Мердо в Антарктиде. В 1970–1971 годах он установил мировой рекорд мощности. Это была одна из первых береговых электростанций, в которых использовалось твердотельное оборудование. PM-3A не эксплуатировался в армии, но находился в ведении NAVFAC (Военно-морское инженерное командование), берегового силового подразделения ВМС США. Хотя большинство личного состава составляли военно-морской флот, PM-3A был базой трех видов обслуживания. В 1970-1971 годах в составе экипажа находились армейский сержант и сержант ВВС. Установка охлаждалась воздухом, конденсаторы и вентиляторные агрегаты работали на гликоле. Отработанное тепло также использовался для опреснения с использованием вакуумной перегонки. Реактор располагался в закопанных в землю резервуарах.
    На заводе возникло множество проблем, в том числе пожар и утечка охлаждающей жидкости. Он был закрыт в сентябре 1972 года. [17][18]После вывода из эксплуатации завод разрезали на части и перевезли в США для захоронения. Почва вокруг танков стала радиоактивной, поэтому ее также удалили и перевезли на военно-морскую базу Порт-Уенем в Калифорнии, где она была залита асфальтовым покрытием.
СМ-1А
Ft. Грили, Аляска
  • СМ-1А: электрическая 2 МВт, плюс отопление. Форт Грили, Аляска. Первоначальная критичность 13 марта 1962 года. SM-1A в Ft. Грили, Аляска, был разработан Продукция ALCO и был первым полевым объектом, разработанным в рамках программы ядерной энергетики армии. Эта площадка была выбрана для разработки методов строительства в отдаленном арктическом районе. Этот завод был остановлен в 1972 году. СМ-1А работал с обогащением урана-235 93 процента.
MH-1A
Power Barge Sturgis, Ганстон-Коув, Форт. Бельвуар,
Тренажер диспетчерской MH-1A
  • MH-1A: Электроэнергия 10 МВт, плюс подача пресной воды на прилегающую базу. Установлен на Стерджис, баржа (без двигательных установок) переоборудована из Корабль свободы, и пришвартовался в Зона Панамского канала. Начальная критичность в Ft. Бельвуар (в бухте Ганстон, недалеко от реки Потомак), 24 января 1967 года. Это был последний из восьми заводов, которые окончательно прекратили работу. MH-1A был разработан Martin Marietta Corporation. Он оставался на якоре у озера Гатун в Панамском канале с 1968 по 1977 год, когда его отбуксировали обратно в Ft. Бельвуар для вывода из эксплуатации. В 1978 году он был переведен в резервный флот реки Джеймс и рассчитан на 50 лет эксплуатации. SAFSTOR. В этом реакторе используется низкообогащенный уран (НОУ) в диапазоне от 4 до 7 процентов. На MH-1A был установлен сложный симулятор с аналоговым компьютерным питанием в учебном отделении USAERG, Ft. Бельвуар. Тренажер MH-1A был получен Центром ядерных исследований Государственного университета Мемфиса в начале 1980-х годов, но так и не был восстановлен и возвращен в строй. После закрытия Центра ядерных исследований его судьба неизвестна.
  • ММ-1: ~ 2,5 МВт, электрический, разработан, но так и не построен. Задуманный как «военный компактный реактор». Реактор с жидкометаллическим теплоносителем, установленный на грузовике, с более коротким временем пуска и останова. Не требует экранирования земли или запретных зон для защиты операторов от излучения. С его активной зоной реактора, содержащей энергетический эквивалент более 8 миллионов фунтов бензин. Предполагается иметь более высокую удельную мощность; его выходная мощность означала, что впервые силовая установка будет весить меньше дизель генератор сопоставимой мощности. Первоначально предназначавшаяся для силовых баз и полевых операций, программа была перенесена на армейскую «Концепцию энергетического склада» для исследования производства синтетического топлива. Реактор и связанные с ним прицепы будут производить жидкое топливо для цистерн, грузовиков, бронетранспортеров и самолетов и резко сократить уязвимость логистической цепочки поставок нефти. Соответствующие прицепы будут использовать процессы химического преобразования для преобразования отработанной тепловой энергии реактора в полезное топливо с использованием элементов, повсеместно присутствующих в воздухе и воде (водород, кислород, азот и углерод ), потенциально производя метанол, жидкий водород и / или аммиак.

Ключ к кодам:

  • Первая буква: S - стационарный, M - мобильный, P - переносной.
  • Вторая буква: H - высокая мощность, M - средняя мощность, L - низкая мощность.
  • Цифра: порядковый номер.
  • Третья буква: A указывает на установку в полевых условиях.

Из восьми построенных шесть производили полезную для эксплуатации электроэнергию в течение длительного периода. Многие проекты были основаны на Реакторы ВМС США, которые были проверены компактными конструкциями реакторов.[нужна цитата ]

График

СМ-1
СМ-1А
SL-1
ПМ-1
ПМ-2А
ПМ-3А
MH-1A
МЛ-1
│
1954
│
1955
│
1956
│
1957
│
1958
│
1959
│
1960
│
1961
│
1962
│
1963
│
1964
│
1965
│
1966
│
1967
│
1968
│
1969
│
1970
│
1971
│
1972
│
1973
│
1974
│
1975
Начальная критичность к остановке (приблизительная)

Значительные достижения

Ссылки для этого списка включают документ DOE,[7] суидская книга[6] и Информационная книга.[4]

