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La propulsione nucleare sui sottomarini


Guest Marco U-571

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Guest Marco U-571

LA PROPULSIONE NUCLEARE SUI SOTTOMARINI

La rivoluzione tecnologica che ha permesso la creazione dei primi veri sottomarini fu l'introduzione della propulsione nucleare, a partire dalla metà degli anni 50, con il varo del primo sottomarino a propulsione nucleare, il Nautilus statunitense. La propulsione atomica consentiva al battello di navigare sempre in immersione, senza la necessità di tornare a quota periscopica periodicamente per la ricarica delle batterie.

L'idea fondamentale della propulsione atomica consiste nell'utilizzo dell'energia generata dalla reazione di fissione dell'atomo del "combustibile" atomico.
Il "combustibile" atomico più usato è l'uranio. Esso è un elemento chimico molto pesante, presente in natura in essenzialmente due isotopi (atomi con lo stesso numero di elettroni e protoni ma con diverso numero di neutroni), l' U237 e l' U235 . Di questi due isotopi solo il secondo è suscettibile a fissione. Purtroppo in natura l'uranio 235 è molto raro (l'uranio naturale contiene circa il 99.3% dell'isotopo 237 non fissile e solo lo 0.7% dell'isotopo 235 fissile). Un atomo di uranio 235, colpito da un neutrone sufficientemente "lento" (cioè a bassa energia) si scinde secondo la seguente reazione:
U235 + n --> X1 + X2 + 2.5n + Energia
I primi due prodotti della reazione sono statisticamente degli elementi di massa atomica circa 1/2 della massa atomica dell'uranio 235. Come si può vedere la reazione di fissione porta alla produzione di 2.5 neutroni (in media), oltre che di una enorme quantità di energia. I neutroni prodotti dalla fissione sono generalmente "veloci", cioè contengono un'elevata energia. Qualora questi neutroni, nel loro cammino, vengano sufficientemente "rallentati", possono dar luogo ad altre reazioni di fissione. Molto dipende dunque dal numero di questi neutroni che vengono rallentati, dal numero di neutroni che, per una qualche ragione, escono dal reattore senza incontrare atomi fissili, dal numero di neutroni che, una volta rallentati, incontrano altri atomi fissili e proseguono la reazione.
Se, dei 2.5 neutoni prodotti mediamente dalla fissione di un nucleo di uranio 235, più di un neutrone viene rallentato e catturato da altri atomi fissili, il numero di reazioni nucleari tenderà a crescere nel tempo, rendendo la reazione atomica complessivamente "ipercritica" ovvero incontrollata.
Se, al contrario, dei 2.5 neutroni prodotti mediamente dalla fissione di un nucleo di uranio 235, meno di un neutrone viene rallentato e catturato da altri atomi fissili, il numero di reazioni nucleari tenderà a decrescere nel tempo, rendendo la reazione atomica complessivamente "subcritica".
Quindi una reazione atomica di fissione, affinchè sia controllata, come quella che deve avvenire in un reattore nucleare, necessita che il numero di neutroni "lenti" che incontrano nuovi atomi di uranio fissile sia in bilancio col numero di fissioni atomiche che li hanno generati. Quindi un reattore atomico dovrà essere disegnato in modo tale che la reazione di fissione sia sempre controllata.
Un reattore atomico è generalmente costituito da:
il materiale fissile, sagomato in forma di barre;
il moderatore, cioè un materiale che rallenti i neutroni veloci prodotti dalla reazione di fissione;
barre di controllo, fatte di materiale che assorbe i neutroni; hanno la funzione di controllare la reazione atomica e possono essere più o meno profondamente estratte o inserite nel reattore, in modo da regolare il flusso di neutroni che sostiene la reazione di fissione;
il refrigerante, cioè un materiale che asporti il calore generato nel processo di fissione;
il riflettore, cioè un materiale che rifletta i neutroni che tendono ad uscire dal reattore;
lo schermo biologico, cioè una struttura, generalmente formata da diversi strati di materiale schermante come, ad esempio, acciai ad alto tenore di boro, calcestruzzi e piombo, che assorba le radiazioni emesse dal reattore nel processo di fissione.

