aspectos actuales de la propulsión naval nuclear

aspectos actuales de la propulsión naval nuclear

ASPECTOS ACTUALES DE LA
PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
ASPECTOS ACTUALES DE LA
PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS NAVALES
ASOCIACIÓN DE ESTUDIOS DEL MAR
Publica: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales (Noviembre 2001)
Editora: Diana Cuervo
ISBN: 84 - 932000 - 1 - 8
Depósito Legal: M - 46057 -2001
La utilización de la energía nuclear en la propulsión suscita siempre un cierto grado de
controversia acerca de sus ventajas e inconvenientes. No cabe duda de que una instalación de
ese tipo lleva consigo unos riesgos potenciales, que se tratan de disminuir por todos los
medios disponibles, pero que existen y hay que valorar en su justa medida a fin de que el
tratamiento de la cuestión se haga sin posiciones preconcebidas y sobretodo con un
conocimiento técnico suficiente de lo que suponen.
El tema es de gran entidad pues afecta no sólo a la tripulación del barco y al medio
circundante, sino que en su operación normal o en caso de avería de cualquier tipo, el buque
ha de ir necesariamente a puerto, con lo que se implica en esos problemas a la población que
vive en la zona próxima a la instalación portuaria visitada.
Por estos motivos, la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales de la
Universidad Politécnica de Madrid y la Asociación de Estudios del Mar han creído
conveniente organizar una Sesión Técnica el día uno de Marzo de 2001 a fin de presentar y
debatir todo lo relativo a la Propulsión Naval Nuclear, su porqué, sus ventajas, sus
inconvenientes y sus riesgos, y todo ello desde un punto de vista estrictamente técnicoprofesional, que arroje luz sobre un tema tan controvertido y a menudo planteado sin la
necesaria objetividad y sin una base técnica adecuada.
La presente publicación recoge las ponencias presentadas en la citada Sesión Técnica.
i
ÍNDICE
Página
LA ENERGÍA NUCLEAR Y SU APLICACIÓN A LA PROPULSIÓN NAVAL
..……….
1
Juan M. Blanco-Traba
SISTEMAS DE PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
…………………………………...
13
Carolina Ahnert
LA SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS DE PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
…………..
63
Amalio Saiz de Bustamante
LA PERDIDA DEL SUBMARINO RUSO KURSK
…………………………………………
85
Julio Albert Ferrero
ii
LA ENERGIA NUCLEAR
Y SU APLICACIÓN A LA PROPULSION NAVAL
Prof. Dr. Juan M. Blanco-Traba
Mienbro de la Junta Directiva de ASESMAR
1
2
En los primeros días del mes de Agosto de 1945, los lanzamientos sucesivos de
bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki fueron la causa determinante para que Japón
presentara el 10 de Agosto la rendición a los Aliados, lo que ha asociado a todo lo relacionado
con dicha energía una aureola de capacidad de destrucción y de riesgo de lo que nunca, al
menos a ciertos niveles, ha podido librarse por completo.
Concretamente, la aparición de la energía nuclear y la posibilidad de utilizarla en una
gran variedad de aplicaciones y objetivos, supuso una auténtica revolución en las expectativas
del desarrollo tecnológico hasta tal punto que llevaron al Almirante Chester Nimitz,
Almirante de la Flota del Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial, a declarar en
Washington el día 5 de Octubre recién terminada la guerra - recordemos que la rendición de
Japón tuvo lugar el día 2 de Septiembre de 1945 en la Bahía de Tokyo a bordo del Acorazado
Missouri-
“Quizás no sea excesivo predecir que la historia no se referirá al tiempo actual
como el final de un gran conflicto, sino como el principio de la nueva era atómica.”
3
No puede pues extrañar a nadie que a la vista del fantástico potencial que la energía
nuclear ofrecía, ya que la reacción de unos pocos kilos de combustible nuclear podrían dar
una energía tremendamente elevada y sin necesitar oxígeno para el proceso, se pensase, en el
terreno naval militar, en la posibilidad de crear una flota con una autonomía prácticamente
ilimitada con todas las posibilidades operativas que eso conlleva.
Para que tengamos una idea de la equivalencia de la energía nuclear en términos de
comparación con otros combustibles, podemos decir que la fisión de un kilogramo de uranio
produce una energía equivalente a la combustión de más de 2700 toneladas de carbón, 1.9
millones de litros de gasolina y 2 millones de m3 de gas natural.
