Denizaltı Hakkında-II Nük.: Nükleer Denizaltılar [Kronolojik sırayla]

Nükleer Teknolojinin Adımları.
1898 - Marie Curie   radium ve polonium elementlerinin radyoaktivitesini keşfetti..

1905 - Albert Einstein kütle-enerji ilişkisi üzerine olan teorisini geliştirdi.

1913 - Radyasyon detektörü bulundu.

1925 – Nükleer reaksiyonun ilk karanlık oda fotoğrafları.

    1938 Aralık  – İki Alman bilim adamı, Otto Hahn and Fritz Strassman, deneyle nuclear fisyon’u kanıtladılar.Uranyum çekirdeğinin atom’un yüksüz parçasıyla ayrılabileceğini buldular.Çekideğin ayrılmasıyla kütle enerjiye dönüşüyordu.

    1939 Ağustos  - Albert Einstein,Başkan Roosevelt’e bir mektup göndererek “Alman atom araştırmaları Atom Bombası yapma potensiyelleri” hakkında bilgilendirmiştir.Bu mektup başkanı hemen Atom araştırmalarının Askeri kullanımlar için sonuçlarının incelendiği bir özel komite oluşturmaya sevk eder.  

1942 Eylül  -  Almanlardan evvel Atom Bombası yapılması için gizlice Manhattan Projesi başlatılır. 

1942 Kasım  - Los Alamos’ta Robert Oppenheimer’ın başında olduğu proje için bir laboratuar kurulur. 

1942 Aralık  - Enrico Fermi Chicago üniversitesi laboratuarında ilk “Kendi kendini idame ettiren zincirleme reaksiyonu” deneyle gösterdi

1945 Temmuz  - ABD Alamagordo, New Mexico’da ilk atom bombasını patlattı.

1951 Aralık- Sonradan Idaho Ulusal Mühendislik laboratuarı adını alacak Ulusal Reaktör laboratuarında Nükleer Fisyon’dan ilk kullanılabilir elektriği ürettiler

Nükleer Donanmanın yaratıcısı Am.Hyman Rickover, 27 Ocak 1900’de Makow, Rusya’da doğmuş,1918’de ABD Deniz Kuvvetlerinin Academisine girmiştir. USS La Vallette (DD-315) ve USS Nevada (BB-36) gemilerindeki görevini takiben Columbia Universite’sinde 1929–1933 arasında Elektrik Mühendisliğinde mastır yapmıştır.Denizaltı ehliyetini aldıktan sonra S-9 ve S-48 denizaltılarında çalışmış Haziran 1937’de USS Finch’in komutanı olmuştur.Aynı yıl Donanma Mühendisliğinde  Sorumlu Subay olmuş ve kariyeri boyunca bu mühendislik görevinde kalmıştır. II.Dünya Savaşı boyunca Okinawa Donanma Onarım üssünde önce Elektrik bölümü başında idareci sonraları üssün komutanı olmuştur.1946’da Tenessee-Oak Ridge’deki Atom Enerji Komisyonu laboratuarına,1949’da Reaktör Geliştirme Bölümüne  atanmıştır.Donanma Reaktörleri Branşının yöneticisi olarak 1954’te servise giren dünyanın ilk nükleer güçle çalışan denizatlısı USS Nautilus (SSN 571) ‘un güç sistemini geliştirmiştir. Hyman Rickover nükleer donanmanın inşasını yönetmiştir.8 Temmuz 1986’da ölmüştür.

Denizaltılarda tercih edilen reaktörler:

Basınçlı Su İle Soğutulan Reaktörler-PRESSURED WATER COOLED REACTORS

İlk Basınçlı su reaktörü Mark I prototip olarak USS Nautilus için üretilmiş ve ABD Ulusal reaktör test merkezinde çalışmaya başlamıştır.Geliştirilen bu dizayn,çok ticareti yapılan bir dizayn olmuştur.

Basınçlı Su İle Soğutulan Reaktörler’in Avantajları:

-Su teknolojisi iyi bilinmektedir.

-Su ucuzdur.

-Su,çekidekteki yoğun nötron enerjisini, kontrol etmekte çok etkilidir.

-Su yüksek ısı kapasitesine sahiptir.

-Negative ısı katsayısına sahiptir.

-Sızıntılar tolere edilebilir.

-Fission ürünleri taşınırlar,yayılmazlar.

-Eğer saf su bozulmamışsa, radyoaktivite kısa ömürlüdür.

-Dönüştürme oranı yüksek olabilir.

-Reaktorün super ıstıcısından bağımsız olarak, kızgın buhara ve kayda değer “Fast” fizyon etkileşimlerine ulaşmak mümkündür..