I materiali fissili più adottati nella maggior parte dei reattori atomici impiegati sui sottomarini sono:
ossido di uranio ( ) arricchito di materiale fissile ; la percentuale di arricchimento varia a seconda della posizione della barra di uranio nel nocciolo del reattore (il nocciolo è una struttura, generalmente metallica, che alloggia le barre di uranio, le barre di controllo ed il moderatore) ed è solitamente compresa tra il 2 e il 4% della massa di ossido di uranio;
Plutonio, materiale di massa atomica 239 (quindi più pesante dell'uranio) non presente in natura ma prodotto artificialmente in particolari reattori nucleari.


Come detto il materiale fissile viene sagomato in forma di barre, generalmente rivestite esternamente di una lega metallica che conferisca all'insieme le necessarie caratteristiche di robustezza meccanica. Tali barre sono inserite nel nocciolo del reattore insieme con le barre di controllo. Le barre di controllo sono collegate a servomeccanismi che ne permettono l'estrazione dal reattore (per accelerare la reazione) o l'inserimento nel reattore (per decelerare la reazione).

I tipi di moderatore utilizzati variano molto a seconda del tipo di reattore atomico ed in particolari reattori, detti "veloci", è addirittura assente. In tal caso i neutroni non devono essere rallentati e differenti tipi di reazioni atomiche avvengono.
Nei moderni reattori atomici usati dalla maggior parte dei sottomarini atomici americani, inglesi e francesi ed ex-sovietici, il moderatore ed il refrigerante primario sono acqua in pressione.
In tale tipo di reattore atomico (detto Pressurized Water Reactor), l'acqua che costituisce il refrigerante/moderatore è mantenuta ad una pressione molto elevata da un pressurizzatore, in modo che essa, a contatto con le barre di materiale fissile che deve raffreddare, non evapori. Tale acqua pressurizzata esce dal reattore e, in uno scambiatore di calore, cede il calore asportato dalle barre di combustibile atomico al refrigerante secondario, anch'esso acqua, che viene vaporizzata. Il vapore del refrigerante secondario verrà quindi impiegato per far girare le turbine che assicureranno la propulsione del battello.

Una delle caratteristiche che hanno reso questa tipologia di reattore molto popolare è la sua capacità autoregolante. Se la richiesta di potenza del battello diminuisce, la quantità di vapore necessario a far girare le turbine per erogare tale potenza decrescerà . Una riduzione della quantità di vapore prodotto nel circuito di raffreddamento secondario determina un aumento della temperatura del refrigerante primario all'uscita dello scambiatore. Tale refrigerante primario dunque rientrerà nel reattore a temperatura maggiore e, quindi, avrà una densità minore. La riduzione della densità del refrigerante primario fa si che la sua capacità di moderazione dei neutroni veloci diminuisca. Pertanto un maggior numero di neutroni non sarà rallentato e non parteciperà al processo di fissione, riducendo pertanto la potenza erogata dal reattore stesso.
Analogamente, se si verifica un aumento nella richiesta di potenza del battello, la quantità di vapore necessaria a far girare le turbine per erogare tale potenza aumenterà . Quindi la temperatura del refrigerante primario all'uscita dallo scambiatore tenderà a diminuire. Questo comporta un aumento della densità del refrigerante stesso e quindi permetterà la moderazione di un numero maggiore di neutroni veloci. Quindi un maggior numero di neutroni potrà partecipare alla reazione di fissione e la potenza erogata dal reattore aumenterà .

