El Programa de Energía Nuclear del Ejército (ANPP) fue un programa del Ejército de los Estados Unidos para desarrollar pequeños reactores de energía nuclear de agua a presión y agua hirviendo para generar energía eléctrica y de calefacción de espacios principalmente en sitios remotos y relativamente inaccesibles. La ANPP tuvo varios logros, pero finalmente se consideró como "una solución en busca de un problema". El Grupo de Reactores de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Gestionó este programa y tenía su sede en Fort Belvoir , Virginia.. El programa comenzó en 1954 y terminó efectivamente alrededor de 1977, y la última clase de operadores de centrales nucleares se graduó en 1977. El trabajo continuó durante algún tiempo después de eso, ya sea para el desmantelamiento de las plantas o para colocarlas en SAFSTOR (almacenamiento y monitoreo a largo plazo antes del desmantelamiento). . El desarrollo actual de pequeños reactores modulares ha dado lugar a un renovado interés en las aplicaciones militares. [1] [2] [3]
Fondo
Había interés en la posible aplicación de la energía nucleoeléctrica a las necesidades militares terrestres ya en 1952. Un memorando del Secretario de Defensa , de fecha 10 de febrero de 1954, asignaba al Ejército la responsabilidad de "desarrollar centrales nucleares para suministrar calor y electricidad en instalaciones militares remotas y relativamente inaccesibles ". El Secretario del Ejército estableció el Programa de Energía Nuclear del Ejército y lo asignó al Cuerpo de Ingenieros . [4]
La Ley de Energía Atómica de 1954 responsabilizó a la Comisión de Energía Atómica (AEC) de la I + D en el campo nuclear, por lo que la ANPP se convirtió entonces en una 'actividad' conjunta interinstitucional del Departamento del Ejército (DA) y la AEC. Cuando se revisó la Ley de Energía Atómica en 1954, el párrafo 91b autorizó al Departamento de Defensa a obtener material nuclear especial para su uso en instalaciones de utilización de defensa. El programa de energía nuclear del ejército se centró en las instalaciones de producción de energía, mientras que el programa de reactores navales se concentró en la propulsión nuclear para submarinos y barcos. El 9 de abril de 1954, el Jefe de Ingenieros estableció el Grupo de Reactores de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. Para realizar las misiones asignadas por DA. Básicamente, estas misiones fueron para: [4]
- realizar I + D, con la AEC, sobre el desarrollo de centrales nucleares;
- operar las plantas de energía nuclear del Cuerpo de Ingenieros;
- realizar capacitaciones en apoyo a las plantas;
- proporcionar apoyo técnico a otras agencias según sea necesario;
- Desarrollar programas para la aplicación de reactores nucleares a necesidades militares.
En un Objetivo de Desarrollo de Material Cualitativo para Centrales Nucleares aprobado por el Departamento del Ejército, de fecha 7 de enero de 1965, se establecieron estos objetivos para el programa: [4]
- Reducción o eliminación de la dependencia de fuentes de combustibles [fósiles].
- Reducción o eliminación de la carga logística necesaria para soportar centrales eléctricas convencionales.
- Operación confiable.
- Repostaje y mantenimiento poco frecuentes.
- Reducción del tamaño de la tripulación, con el objetivo final de una operación sin supervisión.
- Transportabilidad, movilidad y tiempos de reacción compatibles con la misión o equipo a apoyar.
- Mejor rentabilidad.
