Plavidla na jaderný pohon: Námořní flotily

Minulý díl o jaderných plavidlech popsal revoluci ve využívání ponorek aplikací reaktorového pohonu. Kromě délky provozu na jednu palivovou vsázku se skokově zvýšila i rychlost pohybu a tím i nebezpečnost ponorek. Navíc vývoj maskovacích systémů a schopnost odpalovat z hladiny širokou paletu raket se zajistil ponorkám vysokou univerzálnost využití. Tento díl přináší stručný přehled vojenských plavidel s jaderným pohonem ve výzbroji jednotlivých národů. Oproti období studené války, kdy tato plavidla zažívala revoluci, se do dnešní doby jejich počet značně snížil. Přesto některé země pracují na vývoji nových typů ponorek a ledoborců.

Na konci studené války v roce 1989 na světě podle odhadů operovalo, či bylo ve výstavbě přes 400 jaderných ponorek. Téměř 300 z nich bylo do dnešní doby sešrotováno nebo jejich výroba zrušena v rámci programu snižování zbraňových arsenálů. Rusko i USA mělo v provozu okolo stovky ponorek, Anglie i Francie méně než 20 a Čína 6. Včetně nově budovaných ponorek je jejich současný počet okolo 120. Většina z nich využívá jako palivo vysoce obohacený uran (některé i na více než 90 %).

Indie

Indie vypustila svou první jadernou ponorku na moře v roce 2009. Vývoj první třídy ponorek s názvem INS Arihant (SSBN) začal v roce 1998, typově se velmi podobá třídě ruských ponorek Akula. Ponorka má výtlak 6000 tun a o pohon se stará jeden reaktor PWR o tepelném výkonu 83 MW, fungující na vysoce obohacený uran, který vyrábí páru pro 70MW parní turbínu. Tento výkon umožňuje vyvinout pod hladinou rychlost 12-15 uzlů (22-28 km/h) a 24 uzlů (44 km/h) na hladině. V její výzbroji se nachází 12 raket K15 s dostřelem 750 km, 4 rakety K-4 operačním rádiem 3500 km a 6 torpéd). Uvádí se, že celý projekt stál Indii 2,9 miliardy dolarů.

V současné době Indie ve svém centru pro výstavbu námořních plavidel ve Visakhapatam vyvíjí nástupce třídy INS Arihant pod názvem INS Aridhaman (SSBN). První raketonosná ponorka této třídy by měla na moře vyplout již tento rok. V únoru 2015 navíc indická vláda potvrdila vývoj dalších šesti jaderných ponorek typu SSBN, které mají být dvakrát větší než třída Arihant a šesti ponorek typu SSN poháněných nově vyvíjeným typem reaktoru BARC s podobnou velikostí jako současné ponorky Arihant.

Indie si navíc od Ruska pronajala útočnou jadernou ponorku třídy Akula-II s výtlakem 7900 tun (12 900 tun hladinově). Kontrakt běží v rozmezí let 2010 až 2020 a Indie za tuto ponorku zaplatila 650 miliónů dolarů. Ruská ponorka INS Chakra (dříve Nepra) disponuje jedním tlakovodním reaktorem typu VM-5 o výkonu 190 MWt, jednou parní turbínou s výkonem 32 MW a dvěma 2MW turbogenerátory.

Spojené státy americké

Americké námořnictvo do roku 2010 postavilo 219 plavidel na jaderný pohon a od té doby je ve výstavbě dalších 5 ponorek a jedna letadlová loď. Všechny současné americké ponorky a letadlové lodě jsou poháněny jadernými reaktory. (Novou velkou letadlovou loď Velké Británie pohání dvě 36MW parní turbíny spojené s elektromotory)

Za svou historii celkem sesbíral americký námořní program 6200 reaktorových let provozu na celkem 526 jaderných reaktorech, které plavidlům zajistily celkovou uraženou vzdálenost 240 miliónů kilometrů. Do března 2010 bylo v provozu 103 reaktorů na 82 plavidlech (11 letadlových lodí a 71 ponorek – 18x SSBN/SSGN, 53x SSN). V roce 2013 bylo 10 ponorek třidy Nimitz odstaveno. Projektovaná životnost reaktorů A4W od firmy Westinghouse činila 50 let s jednou výměnou paliva přibližně v polovině provozu při celkové údržbové odstávce). Koncem roku 2014 měla americká armáda ve své výzbroji 86 plavidel na jaderný pohon, včetně 75 ponorek.

Rusko

Rusko do dnešních dnů postavilo 248 ponorek, pět hladinových plavidel a devět ledoborců na jaderný pohon. V rozmezí let 1950 až 2003 pohánělo tato plavidla celkem 468 jaderných reaktorů. Nyní Rusko provozuje pouze cca 60 námořních plavidel. Ponorkový arsenál čítá 8 strategických ponorek SSBN/SSGN, 13 útočných ponorek SSN a několik dieselových ponorek. Navíc Rusové oznámili záměr rozšířit svůj arsenál v následujících letech o dalších ponorek typu SSBN. Provozem nasbírali celkem 6000 reaktorových let.