Purtroppo, il contraltare a tale caratteristica positiva sta nel fatto che la massima temperatura del refrigerante primario (e in definitiva del vapore prodotto nel circuito secondario che muoverà le turbine) è limitata dalla fisica dell'acqua. Non è possibile avere acqua allo stato liquido a temperature superiori ai 375 gradi centigradi, non importa quanto grande sia la pressione.
Questa limitazione della massima temperatura di esercizio del refrigerante (generalmente tra i 290 e i 310 gradi) si riflette necessariamente sul rendimento delle turbine (generalmente, maggiore è la temperatura del vapore che si espande in turbina, maggiore è la potenza meccanica che si ricava a parità di portata di vapore) che non sarà molto elevato. Inoltre, nelle zone a bassa pressione delle turbine il vapore tenderà ad avere una notevole frazione di acqua allo stato liquido. Ciò può danneggiare le pale delle turbine stesse per cui è quasi sempre necessario eliminare tale frazione di acqua liquida per mezzo di opportuni essiccatori.
Nel passato i Sovietici hanno sviluppato l'applicazione navale dei reattori a metalli liquidi. In tali reattori il refrigerante primario è una soluzione di metalli a basso punto di fusione.
Un esempio tipico è il reattore a piombo-bismuto da 150MWt usato dai sottomarini della classe Alfa. Il refrigerante primario raffredda il nocciolo del reattore e cede il calore così acquisito al refrigerante secondario, usualmente acqua, destinato ad espandersi nelle turbine di potenza dell'impianto.
Tali reattori, che probabilmente utilizzano plutonio come materiale fissile, risultano essere sensibilmente più compatti rispetto ai tradizionali reattori ad acqua pressurizzata. Ciò, probabilmente insieme ad una riduzione della schermatura biologica del reattore, ha consentito agli ingegneri sovietici di installare un impianto dalla potenza di oltre 40.000 cavalli in uno scafo dal dislocamento sommerso di circa 3.000 tonnellate; questo permetteva ai battelli della classe Alfa di raggiungere velocità massime oltre i 41 nodi
Purtroppo, in questo tipo di reattore, il refrigerante primario deve essere mantenuto sempre ad una temperatura superiore ai 130 gradi, per evitare la solidificazione del refrigerante stesso. A tale scopo i battelli della classe Alfa necessitavano di speciali infrastrutture in porto. Inoltre è praticamente impossibile sostituire gli elementi di combustibile esauriti. Tutte queste caratteristiche negative, unitamente al fatto che l'impianto propulsivo risultava essere molto rumoroso, hanno portato al ritiro di quasi tutte le unità della classe.

Lo sviluppo della propulsione sottomarina ha portato ovvie conseguenze sulla progettazione dei battelli medesimi. Innanzi tutto il sottomarino nucleare ha la necessità di un maggiore volume interno, per accomodare il reattore, la pesante schermatura biologica e tutto l'impianto propulsivo (scambiatore di calore, pressurizzatore del reattore, servo-meccanismi per la manovra delle barre di controllo, gruppo turboriduttore, condensatore, pompe di circolazione ed ausiliari).
Pertanto il dislocamento sommerso dei battelli subacquei è cresciuto dalle circa 1.000 tonnellate dei sommergibili Diesel-elettrici dell'inizio della II guerra mondiale alle 7.000-9.000 tonnellate dei moderni sottomarini nucleari d'attacco. La stessa forma del sottomarino è cambiata: sono sparite del tutto le ingombranti e soprattutto poco idrodinamiche sovrastrutture, la torretta è diventata un'appendice dalla forma idrodinamica (nei sottomarini sovietici la forma a goccia della torretta fu introdotta a partire dal 1967 con la classe Victor I), lo scafo ha assunto la forma affusolata di un solido di rivoluzione (i primi studi sperimentali sullo scafo a goccia furono effettuati dagli Americani sull'Albacore). Tutto questo ha migliorato l'idrodinamica dei battelli consentendo il raggiungimento di elevate velocità in immersione.
La propulsione atomica ha consentito la creazione di battelli che, per la prima volta, non dipendono dalla superficie. Queste unità potrebbero navigare senza emergere per mesi. E' ovvio che questa peculiarità si riflette sulla elevata efficienza bellica di questi mezzi. Va però ricordato che i sottomarini atomici, specialmente i battelli d'attacco, sono stati creati avendo in mente uno scenario operativo oceanico. Il loro dislocamento relativamente elevato, così come la loro lunghezza (mediamente 100-110 metri), li rende non adatti a scenari operativi costieri, caratterizzati da fondali non molto profondi (per es. il Mar Baltico o il Mar del Nord).
Inoltre va ricordato che, specialmente ad alti livelli di potenza del reattore, una pompa di circolazione deve essere mantenuta in moto, per assicurare al refrigerante primario la velocità necessaria a smaltire il flusso di calore generato dal reattore. Tale pompa di circolazione è uno degli elementi ausiliari del reattore che ne caratterizzano la rumorosità. I più moderni reattori sono disegnati in modo che alle basse potenze i moti convettivi naturali, sviluppantisi in seno al refrigerante primario nel nocciolo, siano sufficienti a smaltire il flusso termico generato dal reattore. In questo modo la pompa di circolazione del refrigerante non è più necessaria per le basse andature e viene attivata solo agli elevati regimi.
In definitiva i sottomarini nucleari sono configurati come sistemi d'arma per il controllo delle profondità oceaniche. Il loro elevato costo di progettazione, produzione e manutenzione, ne ha limitato lo sviluppo alle maggiori Marine. Pertanto la maggior parte delle flotte subacquee continuano ad essere formate da battelli Diesel-elettrici.