La AEC finalmente concluyó que la probabilidad de lograr los objetivos del Programa de Energía Nuclear del Ejército de manera oportuna y a un costo razonable no era lo suficientemente alta como para justificar el financiamiento continuo de su porción de proyectos para desarrollar reactores pequeños, estacionarios y móviles. Los recortes en la financiación militar para la investigación y el desarrollo a largo plazo debido a la guerra de Vietnam llevaron a la AEC a eliminar gradualmente su apoyo al programa en 1966. Los costos de desarrollo y producción de centrales nucleares compactas eran tan altos que solo podrían justificarse si el reactor tenía una capacidad única y cumplía un objetivo claramente definido respaldado por el Departamento de Defensa. Después de eso, la participación del Ejército en los esfuerzos de investigación y desarrollo de plantas de energía nuclear disminuyó constantemente y finalmente se detuvo por completo. [5]
Lista de plantas
Se construyeron ocho plantas. Debido al requisito de un tamaño físico pequeño, todos estos reactores distintos del MH-1A utilizaron uranio altamente enriquecido ( HEU ). El MH-1A tenía más espacio para trabajar y más capacidad de carga, por lo que se trataba de un reactor de bajo enriquecimiento; es decir, más grande y más pesado. El MH-1A se consideró brevemente para su uso en Vietnam, pero el Departamento de Estado rechazó rápidamente la idea de cualquier cosa nuclear en Vietnam. [4]
Las plantas se enumeran en orden de su criticidad inicial. Vea la galería de fotos en la siguiente sección. Las fuentes de estos datos incluyen el único libro conocido sobre la ANPP, de Suid, [6] y un documento del DOE. [7]
- SM-1 : 2 MW eléctricos. Fort Belvoir , Virginia, criticidad inicial el 8 de abril de 1957 (varios meses antes del reactor Shippingport ) y la primera planta de energía nuclear de EE. UU. Conectada a una red eléctrica. Se utiliza principalmente para entrenamiento y pruebas, en lugar de generar energía para Ft. Belvoir. La planta fue diseñada por la American Locomotive Company (rebautizada ALCO Products, en 1955) y fue el primer reactor desarrollado bajo el Programa de Energía Nuclear del Ejército. Vea la galería de imágenes del SM-1 , a continuación. Esta planta era una instalación de capacitación de tres servicios, y tanto la Marina de los EE. UU. Como la Fuerza Aérea enviaban personal para ser capacitado en instalaciones en tierra (la Marina tenía un programa independiente diferente para la energía nuclear basada en barcos, que todavía está en funcionamiento ). El SM-1 y las instalaciones de entrenamiento asociadas en Ft. Belvoir era la única instalación de entrenamiento para centrales eléctricas militares en tierra. La planta enfrió sus condensadores utilizando las aguas del río Potomac. Durante aproximadamente los primeros 10 años de su funcionamiento, el SM-1 sin saberlo liberó tritio en las aguas de la Bahía de Chesapeake, hasta el desarrollo del detector Packard Tri-Carb, que fue el primer sistema de detección capaz de detectar la beta de baja energía. Desintegración del tritio. La instrumentación del SM-1 es anterior al desarrollo de dispositivos de estado sólido y tubos de vacío usados.
- SL-1 : Reactor de agua en ebullición , 200 kW eléctricos, 400 kW térmicos para calefacción, National Reactor Testing Station , Idaho. Criticidad inicial 11 de agosto de 1958. El SL-1 fue diseñado por el Laboratorio Nacional Argonne para ganar experiencia en operaciones de reactores de agua hirviendo, desarrollar características de desempeño, entrenar tripulaciones militares y probar componentes. Combustion Engineering recibió un contrato de la AEC para operar el SL-1 y, a su vez, empleó al equipo operativo militar del Ejército para continuar operando la planta. Este BWR fue diseñado específicamente para alimentar estaciones de la línea DEW .