Las cifras son
suficientemente elocuentes para ilustrar las posibilidades, al menos teóricas, de utilizar la
energía nuclear para la propulsión de buques, siempre que se lograse la aplicación práctica de
esta energía, lo cual, por aquel entonces, era un camino que estaba por recorrer.
De cualquier modo me interesa resaltar aquí que hay dos tipos de buques de guerra en
los que el poder contar con una energía como la nuclear podría significar una auténtica
revolución en el propio tipo de barco y, sobre todo, en sus capacidades y posibilidades
operativas. Estos buques son el submarino y el portaaviones, en los que el contar con una
planta nuclear es, sin duda, lo que los médicos llaman el “tratamiento de elección” para su
instalación propulsora y, muy especialmente en el caso de los submarinos, que fue
cronológicamente el primer buque de combate para el que se diseñó y en el que se instaló, en
el famoso Nautilus (fig.1), una planta de este tipo.
La Segunda Guerra Mundial vio un cambio significativo en lo que a la utilización de
los submarinos se refiere. Las operaciones llevadas a cabo por los contendientes pero muy
especialmente por los alemanes, pusieron de manifiesto, a pesar de su brillantez y de sus
resultados, las carencias de los submarinos de la época.
Mas que submarinos eran
“sumergibles”, ya que al tener una capacidad muy limitada de permanencia bajo el agua,
tenían que estar diseñados para tener un comportamiento adecuado en superficie lo que, a su
vez, comprometía sus cualidades en inmersión.
El submarino tenía que disponer necesariamente de dos sistemas de propulsión :
motores térmicos para su funcionamiento en superficie y motores eléctricos, accionados por
baterías, para su operación en inmersión. Estas baterías se cargan utilizando los motores
4
térmicos, con el submarino en superficie o sumergido a poca profundidad, utilizando el
“snorkel”, un tubo zallable por el que se pueden alimentar y exhaustar los motores térmicos,
operación de desarrollo lento y que lo hacía especialmente vulnerable, incluso con “snorkel”,
ya que con los radares podía ser fácilmente detectado y atacado.
Por otra parte, al depender de las baterías en inmersión, baterías que tienen una
capacidad limitada, significa que cuanto mayor fuese la velocidad desarrollada por el
submarino, antes se agotaban las baterías, lo cual obligaba a recargarlas saliendo a superficie
y usando sus motores en esta operación que podría dilatarse hasta unas seis horas.
Podemos fácilmente imaginar lo que supuso, al término de la Guerra, el tener la
posibilidad, recalco que al menos en teoría por entonces, de poder llegar a disponer de un
submarino con un único sistema de propulsión, que no necesita de oxígeno para su
funcionamiento y que le dotase de una capacidad operativa y de una autonomía prácticamente
ilimitada, sólo constreñida por sus avituallamientos de todo tipo y por la resistencia de la
dotación.
Eso permitiría además diseñar un auténtico submarino, un buque realmente
hidrodinámico, que mejoraría las características operativas de una forma muy considerable y
le capacitaría para operar en todo tiempo y circunstancias.
Esa fue la razón por la cual la U.S. Navy decidió poner en marcha el proyecto de un
submarino accionado por energía nuclear, no porque considerase que era el buque más
importante de la Flota, sino por ser el que más se podía, por así decirlo, “beneficiarse” de esta
nueva tecnología.
Como veis estamos hablando y vamos a seguir haciéndolo, del desarrollo de la
propulsión nuclear para buques de guerra y, concretamente, en la U.S. Navy. Como en otras
muchas innovaciones, ésta también empezó por el campo militar y todo lo así avanzado o
aprendido pudo ser experimentado posteriormente para buques mercantes. De cualquier
modo aquí no hay tiempo ni espacio para hacer una historia completa del tema y por eso me
circunscribo a la aplicación militar y a los pasos dados por la Marina de los EE.UU., que fue
por multitud de razones de capacidad y oportunidad, la que estaba en situación y condiciones
de llevarlo a cabo.