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  • 5 years later...

Apro questo topic su spunto del C.te Boghero per discutere di questi sistemi a ciclo chiuso poco conosciuti qui da noi.
Partendo da un basico schema descrivo ciò che ho capito del funzionamento di una turbina a vapore alimentata da un reattore nucleare.138274556541.jpg
In maniera semplicistica, tutto nasce, come è facile immaginare, da un reattore nucleare che ha la funzione di riscaldare dell’acqua, che evaporando muove le pale di una turbina creando un momento mutabile in energia. Vediamo le parti del sistema:

Reattore (reactor): è schermato dentro delle paratie (di piombo? linee nere nello schema) e al suo interno circola un liquido movimentato da alcune pompe e regolato da un pressurizzatore che ne regola la temperatura, questo liquido è radioattivo (identificato col colore rosso nello schema) ed è ciò che riscalda l’acqua.
Credo che la vita del liquido sia equivalente a quella del reattore e che venga dunque sostituito contestualmente al “nocciolo”, sono i tipici rifiuti ostili da smaltire, quelli che nessuno vuole.

Generatore di vapore (steam generator): è il serbatoio che contiene l’acqua da evaporare, riscaldato dal liquido del reattore, non contiene fluido radioattivo (colore azzurro chiaro nello schema), come accennato la sua funzione è quella di creare il vapore che alimenterà le turbine.

Valvola flusso turbina principale (throttle control): dovrebbe essere il controllo del flusso del vapore in ingresso nella turbina dedicata alla propulsione e dovrebbe regolare la velocità di rotazione della stessa.

Generatore a turbina (turbo generator): è un generatore alimentato da una turbina secondaria che ha la funzione di produrre corrente elettrica alternata (AC) che viene accumulata nelle batterie (linea verde).
Riceve vapore dal generatore di vapore e lo restituisce al condensatore.

Batterie (battery): poco da dire, accumulano l'energia prodotta dal generatore a turbina e alimentano i vari sistemi bisognosi di energia elettrica.

Turbina principale (main turbine): è il sistema propulsivo principale che muove l’asse dell’elica, riceve il flusso di vapore tramite la valvola dedicata e lo scarica nel condensatore, dove si congiunge con quello del generatore a turbina.

Condensatore (motor condensor): è il sistema che riporta il vapore al suo originario stato liquido e lo rimanda al generatore di vapore chiudendo il ciclo.
E’ raffreddato da un sistema che preleva acqua direttamente dal mare (colore blu scuro nello schema) movimentata da alcune pompe, a loro volta alimentate dalle batterie (linea verde).

Motor generator (non so tradurlo..): dovrebbe essere un sistema che converte la corrente AC in corrente DC, che andrà poi ad alimentare le pompe e i pressurizza tori (linea verde).

Riduttore (reduction gears): poco da dire, è il sistema di ingranaggi che accoppia l’asse della turbina con quello dell’elica.

Frizione (clutch): a la funzione, credo, di accoppiare e staccare l’asse quando bisogna invertire il verso di rotazione delle pale a passo fisso. Stacca inoltre la turbina dal motore elettrico di propulsione quando quest'ultimo è in uso.

Motore elettrico (electric propulsion motor): anche conosciuto come Emergency Propulsion Motor è un motore elettrico che viene usato in situazioni particolari quali un’emergenza o un’andatura silenziosa, è alimentato dalle batterie che raccolgono energia dal generatore a turbina.

Inesattezze? Altre considerazioni?

Edited by Totiano
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Generatore a turbina (turbo generator): è un generatore alimentato da una turbina secondaria che ha la funzione di produrre corrente elettrica alternata (AC) che viene accumulata nelle batterie (linea verde).
Riceve vapore dal generatore di vapore e lo restituisce al condensatore.
Condensatore (motor condensor): è il sistema che riporta il vapore al suo originario stato liquido e lo rimanda al generatore di vapore chiudendo il ciclo.
E raffreddato da un sistema che preleva acqua direttamente dal mare (colore blu scuro nello schema) movimentata da alcune pompe, a loro volta alimentate dalle batterie (linea verde).
Motor generator (non so tradurlo..): dovrebbe essere un sistema che converte la corrente AC in corrente DC, che andrà poi ad alimentare le pompe e i pressurizza tori (linea verde).
Frizione (clutch): a la funzione, credo, di accoppiare e staccare lasse quando bisogna invertire il verso di rotazione delle pale a passo fisso. Stacca inoltre la turbina dal motore elettrico di propulsione quando quest'ultimo è in uso.
Motore elettrico (electric propulsion motor): anche conosciuto come Emergency Propulsion Motor è un motore elettrico che viene usato in situazioni particolari quali unemergenza o unandatura silenziosa, è alimentato dalle batterie che raccolgono energia dal generatore a turbina.