- El 3 de enero de 1961, se estaba preparando el reactor para reiniciarse después de una parada de once días durante las vacaciones. Los procedimientos de mantenimiento estaban en curso, lo que requería que la barra de control central principal se retirara manualmente unos centímetros para volver a conectarla a su mecanismo de transmisión; a las 9:01 pm, esta varilla se retiró demasiado de repente, lo que provocó que el SL-1 se volviera rápido y crítico instantáneamente. En cuatro milisegundos, el calor generado por la enorme oleada de energía resultante hizo que el agua que rodeaba el núcleo comenzara a vaporizarse explosivamente. El vapor de agua provocó que una onda de presión golpeara la parte superior de la vasija del reactor, provocando que el agua y el vapor salieran de la parte superior de la vasija. Esta forma extrema de golpe de ariete impulsó las barras de control, los tapones de protección y toda la vasija del reactor hacia arriba. Una investigación posterior concluyó que el recipiente de 26.000 libras (12.000 kg) había saltado 9 pies 1 pulgada (2,77 m) y los mecanismos de accionamiento de la barra de control superior habían golpeado el techo del edificio del reactor antes de volver a asentarse en su ubicación original. [8] El chorro de agua y vapor derribó a dos operadores al suelo, matando a uno e hiriendo gravemente a otro. Uno de los tapones de protección en la parte superior de la vasija del reactor atravesó al tercer hombre en la ingle y salió de su hombro, inmovilizándolo contra el techo. [9] Las víctimas fueron los especialistas del ejército John A. Byrnes (27 años) y Richard Leroy McKinley (22 años), y el electricista de primera clase (CE1) de la construcción Navy Seabee Richard C. Legg (26 años). [10] [11]
- Más tarde se estableció que Byrnes (el operador del reactor) había levantado la varilla y causado la excursión, Legg (el supervisor de turno) estaba de pie en la parte superior de la vasija del reactor y fue empalado y clavado al techo, y McKinley, el aprendiz que estaba parado cerca, más tarde fue encontrado con vida por los rescatistas. [9] Los tres hombres sucumbieron a heridas por trauma físico; la radiación de la excursión nuclear no habría dado a los hombres ninguna posibilidad de supervivencia.
- Este fue el único incidente fatal en un reactor de energía nuclear de Estados Unidos, que destruyó el reactor. Este incidente fue importante en el desarrollo de la energía comercial porque los diseños futuros evitaron que el núcleo se volviera crítico con la eliminación de una sola varilla.
- PM-2A: 2 MW eléctricos, más calefacción. Camp Century , Groenlandia. [12] Criticidad inicial 3 de octubre de 1960. El primer reactor de energía nuclear "portátil". Traído a Groenlandia en partes, ensamblado, operado, desmontado y enviado de regreso a Estados Unidos. [13] El PM-2A en Camp Century fue diseñado por la American Locomotive Company para demostrar la capacidad de ensamblar una planta de energía nuclear a partir de componentes prefabricados en una ubicación remota y ártica. PM-2A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento. [14] Impulsó con éxito Camp Century durante 3 años. El recipiente a presión también se utilizó para investigar la fragilización de los neutrones en el acero al carbono. Esta planta se cerró entre 1963 y 1964. Sin embargo, a pesar de los éxitos del reactor, el Proyecto Iceworm nunca se envió y Camp Century fue abandonado más tarde.
- ML-1 : primera turbina de gas de ciclo cerrado. La criticidad inicial fue el 30 de marzo de 1961. Diseñado para 300 kW, pero solo alcanzó 140 kW. Operado por solo unos pocos cientos de horas de prueba. El ML-1 fue diseñado por Aerojet General Corporation para probar un paquete de reactor integrado que era transportable por semirremolques militares, vagones de ferrocarril y barcazas. Este reactor se cerró en 1965.
- PM-1: 1.25 MW eléctricos, más calefacción. Estación de la Fuerza Aérea de Sundance , Wyoming. Propiedad de la Fuerza Aérea, este reactor de agua a presión se utilizó para alimentar una estación de radar. La criticidad inicial fue el 25 de febrero de 1962. El PM-1 fue diseñado por la Compañía Martin y proporcionó energía eléctrica al Escuadrón de Radar 731 del Comando de Defensa Aérea de América del Norte (NORAD). Esta planta se cerró en 1968. PM-1 operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento. [15]
- PM-3A: 1,75 MW eléctricos, más calefacción y desalinización. Estación McMurdo , Antártida. [16] Propiedad de la Armada. Criticidad inicial 3 de marzo de 1962, desmantelado en 1972. El PM-3A, ubicado en McMurdo Sound, Antártida, fue diseñado por Martin Company para proporcionar energía eléctrica y calentamiento de vapor a la Instalación Naval Air en McMurdo Sound. PM-3A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento.