Basınçlı Su İle Soğutulan Reaktörler’in Dezavantajları:

-Suyun,kaynamadan yüksek derecelere ulaşmasının sağlanması için yüksek basınç’ın devam ettirilmesi gerekliliği,

-Yakıt biriminin –reactor gibi..- üretilmesinin pahalı olması,

-Sıcaklığın,Metal yakıt birimlerinde sınırlanmış olması,

-Fission’un çekirdekte ürettiği faaliyetin yüksek bir seviyeye çıkması,

-Kızgın saf suyun çok kimyevi aşındırıcı –corresive- olması nedeniyle, I.Çevrim devrelerinde özel bir malzeme gerektirmesi,

-Yakıtın az da olsa muhakkak zenginleştirimesi,

-Isı Aktarıcı ve Kontrol çubuğu ek birimlerini gerektirmesi,

-Çalışma sıcaklığında aşırı reaksiyon olması,

-Sadece Isı Aktarıcının randımanlı olması,

-Yakıtın yeniden işlenmesinin zor olması,

-Çekideğin değiştirilmesi esnasında Reactor’ün kapanması gerekliliği,

-I.Çevrim’in devrelerindeki hasarda basıncın kaybolmasıyla birlikte devrelerdeki “Kızgın suyun” birdenbire buharlaşması,

-Suyun,belirli durumlarda uranium, thorium ve reactor yapı metalleri ile etkileşmesi,

-“Low thermal head”’lerinin, Isı Aktarıcı,pompa ve devrelerde genişlemeler yapması,

-“Hot-channel” etmenlerinin dikkate alınması.

Sıvı Metal İle Soğutulan Reaktorler-LIQUID METAL COOLED REACTORS

Sıra dışı ısı transfer özellikleri nedeniyle,reaktörlerin soğutulmasında kullanılan sıvı metaller, özellikle hızlı reaktörler için çekici gelmektedir.Ek olarak sıvı metal sistemler  yavaş  pompalamanın gerektirdiği düşük basınçlardada soğutma yapmaktadırlar.Ve modern turbo-jeneratörler için buhar üretimini gerektiren yüksek ısılarda soğutma kapasitesine sahiptirler.Nuclear reaktörlerde ,Sodyum ve sodyum-potasyumun “eutectic karışımı”, sık tercih edilen iki sıvı metallerdir ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

SODIUM FAST REACTOR’UN AVANTAJLARI:

-Moderatör gerektirmemesi,

-Sodium’un mükemmel ısı taşıma karakteri Full avantaj sağlaması,

-Sodium, uranium ve thorium ile reaksiyona girmemesi,

-Yakıt,taşıyıcısına sodium ile beraber konabilmesi,

-Electromagnetic pompaların etkin olarak kullanılabilmesi.

SODIUM FAST REACTOR’UN DEZAVANTAJLARI:

-Sodium’un su ve hava ile şiddetli reaksiyona girmesi,

-Sodium’un erimiş-akışkan hali hariç, radyasyonun sorun olması,

-Sodium’un oxijenden arınmış olması,

-Yüksek ısınının yaratacağı baskının,reactor ve turbo-jeneratorde komplikasyonlara neden olması,

-Yakıt “Handling”’in çok güç olması,

-Sodium’un nukleer borbardımanla şiddetli aktive olması,

-Sodyum’un taşınmasında özel tedbirler gerekmesi,

-I ve II. Kademe çevrimlerinde dışarı sızabilir.Hava su ile teması önlenmesi,

-Sıvı sodyum’lu soğutma devreleri donmuş ise şartlar: devrelerin ısıtılmasını gerektirmesi.

Denizaltı gemilerinde kullanılamayan reaktör tipleri ve kullanılmama nedenleri:

BOILING WATER REACTOR:İkinci Dünya savaşı esnasında ilk teorisi oluşturuldu,1947’de planlandı.1952’de Argonne laboratuarında temel testi yapıldı.                                                                                                                                                                                                                    1.Radyoaktivitenin türbinde ortaya çıkması,                                                                                                                                                       2.Kaynamanın güç yoğunluğunu limitlemesi,                                                                                                                                                                3.Yoğunlaştırıcı-Condenser sızıntılarının ciddi hasar yaratması,                                                                                                                                      4.Türbindeki yük değişimlerinin, reaktöre basınç değişimi olarak geri yansıması ana nedenleri ile 1947’den sonraki hesaplamalarında statik değerlerinin tutmaması sonucu; bu tip reaktör yerine suyun basınç altında kaynama derecesinin değişmesinden dolayı Basınçlı su rektörlerine karar verdiler.

HEAVY WATER REACTOR:Bu tip suyun ısı transfer özelliğinin daha artmasından dolayı dizayn edilmiş ancak denizatlıda bir sistem olarak planlanmaması;

1.Heavy water üretimi çok pahalı,

2.Kızgın ve hala akışkan Heavy water’ın kimyasal olarak çok aşındırı madde olması,

3.Heavy water’ın,uranyum ve thoryum ile reaksiyona giremesi,

4.Yakıt kalitesinin düşmesinin radyasyon hasarı yaratması.