Per quel poco che mi ricordo:
  • Il generatore a turbina è un turboalternatore: la corrente alternata che produce deve essere raddrizzata per essere accumulata in batteria;
  • Le EE/pompe del condensatore sono normalmente alimentate dal turbogeneratore cui sopra;
  • Il motogeneratore (diesel) è il sistema di emergenza primario, alimenta tutta la rete elettrica in caso di avaria dei turbogeneratori, che comunque sono più di uno;
  • L'inversione del moto non si ottiene con la frizione, ma con le apposite turbine di marcia addietro;
  • Il motore di propulsione elettrico si usa soltanto in emergenza, e non in andatura silenziosa; in emergenza è alimentato dal motogeneratore (conservando le batterie per le utenze vitali in caso di completa perdita della propulsione).

Saluti

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[*]L'inversione del moto non si ottiene con la frizione, ma con le apposite turbine di marcia addietro;

[*]Il motore di propulsione elettrico si usa soltanto in emergenza, e non in andatura silenziosa; in emergenza è alimentato dal motogeneratore (conservando le batterie per le utenze vitali in caso di completa perdita della propulsione).

Saluti

 

come sempre dipende dal battello in questione, ognuno la interpreta a modo suo. ad esempio i Rubis francesi hanno propulsione esclusivamente sul MEP, altri battelli navigano sul mep fino a una certa velocità e poi si colega la turbina per avere il massimo della potenza, altri ancora sono direttamente collegati. e ovviamente ognuno ha un suo modo di invertire il moto ....

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Grazie per i vostri preziosi interventi!

 

...

[*]Il motogeneratore (diesel) è il sistema di emergenza primario, alimenta tutta la rete elettrica in caso di avaria dei turbogeneratori, che comunque sono più di uno;

...

 

Non sono sicuro (mi rimetto comunque alla tua esperienza) che il sistema al quale faccio riferimento sia un generatore diesel, credo che sia appunto una sorta di alternatore che trasforma la AC in DC e viceversa....non ha un nme questo componente? immagino sia cosa comune nei battelli.

 

Inoltre, come mai la corrente DC non si può accumulare direttamente nelle batterie?

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Generatore di vapore (steam generator): è il serbatoio che contiene l’acqua da evaporare, riscaldato dal liquido del reattore, non contiene fluido radioattivo (colore azzurro chiaro nello schema), come accennato la sua funzione è quella di creare il vapore che alimenterà le turbine.

 

Buon Lefa premesso che rimpiango ancora di non averti potuto spremere a dovere durante la nostra eroica licenza veneziana :s02: sarei curioso di sapere se qualcuno è a conoscenza del tasso di radioattività residua all'interno di un battello nucleare e se tale dato influisce sulla durata delle missioni.

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comincio con Lefa: la macchina elettrica accoppiata al Diesel era una dinamo fino a poco tempo fa. solo l'elettronica moderna ha consentito di montare dei raddrizzatori di corrente sufficientemente affidabili per le potenze in gioco. tale dovrebbe essere quel "motor generator" inserito nello schema.

 

esistono convertitori che trasformano la corrente da continua ad alternata, ma per le potenze in gioco credo sia improbaibile venga impiegato per alimentare le pompe piu grandi quali quelle evidenziate nello schemino. Almeno è cosi che funziona sui battelli convenzionali.

 

L'elemento batterie è un sistema con un polo positivo e uno negativo che, a seconda del senso della corrente, accumula o rilascia energia. se il senso della corrente si inverte in continuazione atterrai solo del riscaldamento.

 

 

Per Corto: per quanto mi hanno detto e fatto vedere, il tasso di radioattività normale a bordo di un battello della NATO è inferiore a molte zone sulla faccia della terra (e non intendo chernobyl, parlo di normali luoghi). ovvio che in caso di incidente la situazione puo cambiare e infatti tutti, a bordo, indossano il dosimetro.

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Per Corto: per quanto mi hanno detto e fatto vedere, il tasso di radioattività normale a bordo di un battello della NATO è inferiore a molte zone sulla faccia della terra (e non intendo chernobyl, parlo di normali luoghi). ovvio che in caso di incidente la situazione puo cambiare e infatti tutti, a bordo, indossano il dosimetro.