El PM-3A (Portable, Medium-power, 3rd generation) fue una planta instalada para proporcionar energía a la Base McMurdo en la Antártida. Durante 1970-1971, logró un récord mundial de potencia. Fue una de las primeras plantas de energía en tierra que utilizó equipos de estado sólido. El PM-3A no era operado por el Ejército, pero estaba bajo el NAVFAC (Comando de Ingeniería de Instalaciones Navales), división de energía con base en tierra de la Armada de los EE. UU. Aunque la mayoría del personal era de la Armada, el PM-3A era un estacionamiento de tres servicios. Para 1970-1971, había un Sargento del Ejército y un Sargento de la Fuerza Aérea estacionados con la tripulación. La planta se enfrió por aire con los condensadores y las unidades de ventilador funcionando con glicol. El calor residual también se utilizó para la desalinización mediante destilación súbita al vacío. El reactor estaba ubicado en tanques enterrados en el suelo.
La planta sufrió una multitud de problemas, incluido un incendio y una fuga de refrigerante. Se cerró en septiembre de 1972. [17] [18] Después del desmantelamiento, la planta fue cortada en pedazos y transportada a los Estados Unidos para su entierro. El suelo que rodeaba los tanques se había vuelto radiactivo, por lo que también fue retirado y transportado a la Base Naval de Port Hueneme, California, donde se incorporó al pavimento asfáltico.
- SM-1A: 2 MW eléctricos, más calefacción. Fort Greely, Alaska . Criticidad inicial 13 de marzo de 1962. El SM-1A en Ft. Greely, Alaska, fue diseñado por ALCO Products y fue la primera instalación de campo desarrollada bajo el Programa de Energía Nuclear del Ejército. Este sitio fue seleccionado para desarrollar métodos de construcción en una ubicación remota del Ártico. Esta planta se cerró en 1972. SM-1A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento.
- MH-1A : 10 MW eléctricos, más suministro de agua dulce a la base adyacente. Montado en el Sturgis , una barcaza (sin sistemas de propulsión) convertida de un barco Liberty y amarrada en la Zona del Canal de Panamá . Criticidad inicial en Ft. Belvoir (en Gunston Cove, frente al río Potomac), 24 de enero de 1967. Fue la última de las ocho plantas que dejó de funcionar de forma permanente. El MH-1A fue diseñado por Martin Marietta Corporation. Permaneció amarrado en el lago Gatún en el Canal de Panamá desde 1968 hasta 1977, cuando fue remolcado de regreso a Ft. Belvoir para desmantelamiento. Se trasladó a la flota de reserva del río James en 1978 durante los 50 años previstos de SAFSTOR . Este reactor utilizó uranio de bajo enriquecimiento (LEU) en el rango del 4 al 7 por ciento. El MH-1A tenía un elaborado simulador analógico impulsado por computadora instalado en la División de Capacitación, USAERG, Ft. Belvoir. El simulador MH-1A fue obtenido por el Centro de Estudios Nucleares de la Universidad Estatal de Memphis a principios de la década de 1980, pero nunca fue restaurado ni devuelto al servicio operativo. Su desmantelamiento se completó en marzo de 2019 [19].