5
Desde el final de la Guerra, la U.S. Navy estaba decidida a estar presente en todos los
desarrollos necesarios para llegar a tener una Marina nuclear, y la oportunidad llegó cuando
tuvo la posibilidad de enviar en 1946 una misión de la Armada a trabajar en un proyecto
conjunto entre el gobierno y la industria para la construcción en Oak Ridge de un reactor de
potencia experimental. Al frente de esta misión técnica el Almirante Mills, Jefe del Bureau of
Ships, nombró, no sin vencer considerables resistencias de otros distinguidos oficiales de su
organización al Capitán de Navío Hyman E. Rickover, un oficial con una personalidad muy
peculiar, a quien pude conocer durante mi estancia en Washington como miembro de la
Misión Española allí destacada entre los años 1973 y 1976. El Capitán de Navío, luego
Almirante, Rickover, fue el alma y el motor del desarrollo nuclear para la Armada y continuó
durante muchos años rigiendo los destinos nucleares de la U.S. Navy en este campo.
Confieso que tengo que hacer un verdadero esfuerzo para resistirme a pormenorizar lo
que el Almirante Rickover significó con su personalidad controvertida y su capacidad de
liderazgo. El tiempo y las circunstancias no lo permiten. Hombres así son determinantes en
especiales circunstancias y él lo fue. Creía en lo que hacía, tenía clara la meta y llegó a ella.
Pero sigamos con el Programa de Submarinos.
En Octubre de 1951 se le dio el nombre de Nautilus (fig.1) al primero de los
submarinos nucleares, que fueron designados oficialmente como SSN. La Puesta de Quilla se
efectuó con toda solemnidad el 14 de Junio de 1952 en Groton en el astillero de la Electric
Boat y fue presidida por el propio Presidente de la nación, H. Truman, apoyando, sin lugar a
dudas el programa nuclear, que culminaría con total éxito el día 17 de Enero de 1955 cuando
en su primera salida a pruebas de mar el Nautilus entró en el canal de Long Island y el
Comandante CF Wilkinson pudo enviar al remolcador que le daba escolta el ya famoso
mensaje “Under way on nuclear Power” - “Navegando a rumbo con propulsión nuclear”.
Señalé anteriormente que el otro tipo de barco para el cual la propulsión nuclear
parecía especialmente indicada es el portaviones ya que, prescindiendo de consideraciones de
autonomía casi ilimitada, al no requerir exhaustaciones, se podría construir un barco sin
penetraciones para chimeneas, facilitando la consecución de una cubierta de vuelo diáfana y
despejada que, además, se vería libre de las turbulencias causadas por la salida de gases
calientes, haciendo más seguras las operaciones de los aviones embarcados.
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Ciertamente el grupo de Rickover tenía ya en 1950 la idea que era posible extender la
propulsión nuclear a otros buques de superficie de la Flota, pero realmente era mucho más
dudoso que en el caso de los submarinos, el justificar sus costes de desarrollo frente a sus
posibles ventajas.
La primera orden de estudiar un portaviones de propulsión nuclear la dio en Agosto de
ese año el entonces Jefe de Operaciones Navales, Almirante Sherman, que mandó explorar la
posibilidad de que se construyese un gran portaviones con propulsión nuclear, determinando
características, tiempo y costes.
Rickover y su equipo pusieron inmediatamente manos a la obra, especialmente en lo
que se refería al imprescindible desarrollo del reactor que había de propulsarlo. Digamos, a
título de curiosidad, que el diseño y construcción de un prototipo de este reactor fue
adjudicado a Westinghouse y que se estimó que su desarrolló llevaría cuatro años y su coste
sería de 150 millones de dólares.
El primer portaviones nuclear, el Enterprise; designado como CVAN-65, se empezó a
construir en Enero de 1958 en el Astillero de Newport News, al que se le había adjudicado el
correspondiente contrato a finales de 1957.
Más o menos por esas fechas el crucero nuclear Long Beach había iniciado su
construcción en los Astilleros de la Bethlehem Steel en Quincy, Massachussetts.
La Fragata nuclear Bainbridge, DLGN-25, no sería autorizada hasta 1959 y fue
entregada en Octubre de 1962, en Quincy, y en esa fecha el Enterprise y el Long Beach
estaban ya operativos. En ese momento la fuerza de submarinos nucleares era de 25 barcos,
13 submarinos de ataque de alta velocidad, 9 submarinos Polaris, el Nautilus, el Seawolf y
otros tres más. Sus cifras no dejan lugar a dudas sobre cuál era la prioridad nuclear de la U.S.
