S1G (原子炉)

S1G潜水艦用原子炉：概要と歴史

S1G（S1G Submarine Intermediate Reactor Mark A: SIR Mk A）は、アメリカ海軍の潜水艦向けに開発された中速中性子炉です。この原子炉は、高効率な発電と推進を目的としており、冷却材には液体金属ナトリウムを使用しています。その設計名であるS1Gは、S（潜水艦用）、1（炉心設計の世代）、G（設計を担当したゼネラル・エレクトリック社を意味します）を示しています。

開発背景

この原子炉の開発は、アメリカ海軍の有名な提唱者ハイマン・G・リッコーヴァーのもと行われました。彼は、海軍の原子力推進技術の先駆者として、潜水艦向けの原子炉に関して二大重電メーカーであるウェスティングハウス（WH）とゼネラル・エレクトリック（GE）に提案を依頼しました。

リッコーヴァーは、潜水艦に搭載可能なコンパクトな設計と、冷戦下でのソ連との軍拡競争を意識した早期実現性を求めました。この要求に対してWMは加圧水型炉の技術を推進し、GEは問題の多い高速増殖炉の代わりに中速中性子炉を提案しました。この中速中性子炉は、冷却材として液体金属ナトリウムを用いることで、より簡単な扱いを実現しました。

設計と機能

S1Gの原子炉は、原潜シーウルフのプロトタイプとして設計され、燃料には90％濃縮の二酸化ウランを使用し、冷却材として液体金属ナトリウムを採用しました。中速中性子を利用したこの設計により、核分裂の連鎖反応を維持することができます。ナトリウムの熱伝導性が高いため、過熱蒸気を効率的に生成し、結果として発電効率の向上が期待されました。

具体的には、ナトリウムは電磁ポンプによって循環し、一次冷却材の配管は二重管構造で、一次冷却材と蒸気発生器内の水が接触しないように設計されています。こうした工夫により、ナトリウムの物理的性質に基づいた高性能な原子炉が構築されました。しかし、ナトリウムは水と反応して爆発を引き起こす性質があるため、その安全性には細心の注意が必要でした。

運用実績

S1Gは試験と訓練に使用されましたが、運用中にはナトリウム漏れが発生し、最終的には火災事故に至りました。この経験から、加圧水型炉の方が信頼性が高いことが確認され、アメリカ海軍は以後加圧水型炉を標準炉型としました。

S1Gの原子炉設備は、駆逐艦向けの原型炉D1Gに再利用されました。

結論

S1G潜水艦用原子炉は、海軍の原子力推進技術における重要なマイルストーンでしたが、安全性の問題からその運用は短期間にとどまりました。これは、海軍の技術開発における貴重な教訓となり、原子力技術のさらなる進展に寄与したと言えるでしょう。

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