- MM-1: ~ 2.5 MW eléctricos, Conceptualizado pero nunca construido. Concebido como el "Reactor Compacto Militar". Un reactor refrigerado por metal líquido montado en un camión, con tiempos de arranque y parada más cortos. Sin necesidad de blindaje de la Tierra o zonas de exclusión para proteger a los operadores de la radiación. Con su núcleo de reactor que contiene la energía equivalente a más de 8 millones de libras de gasolina . Concebido para tener una mayor densidad de potencia; su potencia de salida significó por primera vez que la central eléctrica pesaría menos que un generador diésel de potencia comparable. Aunque inicialmente estaba destinado a las bases de energía y las operaciones de campo, el programa se cambió al "Concepto de Depósito de Energía" del Ejército para investigar la producción de combustibles sintéticos. El reactor y los remolques asociados producirían combustibles líquidos para tanques, camiones, vehículos blindados de transporte de personal y aviones y reducirían drásticamente la vulnerable cadena de suministro logístico del petróleo. Los remolques asociados utilizarían procesos de conversión química para convertir la energía térmica residual del reactor en combustibles útiles utilizando elementos que se encuentran universalmente en el aire y el agua ( hidrógeno , oxígeno , nitrógeno y carbono ), lo que podría producir metanol , hidrógeno líquido y / o amoníaco .
Clave de los códigos:
- Primera letra: S - estacionaria, M - móvil, P - portátil.
- Segunda letra: H - alta potencia, M - media potencia, L - baja potencia.
- Dígito: número de secuencia.
- Tercera letra: A indica instalación de campo.
De los ocho construidos, seis produjeron energía operativamente útil durante un período prolongado. Muchos de los diseños se basaron en reactores navales de los Estados Unidos , que fueron diseños de reactores compactos probados. [ cita requerida ]
Cronología
Logros importantes
Las referencias para esta lista incluyen el documento DOE, [7] el libro Suid, [6] y el Briefing Book. [4]
- Diseños detallados para reactores de agua a presión y en ebullición, así como reactores refrigerados por gas y por metal líquido.
- Primera central nuclear con estructura de contención (SM-1)
- Primer uso de acero inoxidable para el revestimiento del elemento combustible (SM-1)
- Primera planta de energía nuclear en los EE. UU. En suministrar energía eléctrica a una red comercial (SM-1)
- Primer recocido de vasija de reactor en el lugar, utilizando una fuente de calor nuclear, en los EE. UU. (SM-1A)
- Primer reemplazo de generador de vapor en EE. UU. (SM-1A)
- Primera contención de supresión de presión (SM-1A)
- Primera central eléctrica de reactor de agua en ebullición operativa (SL-1)
- Primera planta de energía nuclear modular, portátil y preempaquetada que se instala, opera y retira (PM-2A)
- Primer uso de energía nuclear para desalinización (PM-3A)
- Primera central nuclear móvil transportable por tierra (ML-1)
- Primer ciclo de turbina de gas de circuito cerrado (Brayton) de propulsión nuclear (ML-1)
- Primera central nuclear flotante (montada en barcaza) (MH-1A)
Capacitación para operadores de centrales nucleares
El Curso de Operador de Planta de Energía Nuclear (NPPOC) se llevó a cabo en Ft. Belvoir. Los solicitantes del programa eran hombres alistados que debían comprometerse a prestar servicio un mínimo de dos años después de completar la capacitación. Los requisitos para la admisión al NPPOC incluían puntajes de pruebas de aptitud al menos tan estrictos como los requeridos para la admisión a la Escuela de Candidatos a Oficiales. [20] Más de 1.000 operadores de plantas de energía nuclear obtuvieron licencias entre los años 1958 y 1977. El NPPOC fue un curso de un año intenso y académicamente desafiante. [21]
Ver también
- Insignia de operador de reactor nuclear
- Planta de energía nuclear
- Lista de reactores nucleares
- Propulsión nuclear de aeronaves
Referencias
- ^ Pfeffer, Robert A; Macon, William A (septiembre-octubre de 2001). "Energía nuclear: una opción para el futuro del ejército" . Logista del Ejército . 33 (5). Archivado desde el original el 5 de febrero de 2009 . Consultado el 18 de septiembre de 2017 .
- ^ Trakimavičius, Lukas. "¿Es lo pequeño realmente hermoso? El papel futuro de los reactores nucleares modulares pequeños (SMR) en el ejército" (PDF) . Centro de Excelencia en Seguridad Energética de la OTAN . Consultado el 5 de diciembre de 2020 .