Navy.
Como recapitulación y conclusión diré que las pruebas efectuadas con el Nautilus y
los submarinos nucleares que siguieron, pusieron de manifiesto la tremenda capacidad
conseguida con la propulsión nuclear y la adecuación de la elección efectuada, hasta el punto
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de que revolucionó, tanto la construcción de este tipo de unidades, como las tácticas de
utilización y de combate.
Las ventajas de la propulsión nuclear en unidades de superficie no quedaron tan claras
ni son tan evidentes, si bien, en el caso de los portaviones, el rendimiento del Enterprise en el
caso de la crisis de los misiles cubanos y, posteriormente, en el conflicto de Vietnam,
demostró con creces lo que el ir dotado de propulsión nuclear podía suponer desde el punto de
vista de capacidad de resistencia y flexibilidad operativa.
Por otra parte la aparición de la turbina de gas derivada de la aeronáutica para la
propulsión de buques, fue un factor más que prácticamente limitó y limita el uso de la energía
nuclear para submarinos, portaviones y algunos buques especiales, como rompehielos.
Hemos de tener en cuenta que la utilización de la energía nuclear pasa por el vapor,
como veremos en las conferencias que siguen, y que la utilización de la turbina de gas supone
un cambio radical en la relación peso-potencia de las instalaciones propulsoras y que permite
eliminar lo que podemos denominar “cadena del vapor” : Turbinas , tanque desaireador,
condensador, bombas de alimentación, etc., con lo cual, a menos que las ventajas de la
propulsión nuclear sean, por así decirlo, decisivas en términos de diseño y operación, no es
extraño que para las unidades de superficie se prefiera actualmente el uso de turbinas de gas.
De cualquier modo, el curso seguido por las principales Marinas del mundo capaces de
afrontar el reto y el coste que supone la propulsión nuclear, pone de manifiesto hasta qué
punto su aplicación naval militar en los casos que hemos comentado está más que justificada.
En su aplicación a la propulsión mercante el problema es fundamentalmente distinto y
no podemos abordarlo aquí, aunque dadas las reticencias que provoca la energía nuclear, y
por tanto la obtención de los permisos para las entradas de los buques nucleares en puerto,
hace, a mi juicio, muy difícil que al menos en un futuro medio pueda considerarse este tipo de
propulsión en la marina mercante.
Y para terminar os relataré un curioso hecho del que tuve ocasión de ser testigo
cuando formaba parte de la dotación del Destructor Almirante Ferrandiz que, junto con el
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Lepanto, había sido transferido a la Marina Española el 15 de Mayo de 1957 en San Francisco
(California).
El mes de Junio de 1957 lo dedicamos a ejercicios diversos de adiestramiento en la
mar en San Diego y uno de los días, regresando por la tarde hacia la Base, el “sonar”, que iba
siempre cubierto,
cantó “Contacto sonar, clasificación posible submarino, velocidad 22
nudos”. Caras de perplejidad en el puente del A. Ferrandiz ante un contacto semejante, que a
todos nos parecía irreal. El contacto se pierde inmediatamente y creo que todos los presentes,
de Comandante a cronista, nos quedamos haciendo cábalas de si sería un error del sonarista
por la brevedad de la detección, si no sería un submarino y si un rápido cetáceo, cualquier
cosa menos lo que resultó ser. Seguimos navegando a nuestro rumbo directo en demanda de
San Diego y, cuando estábamos a unas pocas millas de la entrada, allí estaba, emergido
delante de nosotros y a nuestro mismo rumbo, la estampa inconfundible del Nautilus, que se
dirigía también a la Base de San Diego. ¡Habíamos tenido ocasión, sin saberlo, no sólo de
detectar al primer submarino nuclear de la historia, sino de comprobar su espectacular
velocidad en inmersión!
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Fig. 1 SSN NAUTILUS (USA)
PRIMER SUBMARINO NUCLEAR (1955)
Fig. 2 BN SAVANNAH (USA)
PRIMER BUQUE MERCANTE NUCLEAR (CARGA Y PASAJE) (1962)
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SISTEMAS DE PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
Profª. Dra. Carolina Ahnert
Catedrática de Universidad
ETSI Navales / UPM
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14
1. INTRODUCCIÓN
Tras el éxito del proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial, Inglaterra,
Canadá y los Estados Unidos unieron sus fuerzas en proyectos de aplicación militar, y en
concreto en el desarrollo de reactores nucleares de los denominados plutonígenos para producir
plutonio a partir del uranio natural.