 

Grazie Marco. Aggiungo questo studio sui pericoli connessi al disarmo dei battelli nucleari in Russia (sbaglio o l'Italia aveva qualche commessa?) consultabile sul sito dell'International Atomic Energy Agency http://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NEFW/CEG..._vasiliev-e.pdf

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Grazie Marco, non vado daccordo con l'elettricità! :s14:

 

@Corto: anche se Marco è di gran lunga una fonte più affidabile, per quanto vale, anche a me hanno detto la stessa, identica cosa.

Tempo fa giocavo a un giochino online ruba-vita, grazie al quale ho incontrato gente da tutto il mondo: conobbi un ragazzo americano, una sorta di genio, ingegnere nucleare che avrebbe voluto lavorare sui sottomarini ma che alla fine scelse di andare in uno stato fiscalmente vantaggioso (i.e. New Hampshire) a progettare sistemi di schermatura e protezione per gli impianti terrestri.

Mi disse, che in un SMG ci sono meno radiazioni che in moltissimi posti della terra in quanto l'acqua del mare le scherma (mi pare che le paratie che cingono il reattore siano composite e deve essereci anche uno strato liquido), al contrario di quanto avviene in superficie.

 

[edit]

 

Un sito interessante dove controllare questo genere di cose, ad esempio, è quello dell'American Nuclear Society

Edited by Lefa
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Direi che per il momento mi avete convinto :s03: . Nel frattempo ho recuperato qualche notizia relativa agli accordi bilaterali italo-russi http://www.opac496.it/index.php?option=com...0&Itemid=35 ed alla commessa di una nave per il trasportodelle scorie radioattive a Fincantieri http://www.ilcorrieredellasicurezza.it/art...leari-russi_770

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Grazie a tutti.. è molto interessante... La cosa che mi ha sempre fatto pensare è il gioco dell'inerzia termica dei motori a vapore..

 

Per esempio.. parlando con un macchinista di una locomotiva a vapore italiana del dopoguerra... mi diceva dei lunghi tempi di messa "in moto" dell'ordine di 5~7 ore... senza contare la mitica Big Boy.. che richiedeva 13 ore per la messa in moto.

 

Ho immaginato quindi che sui battelli nucleari, venga generata e dispersa un po' più di potenza di quella richiesta, onde poter essere più reattivi.

 

La schermatura dalle radiazioni penso sia cresciuta con la consapevolezza degli effetti delle radiazioni.

In K19 il reattore sembra a vista, racchiusa in un piccolo locale di "lamiera".. probabilmente in un'epoca dove anche in occidente si vendevano "valvole" nucleari per radio a rapida accensione.. o pasticche da inserire nelle mutande per aumentare la fertilità.

 

Ho letto di uno dei primi incidenti avvenuti a Los Alamos.. se ne evince lo stato di conoscenza sugli effetti sulle radiazioni..

http://it.wikipedia.org/wiki/Louis_Slotin

 

Ho accompagnato, qualche mese fa, mio suocero a Mestre, dove gli hanno curato la prostata con la Curie terapia.. ossia inserzioni di piccolissime capsule radioattive nella prostata per curare quel tipo di neoplasia...

Il lato interessante è stato all'atto della dimissione.. quando il medico di turno ci ha informato delle e da adottare.. qindi niente bimbi piccoli o donne incinte nelle vicinanze per un mese.. la suocera che ha dormito in salotto per altrettanto tempo ecc...

 

HO chiesto per curiosità al medico dei paragoni, giusto per farci una idea.. Lui ha riposto che le sveglie, quelle della nonna, che si vedono bene anche di notte sono molto peggio. Ho un amico orefice\orlogiaio, mi ha fatto vedere il vecchio vasetto dove teneva quel che restava del materiale fluorescente per orologi, era in piombo bello spesso.

 

Buona giornata..

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Grazie a tutti.. è molto interessante... La cosa che mi ha sempre fatto pensare è il gioco dell'inerzia termica dei motori a vapore..

 

Per esempio.. parlando con un macchinista di una locomotiva a vapore italiana del dopoguerra... mi diceva dei lunghi tempi di messa "in moto" dell'ordine di 5~7 ore... senza contare la mitica Big Boy.. che richiedeva 13 ore per la messa in moto.