V roce 2012 také představili výstavbu hlubinných ponorek na jaderný pohon. Tyto ponorky budou založeny na třídě Oscar a upraveny pro účely výzkumu a pro záchranné mise. Vývoj i konstrukci zajišťují loděnice Sevmash v Severodvinsku, která vyrábí i armádní ponorky.

Čína, Francie a Velká Británie

Čína má nyní přibližně 12 jaderných ponorek (7 typu SSN a 4-5 typu SSBN) a v únoru 2013 vydala Čínská lodní společnost státní zakázku na výzkum a vývoj nových typů lodních reaktorů pro letadlové lodě a plavidla operující v oblasti polárního kruhu. Jejich první jaderná ponorka byla vyřazena v roce 2013 po 40 let provozu.

Francie vlastní jednu letadlovou loď a 12 ponorek s jaderným reaktorem (4x SSBN a 6x SSN třídy Rubis, které byly v době výstavby nejmenšími ponorkami poháněné jaderným reaktorem). A nakonec Velká Británie má celkem 12 jaderných ponorek (4x SSBN a 8x SSN).

Využívané typy ponorkových reaktorů a jejich zařízení je na vysoké úrovni a tak i současné radiační dávky, kterým je posádka vystavena, jsou velmi nízké. Průměrná absorbovaná dávka ionizujícího záření na člena posádky byla v roce 2013 jen 0,06 mSv. Navíc žádná osoba již 34 let nepřekročila hranici 20 mSv/rok (maximální povolená roční dávka pro radiačního pracovníka v ČR). V Americe jsou osobní dávky posádky a lidí pracujících kolem jaderných plavidel monitorovány od roku 1958, kdy průměrná roční dávka na osobu činila 1,03 mSv.

Při značení typu ponorek se nejčastěji používají zkratky pocházející od amerického námořnictva:

SS – Ponorná loď (Submersible Ship či Submarine)

SSN – Útočná ponorka (Attack submarine)

K – Stíhací ponorka (Hunter Killer)

G – letounové střely (Guided Missile)

B – Balistické rakety (Ballistic Missile)

N (na 4. pozici: xxxN) – Jaderný pohon (Nuclear)

Př.: SSBN – Jaderné ponorky s balistickými raketami

Plovoucí jaderné elektrárny

Námořní jaderné reaktory s elektrickým výkonem 1,5 MWe byly zkušebně využívány pro výrobu elektrické energie na základně US Antarctic v období 1962-1972. Testovala se funkčnost těchto letecky přenositelných energetických zdrojů ve vzdálených lokalitách.

Mezi lety 1967 a 1976 byla vyřazená loď USS Liberty, postavená v roce 1945, přebudována na plovoucí jadernou elektrárnu. Tento zdroj našel využití v oblasti Gatunského moře a Panamského průplavu, kde stabilně fungoval 9 let. Šlo o tlakovodní reaktor PWR s instalovaným výkonem 45 MWt a 10 MWe s koeficientem ročního využití 54 %. Pohonná jednotka původní lodi byla odstraněna a celá střední část nahrazena 350 tunovým ocelovým kontejnmentem a betonovou ochrannou obálkou. Výsledné plavidlo tak nakonec bylo o 2,5 m širší (výsledných 21,4 m). Kontejnment nechránil pouze reaktor, ale i okruhy primárního a sekundárního chladiva a elektrické systémy reaktoru.

V sedmdesátých letech minulého století Westinghouse ve spolupráci s loděnicemi Newpoint News vymyslel koncept pobřežního energetického zdroje (Offshore Power Systems, dále OPS) pro umístění ve floridském Jacksonvillu. V roce 1972 byly firmou PSEG objednány dvě jednotky o celkovém výkonu 1210 MW pro umístění v okolí Atlantic City a New Jersey. Objednávka však byla v roce 1982 zrušena. Časem dokonce projekt Westinghouse na OPS získal povolení národního jaderného úřadu. Bohužel se nenašel žádný zájemce o koupi. Nakonec byla tato divize firmy uzavřena a projekt opuštěn.

Rusko má nyní ve výstavbě první ze série plovoucích jaderných elektráren pro využití v severních a východních oblastech. Dva OKBM KLT-40S reaktory pochází z vyřazených ledoborců a jsou upraveny pro využití paliva s obohacením do 20 % U235. Plavidlo o vztlaku 21 500 tun a délkou 144 m by mělo být schopno provozu na jednu palivovou vsázku po dobu 3-4 let. Po 12 letech provozního cyklu se předpokládá návrat plavidla do přístavu a 2 letá generální odstávka.

Čínský projekt plovoucí jaderné elektrárny s názvem SNERDI je vyvíjen v Šanghaji a měl by obsahovat reaktor typu CAP-FNPP, což je 200 MWt reaktor s nižší teplotou chladiva na výstupu z AZ (250 °C) se dvěma parogenerátory, elektrickým výkonem 40 MW a pětiletou délkou palivové kampaně.