Así, un equipo conjunto inglés y canadiense, trabajó en los reactores moderados por
agua pesada en Canadá, mientras que en los Estados Unidos se construyeron los reactores de
producción de plutonio de Hanford, y de Savannah River. Los reactores de Hanford empezaron a
operar en 1945 y estaban moderados por grafito y refrigerados por agua, mientras los de
Savannah River usaban agua pesada como moderador y refrigerante.
En ese tiempo, el entonces capitán de navío de los Estados Unidos, Hyman G.
Rickover, tuvo la visión de reconocer las capacidades que darían los reactores nucleares para
la propulsión naval y especialmente de los submarinos, y con una determinación y claridad de
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ideas que hoy son legendarias, convenció a los inicialmente escépticos miembros de la marina
estadounidense, de que los submarinos con propulsión nuclear tendrían unas capacidades
únicas, obteniendo la autorización necesaria y los recursos para desarrollar y construir un
sistema de este tipo de propulsión.
El proyecto Rickover fue conocido como el Programa de Reactores Navales, y tenía el
objetivo de desarrollar reactores compactos y de alta disponibilidad. Así en el año 1948, año en
que se aprobó el Programa, se iniciaron dos líneas de estudio de conceptos de reactor nuclear
para propulsión.
2. DESARROLLO DE PROTOTIPOS
En la tabla 1 se encuentra un esquema cronológico de la evolución de los primeros
conceptos de reactores navales y de la entrada en servicio de los primeros prototipos, de los
submarinos, y de los buques de superficie tanto de aplicación militar como civil, cuyas
características se van a describir a continuación.
La mayor parte de los conceptos desarrollados para propulsión naval han comenzado con
la realización de un prototipo con base en tierra. Citaremos las 7 instalaciones prototipo
realizadas en los Estados Unidos y los tipos de reactores para aplicación militar que han surgido
de ellas. [1].
Los reactores para propulsión naval se denominan mediante una nomenclatura que
emplea 3 caracteres alfanuméricos. El primer carácter indica el tipo de embarcación
(A=Portaaviones, D=Destructor o Fragata, C=Crucero, y S=Submarino). El segundo indica el
número de orden en su realización. La última letra es la inicial del diseñador (W=Westinghouse,
G=General Electric, C=Combustion Engineering).
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Tabla 1.- Desarrollo de la Tecnología nuclear para propulsión naval
AÑO
2/12/1942
1948
1953
1954
1955
1957
1958
1959
PROTOTIPOS Y REACTORES
c
c
1960
1961
1962
c
1963
1964
1965
1967
c
1969
1973
c
c
Pila de Chicago
Programa de Reactores Navales
Prototipo S1W (Idaho)
SSN Nautilus (S2W)
Prototipo S1G (West Milton)
SSN Seawolf (S2G)
SSN Skate (S3W)
Rompehielos Lenin (URSS, 3 reactores)
SSN November (URSS)
Central Nuclear de Shippingport
Prototipos S3G (West Milton) y A1W
Prototipo S1C (Windsor)
SSN Skipjack (S5W)
SSN Triton (S4G, 2 reactores)
SSBN George Washington (S5W)
SSBN Halibut (S4W)
SSN Tullibee (S2C)
Crucero Long Beach (C1W, 2 reactores)
SSN Thresher (S5W)
SSBN Ethan Allen (S5W)
SSBN Lafayette (S5W)
Prototipo D1G (West Milton)
Buque carga y pasaje Savannah
Portaaviones Enterprise (A2W, 8 reactores)
Fragata Bainbridge (D2G, 2 reactores)
SSN Dreadnought (Inglaterra)
SSGN Echo (Rusia)
Prototipo en tierra PAT (Francia)
Prototipo S5G (Idaho)
Fragata Truxtun (D2G, 2 reactores)
SSBN Resolution (Inglaterra)
SSBN Yankee (Rusia)
Buque mineralero Otto Hahn (Alemania )
SSBN le Redoutable (Francia)
Buque de carga Mutsu (Japón)
Rompehielos Artika (URSS)
De manera que una de las líneas de estudio iniciadas fue adjudicada a General Electric
que consiguió un contrato para desarrollar y construir un reactor refrigerado por sodio líquido, el
Submarine Intermediate Reactor (SIR), para el estudio de un reactor de neutrones rápidos.