 

Ho immaginato quindi che sui battelli nucleari, venga generata e dispersa un po' più di potenza di quella richiesta, onde poter essere più reattivi.

 

Il bruciatore di una locomotiva può essere paragonata ad un generatore nucleare solo prescindendo dalle fasi di accensione: un generatore nucleare si accende una volta e poi si modula semplicemente il calore generato tramite le barre di controllo.

Il resto della catena termo-meccanica costituito dalla generazione del vapore ed il suo utilizzo tramite turbina sono uguali a quelli di impianti convenzionali.

Aggiungerei che il controllo, ovvero la modullazione di potenza, di un generatore nucleare è più semplice e reattivo in quanto la reazione viene controllata dalla posizione delle barre all'interno del reattore stesso: inserendole completamente si "spegne" la reazione mentre estraendole la si attiva man mano.

 

Lazer_ :s02: ne

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Grazie a tutti.. è molto interessante... La cosa che mi ha sempre fatto pensare è il gioco dell'inerzia termica dei motori a vapore..

 

Per esempio.. parlando con un macchinista di una locomotiva a vapore italiana del dopoguerra... mi diceva dei lunghi tempi di messa "in moto" dell'ordine di 5~7 ore... senza contare la mitica Big Boy.. che richiedeva 13 ore per la messa in moto.

 

Ho immaginato quindi che sui battelli nucleari, venga generata e dispersa un po' più di potenza di quella richiesta, onde poter essere più reattivi.

 

La schermatura dalle radiazioni penso sia cresciuta con la consapevolezza degli effetti delle radiazioni.

In K19 il reattore sembra a vista, racchiusa in un piccolo locale di "lamiera".. probabilmente in un'epoca dove anche in occidente si vendevano "valvole" nucleari per radio a rapida accensione.. o pasticche da inserire nelle mutande per aumentare la fertilità.

 

Ho letto di uno dei primi incidenti avvenuti a Los Alamos.. se ne evince lo stato di conoscenza sugli effetti sulle radiazioni..

http://it.wikipedia.org/wiki/Louis_Slotin

 

Ho accompagnato, qualche mese fa, mio suocero a Mestre, dove gli hanno curato la prostata con la Curie terapia.. ossia inserzioni di piccolissime capsule radioattive nella prostata per curare quel tipo di neoplasia...

Il lato interessante è stato all'atto della dimissione.. quando il medico di turno ci ha informato delle e da adottare.. qindi niente bimbi piccoli o donne incinte nelle vicinanze per un mese.. la suocera che ha dormito in salotto per altrettanto tempo ecc...

 

HO chiesto per curiosità al medico dei paragoni, giusto per farci una idea.. Lui ha riposto che le sveglie, quelle della nonna, che si vedono bene anche di notte sono molto peggio. Ho un amico orefice\orlogiaio, mi ha fatto vedere il vecchio vasetto dove teneva quel che restava del materiale fluorescente per orologi, era in piombo bello spesso.

 

Buona giornata..

 

Immagina quante ore erano necessarie per far produrre vapore alle macchine di una corazzata!

Ricordo l'attacco del battelo X alla Tirpitz, che riuscì a depositare delle cariche sotto la carena dell'impinente nave ma il suo attacco venne scoperto: fu una lotta contro il tempo movimentare le caldaie e muovere la nave, che se ricordo bene, fece in tempo a muoversi guisto di quei pochi metri necessari affinche la nave subisse danni medi anzi che estremamente gravi.

 

Per le vernici fluorescenti radioattive, in passato erano molto in uso. Volendo rimanere in tema marinaresco, la Panerai usava il radio per dipingere le lancette dei suoi orologi Radiomir, quando si scoprì che il radio non era il "miglior" elemento per l'uomo venne sostituito con il trizio dando vita al modello Luminor.

Leggenda vuole che i Radiomir degli incursori sopravvissuti al cambio fuorno sigillati in una cassetta di piombo e gettati da qualche parte fuori La Spezia.

 

Quanti materiali che si usavano in passato sono stati messi progressivamente al bando dalla moderna scienza, dall'edilizia agli oggetti comuni di tutti i giorni fino ad arrivare a taluni sistemi d'arma..

 

Il bruciatore di una locomotiva può essere paragonata ad un generatore nucleare solo prescindendo dalle fasi di accensione: un generatore nucleare si accende una volta e poi si modula semplicemente il calore generato tramite le barre di controllo.

