زیر دریایی هسته ای
مقدمه:
زیر دریایی هسته ای یک زیردریایی است که توسط انرژی اتمی تغذیه می شود و عمدتاً در زیر آب و گاهی اوقات بر روی سطح اقیانوس ها حرکت می کند.در گذشته زیر در یایی های غیر اتمی از موتور دیزلی استفاده می کردند که احتیاج به موتور الکتریکی که از باتری استفاده می کند داشتند. محدودیت زمانی باتری های الکتریکی سبب می شد که پیشرفته ترین زیر دریایی های غیر اتمی تنها بتوانند برای چند روز و با سرعت پایین و تنها چند ساعت با بالا ترین سرعت در زیر آب باقی بمانند. در صورتی که زیر دریایی هسته ای می تواند برای چندین ماه در زیر آب بماند. این توانایی، به همراه تکنولوژی سلاح های پیشرفته، زیر دریایی هسته ای را از بهترین زیردریایی های جنگی که تا به حال ساخته شده است می سازد.
اولین زیر دریایی هسته ای به نام ناتیلوس در سال 1945 به آب انداخته شد و اولین راکتور آب سبک تحت فشار برای ناتیلوس به کار رفت که با اورانیم فلزی کار می کرد.
در 1995 چند زیر دریایی به عنوان زیر دریایی استراتژیک هسته ای شناخته شدند که موشک های هسته ای حمل می کردند.نوع دیگر زیر دریایی هسته ای،زیر دریایی جنگی است که برای غرق کردن کشتی ها و زیر دریایی های دشمن طراحی شده است.زیر دریایی استراتژیک و زیر دریایی جنگی، قسمتهای اساسی نیروی دریایی در سرتاسر جهان را تشکیل می دهند.
مزایای زیر دریایی هسته ای:
0احتیاج به هوا ندارد
0برای مدت زیادی می تواند زیر آب بحرکت کند
0پایایی سوخت هسته ای بسیار طولانی تر از سوخت دیزلی است.زیر دریایی هسته ای مجبور نیست برای سوخت گیری مجدد به سطح آب بیاید یا به بندر گاه برود ومی تواند برای مدت زیادی در آب بماند.
فرآیند ایجاد نیروی پیشران:
در یک زیر دریایی هسته ای،تمام نیروی مورد نیاز برای حرکت و سایر وظایف مربوط به آن، توسط یک راکتور هسته ای تولید و تأمین می گردد. در چنین راکتوری سوخت آن ترکیبی از اورانیم با غنای 90 درصد به صورت UC2 است. این نوع سوخت با غنای بالا سبب می شود راکتور هسته ای به اندازه کافی کوچک شود تا در یک زیر دریایی فضای زیادی اشغال نکند. هلیم به عنوان سرد کننده و میله های کادمیم وظیفه کنترل شکافت زنجیره ای را به عهده دارند.چنین راکتورهایی به راکتور با درجه حرارت بالا موسوم می باشند.طبیعی است که راکتور های هسته ای کشتی ها و یخ شکن ها تا اندازه زیادی با راکتور های فوق تفاوت دارند.
راکتورها برای به وجود آمدن بخار، که توربین را به حرکت در می آورد،تولید گرما می کنند. توربین مستقیماً پروانه های زیر دریایی را به حرکت در می آورد.
زیر دریایی های هسته ای و ناو های هواپیما بر که توسط راکتور هسته ای تغذیه می شوند تقریباً با راکتور هایی که در نیرو گاه تجاری استفاده می شوند، مشابه اند.
دو تفاوت اصلی بین راکتور های تجاری و راکتور های هسته ای که در زیردریایی وجود دارد:
0راکتور های زیردریایی هسته ای، کوچکتر هستند
0راکتور های زیردریایی هسته ای،با بالاترین درجه غنا استفاده می شوند.
حرکت در زیر و سطح آب:
ماده اولیه در ساخت زیر دریایی هسته ای،استیل است؛استیل در ساخت دو بدنه ی بیرونی و درونی زیر دریایی بکار می رود وبین این دو بدنه مخزن بلاست نام دارد که با بردن آب بین دو بدنه باعث فرو رفتن زیر دریایی و با خروج آب باعث بالا آمدن زیر دریایی می شود. زیردریایی به علت وزن آب که به طور مساوی با وزن زیر دریایی جابجا می شود، می تواند شناور شود. این جابجایی آب،یک نیروی رو به بالا ایجاد می کند که نیروی "شناور سازی" نامیده می شود و معکوس جاذبه زمین عمل می کند و باعث می شود کشتی در آب غرق نشود. عکس کشتی، زیردریایی این خاصیت شناور سازی را کنترل می کند و به این ترتیب، به طور دلخواه می تواند در آب فرو رود یا اینکه به سطح آب بیاید.برای کنترل خاصیت شناوری، زیردریایی مخزنهای بلاست یا مخازن تعادل ناو دارد که می تواند به صورت یک در میان با آب و هوا پر شود.زمانی که زیر دریایی روی سطح آب است، مخازن بلاست با هوا پر می شوند؛در این حالت، چگالی کل زیر دریایی کمتر است از آبی که زیر دریایی را احاطه کرده است.با حرکت کردن زیردریایی مخازن بلاست در آب فرو می رود و هوا از مخزن خارج می شود تا زمانی که چگالی زیر دریایی از آب بیشتر شود و زیر دریایی شروع به فرورفتن در آب می کند.
برای اینکه تراز زیر دریایی در هر ارتفاعی حفظ شود، زیر دریایی توازن بین آب و هوا را در مخازن تعادل ناو نگه می دارد.بنابراین چگالی سرتاسر زیردریایی برابر است با آبی که زیر دریایی را احاطه کرده است.
در داخل زیر دریایی ذخیره هوای فشرده برای ادامه حیات و استفاده مخزن بلاست نگهداری می شود.در موارد اضطراری مخازن بلاست می توانند با فشار زیاد هوا به سرعت پر شوند تا زیر دریایی به سرعت به سطح آب برود.
نویسنده:مژده اصولی
منابع: www.madehow.com
http://science.howstuffworks.com/submarine3.htm