ORGANIC COOLED REACTORS:Bu tip reaktörlerde organik akışkanların-sıvıların belli tipleri kullanılır.Kısmen Diphenyl ve diphenyl oxid karışımı organik akışkanlar yüksek ısı transferinde kulanılmıştır.Fakat 3 ana sebepten dolayı populer olamamıştır;

1.Organik ısı tranfer etmenlerinin iyi bilinememesi,

2.Su ile kıyaslandığında ısı taşımasının zayıf olması,

3.Radyasyona karşı hassas olmaları..                 

Ayrıca en önemlisi H2 Hidrojen gazı intişarının olmasıdır.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

GAS COOLED REACTOR:Gaz soğutmalı reaktorlerin öncelikli işlevi güç değil  Plutonyum üretimidir.Gaz olarak Karbodioksid kullanılmaktadır.Tercih edilmemesi;

1.Reaktor elemanlarının büyük ve pahalı olması,

2.Isı transfer katsayısının düşük olması,

3.Soğutmanın devamlı basınç altında olması ve,

4.Co2’in 300 derecelerin üstünde özellik değiştirmesidir.

RUS Nükleer Denizaltılarının Teknolojik Gelişmesi.

Sovyetler Birliği/Rusya, “Altın period” olarak adlandırılan 1955-1996 arası dönemde 91’i SLBM taşıyan SSBN, 247 nükleer denizaltı ve nükleer filoya ek 4 Kirov sınıfı Güdümlü Füze kruvazörü,birkaç bilimsel  araştırma,uzay izleme,destek ve buz kırıcı gemi inşa etmişlerdir.  Ayrıca ,Dizelli denizatlılara da monte edilebilecek bir reaktör yapmışlardır. 

Sovyetlerin Nükleer Denizaltı yapımı kararı 21 Aralık 1952’de alınmış, Reactor araştırma geliştirme sürecine başlanmıştır. Basınçlı Su Soğutmalı Reactör-PWR Moskova dışında Obninsk Centre’de yapılmaya başlanmış,İlk Nükleer denizaltı personelinin seçimi ve eğitimi 1954’te burada başlamıştır.1955’te ilk reactör çalışmaya başlamış,ilk 2 Nükleer denizaltı K-3 ve K-5’in personelinin eğitimi devam etmiştir.Müteakip SSN’ler K-8,K-14 ve ilk SSBN’leri K-19’unda personelinin eğitimi sonraki yıl yine burada olmuştur.Aynı zamanda K-27’nin personel eğitimi maksadıyla Sıvı Metal Soğutmalı reaktörde hayata burada geçmiştir.Her iki reaktör çeşidide Reactör Teknoloji Testleri ve Denizaltı personelinin eğitiminde kullanılmışlardır.Bu personel ilk SSN’lerinin mürettebatı olacaktır. İlk Sovyet SSN Project 627 A - November sınıfı K-3 Leninsy Komsomol’ un inşasına 24 Eylül 1955 günü Molotovsk’da (Severodvinsk) başlanmış,9 Ağustos 1957’de denize inmiş ve iki reaktörü 3-4 Temmuz 1958’de çalışmaya başlamıştır.Reaktör testleri sürerken USS Nautilus’tan 3 yıl sonra gemi filoya katılmış,böylece Sovyetler Birliği bu nükleer bir denizaltıyla nükleer dengeye kavuşmuşlar.. İlk SSN Leninsky Komsomol (K-3) 1959’da devreye girdikten sonra soğuk savaşın tırmanan silahlanma yarışı Sovyet otoritelerin karşısına servisteki ve servisten çıkarılmış gemilerin çevre için zararlı kullanılmış yakıt ve radyoaktif hale gelmiş reaktör bölmeleri gibi çöplerinin, yarı ömür süreci kontrolu bakımından ortadan kaldırılması-saklanması için depolanmasının planlaması çıkmıştı.Soğuk savaş boyunca Kola Yarımadasının buz açısından “rahat” sahillerinde Üs-Depolama istasyonları ve Arhangelsk Bölgesinde Severodvinsk  ile beraber 6 Tersane yaptılar.

Sovyet nukleer denizatlıların kapsamlı inşasında 4 tersane başrol oynamıştır;

• Severodvisk’te 1955’ten beri faal olan Sevmash Tersanesi NO.402,
• Komosomolsk-na-Amur’da 1957’den beri faal, bir bölümü Vladivostok-Bolshaya Kamen’de olan Amursky Tersanesi NO.199
• Nizhny Novgorod’da Krasnaya Soromo Tersanesi No.112
• St. Petersburg’da 1960’tan beri faal olan Admiralty Tersanesi No.194 ve 196

Rus SSBN ve SLBM’leri

 PLARB
Podvodnaya Lodka Atomnaya Raketnaya Ballisticheskaya

Sovyet-Rus, Sea-Launched Ballistic Missiles (SLBM)

 Denizaltıdan Atılan Rus Cruise Füzeleri

RUS Nükleer Denizaltıları ve Reaktor Nesillerinin Toplu tablosu