مفاعل A2W

مفاعل A2W هو مفاعل نووي بحري تستخدمه البحرية الأمريكية لتوليد الكهرباء ودفع السفن الحربية . ويرمز اختصار A2W إلى :

• أ = منصة حاملة الطائرات
• 2 = الجيل الثاني من النواة المصممة من قبل المقاول
• W = شركة وستنجهاوس هي المصمم المتعاقد

استُخدم هذا المفاعل النووي في أول حاملة طائرات تعمل بالطاقة النووية في العالم، وهي حاملة الطائرات الأمريكية إنتربرايز (CVN-65)   . احتوت كل محطة من محطات الدفع الأربع على متن إنتربرايز على مفاعلين، مُرقمين وفقًا للمحور الذي يُغذيه كل منهما، 1A-1B، 2A-2B، 3A-3B، و4A-4B. كانت كل محطة دفع قادرة على العمل بمفاعل واحد فقط ضمن معظم نطاق الطاقة اللازم لدفع السفينة بسرعات تتجاوز 33 عقدة (60 كم/ساعة) . وكان من المفترض أن يعمل كلا المفاعلين معًا لتوفير أقصى سرعة للسفينة وقدرة إطلاق الطائرات في آن واحد. 

المفاعلات هي مفاعلات ماء مضغوطة تعمل بوقود اليورانيوم-235 عالي التخصيب . ^{[ 1 ]} يُستخدم الماء الخفيف كمُهدئ للنيوترونات ومبرد للمفاعل. تُستخدم قضبان التحكم المصنوعة من الهافنيوم للتحكم في تشغيل المفاعل. يسمح سحب القضبان إلى ارتفاع مُحدد للمفاعل بالوصول إلى حالة التفاعل الحرج ، وهي النقطة التي تصل عندها تفاعلات الانشطار النووي إلى مستوى الاستدامة الذاتية. بعد ذلك، ينظم تدفق البخار (من مولدات البخار) طاقة المفاعل كما هو موضح أدناه. يتم تحريك قضبان التحكم للداخل أو للخارج لتنظيم متوسط ​​درجة حرارة المبرد أو إنزالها إلى قاع وعاء المفاعل لإيقاف تشغيله - إما بطريقة بطيئة ومُتحكم بها أو إنزالها بسرعة خلال ما يُسمى بالإيقاف الطارئ (SCRAM) لإيقاف تشغيل المفاعل فورًا في حالات الطوارئ. 

يُعزى جزء كبير من التحكم في قدرة المفاعل أثناء التشغيل المستقر إلى معامل درجة الحرارة السالب لماء التبريد. وتُحدد قدرة المفاعل بمعدل الانشطار اللحظي الذي يحدث في الوقود. فعندما يسخن الماء، يتمدد ويقلّ حجمه، مما يقلل عدد الجزيئات اللازمة لتهدئة النيوترونات ، وبالتالي يقلّ عدد النيوترونات التي تتباطأ إلى الطاقة الحرارية المطلوبة لاستمرار الانشطار الحراري. وعلى العكس، عندما تنخفض درجة حرارة ماء التبريد، تزداد كثافته، ويصل عدد أكبر من النيوترونات إلى الطاقة الحرارية المطلوبة، مما يزيد عدد الانشطارات في وحدة الزمن، وبالتالي يُنتج المزيد من الحرارة. وهذا يسمح لـ"طلب البخار" بالتحكم في قدرة المفاعل، مما يقلل الحاجة إلى تدخل مشغل المفاعل لتعديل القدرة المطلوبة لتشغيل السفينة.

يُرسل الماء الساخن من المفاعلات، عبر أنابيب كبيرة، إلى مبادلات حرارية تُسمى مولدات البخار. هناك، تنتقل الحرارة من ماء تبريد المفاعل المضغوط والمُحمّص، عبر جدران الأنابيب، إلى الماء المُغذّى إلى مولدات البخار من نظام تغذية منفصل. بمجرد أن يفقد ماء تبريد المفاعل حرارته في مولدات البخار، يُعاد، عبر مضخات كهربائية كبيرة (أربع لكل مفاعل)، إلى المفاعلات لتكرار الدورة.

يُوجَّه البخار المشبع من كل مولد بخاري إلى قناة رئيسية مشتركة، حيث يُرسل إلى المحرك الرئيسي، والمولدات الكهربائية، ونظام إطلاق الطائرات، والعديد من الأجهزة المساعدة. يوجد توربينان رئيسيان للدفع، أحدهما عالي الضغط والآخر منخفض الضغط، ويفصل بينهما فاصل رطوبة. يتميز توربين الدفع الرئيسي منخفض الضغط بتصميم مزدوج الأطراف، حيث يدخل البخار من المنتصف وينقسم إلى تيارين عند دخوله عجلات التوربين، متمددًا ومُطلقًا طاقته، مما يؤدي إلى دوران التوربين بسرعة عالية. يدخل العمود الرئيسي إلى علبة تروس تخفيض السرعة، حيث تُخفَّض سرعة دوران عمود التوربين العالية إلى معدل دوران مناسب لدفع السفينة. يدخل البخار المُستنفد من المحرك الرئيسي والأجهزة المساعدة الأخرى إلى مكثفات ليُبرَّد ويتحول إلى ماء سائل، ثم يُعاد تدويره إلى نظام التغذية.

• قائمة المفاعلات البحرية الأمريكية