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El prototipo de este tipo de reactor, el S1G fue instalado en el centro de West Milton
(New York), comenzó a operar en 1955, y concluyó con el desarrollo del reactor S2G que fue
instalado en el submarino estadounidense Seawolf que comenzó su operación en 1957 y que se
mantuvo durante algunos años en servicio. Sin embargo, a causa de la incompatibilidad básica
del sodio en un ambiente marino, este concepto fue abandonado en cuanto a su uso para la
propulsión naval, y a los dos años de su funcionamiento fue sustituido el reactor del Seawolf por
un reactor de agua ligera.
El reactor refrigerado por metal líquido era interesante por la posibilidad de producir
vapor sobrecalentado a presiones y temperaturas más elevadas que en el reactor refrigerado
por agua a presión, consiguiendo así mejores rendimientos termodinámicos y el
correspondiente ahorro de peso de la instalación. Además, al ser la bomba del refrigerante de
metal líquido de impulsión electromagnética, era mucho más silenciosa, que la utilizada para
la impulsión del agua. Sin embargo, la radiactividad del sodio-24 producido por la irradiación
del sodio-23 (que constituye el sodio natural) obliga a un aumento del blindaje biológico, que
supera con creces el ahorro de peso conseguido en el equipo, lo que unido a las dificultades de
la tecnología del sodio, especialmente a bordo de un buque, como son los problemas de
corrosión, la eventual invasión de agua que provocaría un accidente muy grave por reacción
química, y ciertos problemas de control, hicieron que este tipo de reactor fuese abandonado
para la propulsión naval.
El otro camino iniciado fue el del desarrollo de los reactores de agua a presión, y el
proyecto fue conocido como Submarine Thermal Reactor (STR). Westinghouse obtuvo un
contrato para construir el STR y en 1948 formó su Atomic Power Division en Pittsburgh
(WAPD). El STR fue un esfuerzo conjunto de la comisión de Energía Atómica de los Estados
Unidos (USAEC) a través de su departamento de reactores navales y el laboratorio Nacional de
Argonne.
El trabajo de desarrollo requerido para el STR fue muy amplio y dio lugar al reactor de
agua a presión PWR desarrollandose el combustible de dióxido de uranio y las vainas de
zircaloy. Se desarrollaron además en gran medida las áreas de la física de reactores, blindaje,
termohidráulica, instrumentación y química del agua. Quizá, sin embargo, las mayores
contribuciones se hicieron en el entrenamiento de científicos e ingenieros de las distintas
disciplinas, y en el desarrollo de las técnicas de fabricación y de inspección, comenzando el
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concepto de la garantía de calidad. También fue una experiencia interesante de construcción y
de licenciamiento y operación dentro de los estrictos requerimientos de la Marina de los
Estados Unidos y de la Comisión de Energía Atómica. Esto se logró en gran parte debido a la
intervención personal del almirante Rickover, el cual reclutó y entrenó un equipo humano de
alta calidad.
Ya en 1949, se definieron las características básicas del PWR y se decidió construir dos
reactores: el S1W, un prototipo con base en tierra en la estación de pruebas de Idaho y su
gemelo el S2W para ser instalado en el submarino Nautilus. El S1W denominado inicialmente
STR Mark I fue situado en un modelo real del casco de un submarino, en un gran tanque de
agua de 15.2 metros de ancho y 12.2 metros de profundidad. Fue hecho crítico el 30 de marzo de
1953 y alcanzó su plena potencia el 25 de junio de 1953.
El Nautilus fue construido en Groton y botado en 1954. Fue el primer submarino que por
la ruta del Artico pasó del Pacífico al Atlántico en 1957. Así el S2W se convirtió en el primer
reactor de una larga serie de reactores de propulsión naval para aplicación militar de la marina
americana. Todos estos reactores utilizan como refrigerante el agua a presión, y con una potencia
en las primeras unidades de 70 MWt.
