Reaktory nuklearne wykorzystano po raz pierwszy do napędu okrętów w połowie lat 50., wtedy to zwodowano pierwszy okręt napędzany atomowy. Był nim amerykański okręt podwodny USS Nautilius. Równolegle prowadzono prace nad wyposażeniem w takie reaktory również jednostek nawodnych. Amerykanie byli w tej dziedzinie również pionierami, chociaż to w ZSRR zbudowany pierwszy nawodny statek o napędzie nuklearnym. Był nim lodołamacz Lenin. Krótko po nim do eksploatacji trafił amerykański krążownik USS Long Beach, a później lotniskowiec USS Enterprise i (prawie)pierwszy cywilny statek o napędzie nuklearnym – NS Savannah.
Pierwsze w historii uruchomienie reaktora atomowego (o mocy 0,5 kW) miało miejsce w Chicago w dniu 02.12, 1942 roku. Jego konstruktorem był Enrico Fermi – amerykański uczony pochodzenia włoskiego. Reaktor atomowy jest urządzeniem energetycznym, w którym kontrolowana reakcja łańcuchowa, będąca skutkiem rozszczepienia jąder atomowych, wytwarza ogromne ilości ciepła. Ciepło zostaje wykorzystane do podgrzania wody (lub innej substancji) pod bardzo wysokim ciśnieniem, chłodzącej reaktor w pierwotnym, izolowanym i zamkniętym obiegu. W wymienniku ciepła, we wtórnym – oddzielonym od pierwotnego obiegu, powstaje para wodna napędzająca turbogeneratory elektrowni jądrowych lub turbiny statków oraz okrętów.
Zatem „okręt lub statek atomowy” to w istocie nic innego jak turboparowiec, w którym w miejsce kotłów opalanych olejem opałowym zainstalowano reaktor lub większą ilość takich urządzeń. Na atomowej jednostce pływającej stają się również zbyteczne zbiorniki paliwowe. Moment obrotowy turbin parowych za pośrednictwem przekładni przenoszony jest na śrubę (śruby) napędowe. Niekiedy stosuje się napęd pośredni, w którym turbiny napędzają generatory elektryczne – te z kolei zasilają silniki elektryczne bezpośrednio napędzające śruby napędowe.
Zastosowanie energii atomowej do napędu okrętu miało miejsce po raz pierwszy na USS „Nautilus”, okręcie podwodnym, zwodowanym w 1954 r. Od wczesnych lat 80-tych „Nautilus” eksponowany jest jako okręt –muzeum. W latach późniejszych napęd nuklearny zastosowano na licznych okrętach nawodnych i podwodnych największych potęg morskich, tj. USA, ZSRR, Wielkiej Brytanii i Francji.
Pierwszym atomowym statkiem „w służbie cywilnej” był lodołamacz n/s (nuclear ship) „Lenin”. Kolejnym statkiem z eksperymentalnym napędem atomowym był eksploatowany od 1962 do 1972 r. amerykański n/s „Savannach”, rozwijający prędkość 21 węzłów (38,9 km/h), od 1972 r. został wycofany z eksploatacji i służy jako stacjonarna jednostka o charakterze muzealnym. Kolejnymi statkami atomowymi były zbudowane w 1970 r. niemiecki masowiec doświadczalny n/s „Otto Hahn”, napędzany reaktorem o mocy 38 MW (51,7 tys. KM) oraz japoński drobnicowiec n/s „Mutsu”. Statek wyposażono w reaktor wodny – ciśnieniowy, analogiczny jak na „Otto Hahn”. Temperatura wody w obiegu pierwotnym wynosiła 278ºC, ciśnienie 110 atmosfer. „Mutsu” rozwijał prędkość 17 węzłów (31,5 km/h) – jego zasięg pływania bez uzupełniania paliwa atomowego wynosił 145 tys. Mm (268 tys. km). Wymienione statki atomowe posiadały również rezerwowe źródła napędu: dla „Mutsu” był to dodatkowy kocioł, „Oto Hahn” – rezerwowe silniki spalinowe, „Savannah” awaryjny system diesel-elektryczny. W ciągu pierwszych 3 lat eksploatacji, „Otto Hahn” zużył zaledwie 20 kilogramów uranu. Przy paliwie konwencjonalnym zużycie paliwa wyniosłoby około 40 tysięcy ton. Z uwagi na podwójny napęd i liczny (wchodzący w skład załóg) personel naukowy, trudno było oczekiwać, że statki atomowe okażą się konkurencyjne w stosunku do konwencjonalnych jednostek.
W 1989 r. wprowadzono do eksploatacji kolejny atomowy lodołamacz o nazwie „Taymyr”. Kadłub lodołamacza zbudowano w helsińskiej stoczni Wärtsilä. Przeznaczeniem lodołamacza jest prowadzenie konwojów statków na wodach arktycznych (również w ujściach rzek Dalekiej Północy). Podstawowe dane techniczne n/s „Taymyr” są następujące: 20,8 tys. BRT, 6,3 tys. NRT, 3,6 tys. DWT. Długość całkowita wynosi 149,7 m, szerokość 29,2 m, zanurzenie 9 m. Największa moc napędu w lodach wynosi 35,5 MW, (48,3 tys. KM). Przy wykorzystaniu 91,5% mocy reaktora (moc długotrwała) lodołamacz może kruszyć lód o grubości 180 cm z prędkością 2 węzłów. Wykorzystanie 70% mocy zapewnia prędkość na morzu bez lodu rzędu 18,2 węzła (33,7 km/h). Dla zmniejszenia oporów w czasie pływania w lodzie, zastosowano system powietrznego omywania podwodnej części kadłuba, zasilanego przez sprężarki o mocy ok. 2 MW (2,7 tys. KM). Statek ma 3 śruby napędowe. Do budowy lodołamacza zastosowano specjalne stopy stali odpornej na niskie temperatury rzędu -50ºC. Dla prowadzenia zwiadu lodowego, umożliwiającego wybór optymalnej drogi, statek posiada na wyposażeniu śmigłowiec.
Zarówno „Sevmorput” jak i „Taymyr” posiadają rezerwowe źródła napędu.
Podstawową sprawą dotyczącą jednostek pływających z napędem atomowym jest zabezpieczenie przed promieniowaniem. Na przykładzie n/s „Mutsu” i n/s „Otto Hahn”, w największym uproszczeniu sprawa wygląda następująco: reaktor jest umieszczony w stalowym pojemniku o grubości ścian 50 mm, otoczonym osłoną betonową półmetrowej grubości. Pod reaktorem statki mają potrójne dno oraz podwójne burty, odległe od siebie o 3 metry. Pojemnik reaktora ma zawory wyrównawcze, dzięki którym w wypadku utonięcia stopniowo napełniany jest pojemnik wodą , co ma zapobiec implozji. Po wypełnieniu pojemnika zawory zamykają się, uniemożliwiając wypływ skażonej wody do środowiska morskiego.
Ziemowit Sokołowski
źródło Infomare/ fot. Navsource.org, Domena publiczna, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6581498