- ^ COL Paul E. Roege - ¿Puede la energía nuclear llenar vacíos críticos en la cartera de energía militar? @ TEAC3 - YouTube
- ^ a b c d e Programa de energía nuclear del ejército: pasado, presente, futuro . Un documento informativo preparado y presentado al Grupo de Estudio Ad Hoc del Panel Asesor Científico del Ejército, 10-11 de febrero de 1969
- ↑ Pfeffer, Macon, Nuclear Power: An Option for the Army's Future , Army Logistician, PB 700-01-5, Vol 33, Issue 5, Sept / Oct 2001, obtenido de [1] Archivado 2009-02-05 en Wayback Máquina el 30 de enero de 2009
- ^ a b Suid, LH, Programa de energía nuclear del ejército: la evolución de una agencia de apoyo , Greenwood (1990), ISBN 978-0-313-27226-4
- ^ a b Oficina del Administrador Adjunto de Programas de Defensa (enero de 2001), Uranio altamente enriquecido: lograr un equilibrio: un informe histórico sobre las actividades de producción, adquisición y utilización de uranio altamente enriquecido de los Estados Unidos desde 1945 hasta el 30 de septiembre de 1996 (Revisión 1 (Redactada Para publicación) ed.), Departamento de Energía de EE. UU., Administración Nacional de Seguridad Nuclear , consultado el 13 de junio de 2009
- ^ Stacy, Susan M. (2000). Demostración del principio: una historia del Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho, 1949-1999 (PDF) . Departamento de Energía de EE. UU., Oficina de Operaciones de Idaho. ISBN 0-16-059185-6. Archivado desde el original (PDF) el 7 de agosto de 2011. Capítulo 15.
- ^ a b Tucker, Arthur; Tucker, Sharon (1988). "La hierba gatera y la respuesta de la hierba gatera". Botánica económica . 42 (2): 214-231. doi : 10.1007 / BF02858923 .
- ^ "Expertos nucleares sondean la explosión del reactor fatal" . Veces al día . 5 de enero de 1961 . Consultado el 30 de julio de 2010 .
- ^ "Richard Legg" ( JPEG ) . Encuentra una tumba . 14 de mayo de 2011 . Consultado el 5 de marzo de 2013 .
- ^ "Planta nuclear PM-2A establece récord de energía continua" (PDF) . Revista de Investigación y Desarrollo del Ejército . Cuartel General, Departamento del Ejército. 4, No 4 (abril de 1963): 26. 1963 . Consultado el 30 de septiembre de 2013 .
- ^ PM-2A
- ^ Energía atómica, Volumen 9, Número 4 - SpringerLink
- ^ [2] CARACTERÍSTICAS DEL PM-1 (SUNDANCE)
- ^ Páginas de concienciación medioambiental antártica
- ^ "PM-3A Diseño y Construcción" . Adams Atomic Engines, Inc. Octubre de 1996. Archivado desde el original el 2 de diciembre de 1998 . Consultado el 2 de enero de 2020 .
- ^ Spindler, Bill. "Páginas de sensibilización medioambiental antártica" . Estación Amundsen-Scott South Pole . Consultado el 2 de enero de 2020 .
- ^ "Planta nuclear flotante Sturgis desmantelada" . El Ejecutivo Marítimo . 16 de marzo de 2019 . Consultado el 9 de marzo de 2021 .
- ^ Suid, pág. 36
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 9 de enero de 2009 . Consultado el 26 de febrero de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
enlaces externos
- PM-3a en McMurdo, Antártida
- Programa de Energía Nuclear del Ejército, 1954-1976 Exposición virtual en el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.
- Resumen de la ANPP .
- Artículo de Army Logistician
- [3]
- Película documental del Ejército de EE. UU. Que muestra la construcción de Camp Century (Groenlandia) y el envío y construcción de PM-2A publicado por DocumentaryTube.net. La llegada se produce a las 16:11 en la película de 27 minutos.