Los siguientes reactores desarrollados fueron los S3W y S4W, de dimensiones más
reducidas y de potencia mitad que el S2W, y fueron instalados en los submarinos clase Skate y
Halibut.
El reactor S5W, un 30% mayor que el S2W utiliza el combustible en forma de placas y
ha sido instalado en el Submarino Skipjack, habiendo equipado también todos los submarinos
nucleares balísticos o lanzamisiles (SSBN) y los submarinos nucleares de ataque (SSN) puestos
en servicio desde 1960 hasta 1976 a excepción del Narwhal.
El reactor prototipo para grandes buques, el A1W fue probado en Idaho, y de él se
derivaron los 8 reactores A2W que se instalaron en el portaaviones Enterprise (Figs. 1 y 2), así
como los dos reactores C1W del crucero Long Beach (Fig. 3) y los dos reactores del segundo
portaaviones, el Nimitz (Figs. 4 y 5), cada uno de los cuales tiene una potencia cuatro veces
mayor que los A2W.
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General Electric por su parte continuó el trabajo de desarrollo, pero ahora también en la
línea de los reactores refrigerados por agua a presión. Así, el S3G (Submarine advanced reactor
prototype) fue instalado en West Milton en 1958, y se construyó el submarino Triton equipado
con dos de estos reactores, el único submarino americano equipado con dos reactores. De este
prototipo se derivó también el reactor prototipo para destructor (D1G); y las fragatas Bainbridge
y Truxtun, fueron equipadas cada una, con dos de estos reactores.
Más tarde, General Electric con el objetivo de reducir el ruido de las bombas de
circulación del refrigerante primario, estudió la posibilidad de utilización de la circulación
natural y construyó en 1965 el prototipo S5G (Natural Circulation Test Plant) de diseño
integrado, esto es, el generador de vapor se sitúa encima del núcleo dentro de la vasija de
presión. Este reactor ha equipado al submarino Narwhal y los submarinos más modernos de la
clase Los Angeles (SSN) van equipados con un reactor S6G derivado de este prototipo, y los de
la clase Ohio (SSBN) con un reactor S8G.
Por otra parte, la empresa Combustion Engineering construyó el prototipo S1C (Small
Submarine Reactor Prototype) en Windsor en 1959, del cual se derivó el instalado en el
submarino Tullibee, el más pequeño y de menor potencia de todos los reactores de propulsión
naval construidos, habiéndose utilizado como submarino experimental.
De manera que como instalaciones prototipo con base en tierra en Estados Unidos se
han realizado los S1G (West Milton), S1W (Idaho), A1W (Idaho), S3G (West Milton), D1G,
S5G y el S1C (Windsor), de los que han derivado los reactores que se han puesto a bordo de
submarinos o de buques de superficie de aplicación militar de la marina americana.
En cuanto a la aplicación civil el reactor que se empleó para la propulsión del buque de
carga y pasaje Savannah era un PWR de diseño Babcock and Wilcox, y de él se derivó el PWR
de diseño integrado propuesto por el mismo diseñador en el año 1962 (CNSG) que se utilizó en
la propulsión del buque mineralero BN Otto Hahn, mientras el buque de carga japonés Mutsu era
operado por un PWR de Mitsubishi de diseño convencional.
El desarrollo del reactor nuclear de agua a presión y el de la propulsión nuclear son dos
hechos estrechamente ligados entre sí, y la aparición del submarino como un arma de ataque fue
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en su momento una de las aportaciones más innovadoras de todas las que se han dado en el
desarrollo armamentístico.
3. PROPULSIÓN NUCLEAR MILITAR.
De los reactores desarrollados para aplicación militar, se pueden distinguir los empleados
para la propulsión de submarinos, y los empleados en buques de superficie [2, 3, 4].
3.1
Submarinos.
La gran ventaja que ofrece la propulsión nuclear para los submarinos es que en principio
pueden permanecer en inmersión un tiempo ilimitado, y, como no necesitan tomar oxígeno del
exterior para la producción de energía estos son sistemas anaerobios, este tiempo no está limitado
más que por la resistencia del personal de tripulación, al cual se le debe proporcionar unas
condiciones de habitabilidad convenientes, de manera que sólo es necesario renovar y depurar el
aire del submarino, ya que la producción de oxígeno puede realizarse mediante electrólisis del
agua del mar. Por la misma razón de no tener que tomar oxígeno para la combustión de un
combustible fósil, son invulnerables en caso de guerra nuclear, química o bacteriológica.