  • Рабочие проекты реакторов с водой под давлением и кипящей водой, а также реакторов с газовым и жидкометаллическим теплоносителем.
  • Первая АЭС с защитной оболочкой (СМ-1)
  • Первое использование нержавеющей стали для оболочки твэлов (СМ-1)
  • Первая атомная электростанция в США для подачи электроэнергии в коммерческую сеть (SM-1)
  • Первый отжиг корпуса реактора на месте с использованием ядерного источника тепла в США (SM-1A)
  • Первая замена парогенератора в США (SM-1A)
  • Первая герметизирующая оболочка (СМ-1А)
  • Первая действующая энергетическая установка с кипящим реактором (СЛ-1)
  • Первая переносная, предварительно укомплектованная модульная атомная электростанция, которая будет установлена, эксплуатироваться и демонтироваться (PM-2A)
  • Первое использование ядерной энергии для опреснения (ПМ-3А)
  • Первая наземная мобильная атомная электростанция (МЛ-1)
  • Первый замкнутый газотурбинный цикл с ядерной установкой (Брайтон) (МЛ-1)
  • Первая плавучая (баржа) атомная энергетическая установка (МН-1А)

Обучение операторов АЭС

Курс оператора атомной электростанции (NPPOC) был проведен в Ft. Бельвуар. Претендентами на программу были зачисленные мужчины, которые должны были проработать минимум два года после завершения обучения. Требования для приема в НОКЗР включали в себя оценки по тесту на профессиональную пригодность, по крайней мере, такие же строгие, как те, которые требуются для поступления в школу кандидатов в офицеры.[19] В период с 1958 по 1977 год лицензии получили более 1000 операторов атомных электростанций. Курс NPPOC был интенсивным и академически сложным, рассчитанным на год.[20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Пфеффер, Роберт А; Мейкон, Уильям А. (сентябрь – октябрь 2001 г.). «Ядерная энергетика: вариант будущего армии». Армейский логист. 33 (5). Архивировано из оригинал на 2009-02-05. Получено 2017-09-18.
  2. ^ Тракимавичюс, Лукас. «Маленький действительно красивый? Будущая роль малых модульных ядерных реакторов (МЯР) в вооруженных силах» (PDF). Центр передового опыта НАТО в области энергетической безопасности. Получено 2020-12-05.
  3. ^ Полковник Пол Э. Роэдж - Может ли ядерная энергия заполнить критические пробелы в портфеле военной энергетики? @ TEAC3 - YouTube
  4. ^ а б c d е Армейская программа ядерной энергетики: прошлое, настоящее, будущее. Информационный документ, подготовленный и представленный Специальной исследовательской группе Армейского научного консультативного совета, 10–11 февраля 1969 г.
  5. ^ Пфеффер, Мейкон, Ядерная энергетика: вариант будущего армии, Army Logistician, PB 700-01-5, Vol 33, Issue 5, Sept / Oct 2001, извлечено из [1] В архиве 2009-02-05 на Wayback Machine 30 января 2009 г.
  6. ^ а б Суид, Л. Х., Армейская программа ядерной энергетики: эволюция вспомогательного агентства, Гринвуд (1990), ISBN  978-0-313-27226-4
  7. ^ а б Офис заместителя администратора по программам защиты (январь 2001 г.), Высокообогащенный уран: достижение баланса - Исторический отчет о производстве, приобретении и использовании высокообогащенного урана в США с 1945 по 30 сентября 1996 г. (Редакция 1 (Отредактировано для публичного выпуска) под ред.), Министерство энергетики США, Национальное управление по ядерной безопасности, получено 2009-06-13
  8. ^ Стейси, Сьюзан М. (2000). Доказательство принципа - история Национальной инженерной и экологической лаборатории Айдахо, 1949–1999 гг. (PDF). Департамент энергетики США, Операционный офис Айдахо. ISBN  0-16-059185-6. Архивировано из оригинал (PDF) на 07.08.2011. Глава 15.
  9. ^ а б Такер, Артур; Такер, Шэрон (1988). «Кошачья мята и реакция на кошачью мяту». Прикладная ботаника. 42 (2): 214–231. Дои:10.1007 / BF02858923.
  10. ^ "Ядерные эксперты исследуют фатальный взрыв реактора". Раз в день. 5 января 1961 г.. Получено 30 июля, 2010.
  11. ^ "Ричард Легг" (JPEG ). Найти могилу. 14 мая 2011. Получено 5 марта 2013.
  12. ^ «Атомная установка ПМ-2А устанавливает постоянный рекорд мощности» (PDF). Журнал исследований и разработок армии. Штаб, Управление армии. 4, № 4 (апрель 1963 г.): 26. 1963 г.. Получено 30 сентября, 2013.
  13. ^ ПМ-2А
  14. ^ Атомная энергия, Том 9, номер 4 - SpringerLink
  15. ^ [2] ХАРАКТЕРИСТИКИ ПМ-1 (НАДЕЖНОСТЬ)
  16. ^ Информационные страницы об окружающей среде Антарктики
  17. ^ «Проектирование и строительство ПМ-3А». Adams Atomic Engines, Inc., октябрь 1996 г. Архивировано с оригинал 2 декабря 1998 г.. Получено 2 января 2020.
  18. ^ Шпиндлер, Билл. "Страницы экологической осведомленности Антарктики". Южнополярная станция Амундсен-Скотт. Получено 2 января 2020.
  19. ^ Суид, стр. 36
  20. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2009-01-09. Получено 2009-02-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

внешняя ссылка