S3G (原子炉)

S3GおよびS4G原子炉について

S3G（S3G、Nuclear Submarine PrototypeまたはSubmarine Advanced Reactor: SAR）は、アメリカ海軍専用の原子力艦艇に用いられる発電と推進のための原子炉です。その設計名は特定の意味を持ちます。具体的には、Sは潜水艦用、3は炉心設計の世代、Gは設計を担当したゼネラル・エレクトリックを示しています。

この原子炉は、高濃縮ウランを燃料とする2ループ型の加圧水型炉であり、出力は78メガワットに達します。S3Gは、USSトライトン（SSRN-586）に搭載される原子炉のプロトタイプとして開発されました。その設計にはいくつかの特筆すべき特徴があります。最も注目すべきは、横向きに配置された蒸気発生器であり、これはU字型の管が水平方向に並んだ構造を持っています。さらに、この潜水艦用プラントには、通常の構造には見られない脱気式給水タンク（deareating feed tank, DFT）が搭載されています。

S3Gは、1958年にニューヨーク州ミルトンのノルズ原子力研究所のケッセルリンクサイトに設置され、原子炉の設計を実証するために利用されました。設計が証明された後、この設備は操縦士の訓練や新たなシステムの導入、さらには新素材の試験に使用されました。しかし、冷戦の終結による海軍の規模縮小に伴い、訓練用炉としての役割は1991年5月に終了し、1992年には永久に運転を停止しました。その後、核燃料の撤去などの廃止措置が進められ、現在では安定した保管状態にあります。

S3Gが実用化までには限界があり、そのプラント全体（炉心や配管、ポンプなど）の採用例は少ないものの、炉心の改設計バージョンであるS3G3は、100基を超えるS5W原子炉の燃料交換時に用いられました。S3G core3は、S5Wでは見られないY字型の制御棒が採用されており、メンテナンスの効率を高めるために「スキュード・ダイバージェント」と呼ばれる配置がされています。

S4G原子炉

次に、S4G（S4G、Submarine Advanced Reactor: SAR）について説明します。S4GはS3Gを基にしており、実際にUSSトライトンに搭載された2基の実用炉がこのブランド名で呼ばれます。S4Gもまた、熱出力は78MWtに達し、軸出力は34,000軸馬力を誇ります。特徴的なのは、2基の原子炉が単一の区画に並べられており、前方に配置された#1原子炉が前部機械室に動力を供給して右舷のスクリューを駆動し、後方にある#2原子炉は後部の機械室に動力を供給して左舷のスクリューを操作します。また、これらの蒸気プラントは必要に応じて相互接続することが可能です。

S3Gはプロトタイプとしての役割を果たし、一方でS4Gは実際の運用に向けた炉として位置付けられています。したがって、設計世代は3から4に進んでいるものの、基本的な構造と機能は一貫していると言えます。これにより、アメリカ海軍の潜水艦における原子力艦艇の運用と性能が大きく向上したのです。

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