Il resto della catena termo-meccanica costituito dalla generazione del vapore ed il suo utilizzo tramite turbina sono uguali a quelli di impianti convenzionali.

Aggiungerei che il controllo, ovvero la modullazione di potenza, di un generatore nucleare è più semplice e reattivo in quanto la reazione viene controllata dalla posizione delle barre all'interno del reattore stesso: inserendole completamente si "spegne" la reazione mentre estraendole la si attiva man mano.

 

Lazer_ :s02: ne

 

Questo è il funzionamento di un reattore civile terrestre o anche su un SMG funziona così?

Voglio dire, se la variazione di potenza avviene direttamente sul componente che genera calore, quale è la funzione della valvola che regola il flusso di vapore alla turbina principale?

Forse il reattore di un SMG produce il 100% dell'energia usufruibile e la mantiene costantemente in pressione, la stessa, è poi strozzata dalla valvola che regola il flusso e che dovrebbe dunque variare la velocità della turbina.

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Premesso che non sono un ing. nucleare provo a spiegarlo in modo semplice.

Schematizziamo l'impianto pensando a due elementi principali:

a monte c'è un generatore di vapore ed a valle c'è una turbina che converte la pressione del vapore in moto. La potenza generata dalla turbina si modula fornendo più o meno vapore ovvero facendo scaricare più o meno vapore in un circuito di by-pass.

il generatore a monte deve invece mantenere costante la pressione del vapore nel sistema di accumulo: anch'esso necessità di un suo controllo che avviene tramite le barre (ROD nel disegno del reattore)

 

per fare un paragone il sistema assomiglia un po' ad un compressore: in uscita si preleva l'aria compressa dal serbatotio modulandola con la pistola per verniciare o quant'altro secondo necessità; il serbatoio a sua volta viene riempito dal vero e proprio compressore a monte che si attiva quando la pressione del serbatoio scende sotto una certa soglia.

 

Lazer_ :s02: ne

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  • 4 years later...

Nel tentativo di razionalizzar ei contenuti del forum, ho unito anche le varie discussioni sulla propulsione nucleare, sperando sempre di fare cosa gradita ai nuovi tecnici, specie coloro che hanno "trafficato" con il vapore. aggiungo anche, una sezione del Virginia, giusto per far capire di cosa si parla

 

SHIP_SSN_Virginia_Class_Cutaway_lg.jpg

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  • 1 year later...

mi sono eltto tutto, e l'affermazione. non è possibile avere acqua allo stato liquido a temperature superiori ai 375 gradi centigradi, non importa quanto grande sia la pressione. mi ha letteralmente risvegliato.

me ne ero scordato!

Cavolo che limite enorme, ma se non sbaglio non ci sono stati reattori oltre che conmetalli fusi anche con sali fusi, dove quindi la sostituzione delle barre non è impossibile?
Comunque interessantissimo.

Negli usa, hanno realizzato anche aeroplani nucleari, senza però mai renderli operativi.

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Fondamentalmente un studio teorico, fu montato un reattore su un aereo ma non alimentava i motori.

 

http://https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear-powered_aircraft https://it.wikipedia.org/wiki/Aeromobile_a_propulsione_nucleare

 

 

poi qui c'è un articolo che parla di una possibile rinascita del progetto

 

https://www.scientificamerican.com/article/nuclear-powered-aircraft/

Edited by Iscandar
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  • 2 weeks later...

Stavo pensando:
non è possibile estrarre vapore a piu di 375 gradi da un reattore nucleare, immagino che per varie tolleranze di sicurezza in pratica si parlerà di vapori sui 300 gradi veri. Il fatto di avere un vapore cosi poco surriscaldato, e quindi piu propenso a condensare porta ad utilizzare turbine (od accorgimenti relativi, a esempio a caso oli piu idrorepellenti) diverse rispetto a quelle usate in un impianto con vapore prodotto in modo convenzionale?
Se qualcuno ha informazioni in merito sarei molto curioso.

Infine, a che temperatura si produce in media oggi il vapore in una caldaia calssica?

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Oggi in una caldaia utilizzata per la propulsione a vapore si raggiungono temperature superiori a 510°C con pressioni di uscita dal surriscaldatore di circa 65 kg/cmq.

Le differenze costruttive sono notevoli, in un impianto nucleare si può parlare di scambiatore di calore o generatore di vapore con fluido primario e secondario. Nella foto esempio di scambiatore per impianto nucleare.

 

wswigy.jpg

Edited by Helsingor
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