Su discreción, su velocidad y su cota de inmersión los hace menos detectables en
inmersión; debido a su autonomía pueden realizar misiones independientes; y su trimado no varía
con el consumo de combustible, como si ocurre con la propulsión convencional.
El alto nivel de disponibilidad, el reducido empacho del reactor, la gran versatilidad y el
alto nivel de independencia del abastecimiento de combustible, hacen que la propulsión nuclear
posea las características intrínsecas que deben poseer todos los medios de transporte y combate
militares. Si a estas características propias se les añade otras de carácter estrictamente militar,
como pueden ser las propias de ataque y defensa ligadas a la indetectabilidad, velocidad de
desplazamiento, capacidad estratégica y transporte, el submarino nuclear concebido como
elemento de combate es sumamente ventajoso para esos fines.
Así, aprovechando las ventajas de la propulsión nuclear, se han desarrollado dos tipos de
submarinos nucleares, los de ataque y los balísticos (boomers), susceptibles de mantener
21
velocidades muy elevadas en inmersión a gran profundidad, del orden de más de 30 nudos y más
de 400 m de cota de inmersión, gracias a la adopción de nuevas formas hidrodinámicas,
constituyendo hoy día la base fundamental de las armadas de las grandes potencias.
El desarrollo de los submarinos nucleares se ha realizado en fases sucesivas, los primeros
eran submarinos convencionales propulsados por energía nuclear, con las ventajas que esto
representaba. Posteriormente, se realizaron sucesivos desarrollos en el diseño del casco, para
conseguir un diseño más hidrodinámico, que permitiese mayores velocidades y una mayor
resistencia estructural, con objeto de sumergirse a mayores profundidades. También se trabajó en
el diseño de núcleos de reactores con vidas más largas, capaces de navegar más de 10 años sin
cambiar el combustible, los cuales han aportado nuevas características a este tipo de buques.
Estas características han permitido contar con un arma de enorme movilidad mediante los
submarinos tácticos o de ataque (SSN). Al mismo tiempo, se han construido submarinos
balísticos o estratégicos [5] (SSBN) que son verdaderas plataformas lanzadoras de misiles
balísticos con cabezas nucleares, y que con estas condiciones pueden operar desde cualquier
punto del océano, sin que prácticamente, exista posibilidad de ser detectados.
Los submarinos nucleares de ataque SSN, están armados con tubos lanzatorpedos como
los submarinos convencionales, pero son de un desplazamiento mucho más elevado, del orden de
3.000 a 10.000 toneladas, debido a sus grandes dimensiones, al potente sistema de propulsión y a
la mayor importancia de su armamento. Los submarinos de ataque construidos más
recientemente también pueden ir armados con misiles.
Los submarinos nucleares balísticos SSBN contienen plataformas de lanzamiento
móviles, así los SSBN americanos, ingleses y franceses, son portadores de 16 misiles Polaris y
actualmente de 24 misiles Trident, y tienen un desplazamiento en inmersión de 8.000 a 20.000
toneladas. El coste de estos submarinos es elevado, pero es menor que el de los ingenios
balísticos que transporta.
Actualmente Rusia, además construye un tipo de submarinos portadores de misiles
crucero guiados SSGN con desplazamientos del orden de las 5.000 a 12.000 toneladas.
22
Existe también un tipo muy particular de submarino de investigación que dispone de una
gran autonomía, es el caso del submarino nuclear para investigaciones y trabajos oceánicos a
gran profundidad, denominado NR1 por la marina americana, que es capaz de estar en inmersión
a más de 1.000 metros de profundidad y de desplazarse a una velocidad de 5 nudos durante un
mes. Tiene 50 metros de eslora y un desplazamiento de 400 t con un equipo de 6 tripulantes.
Han sido construidos cerca de 400 buques nucleares (tabla 2), entre submarinos y buques
nucleares militares en EEUU, Rusia, Gran Bretaña, Francia y China [6], algunos de los cuales ya
han sido desmantelados o declarados inoperativos por terminar su vida útil o como consecuencia
de la política de distensión. De manera que el número de reactores nucleares de propulsión
nuclear puestos en operación hasta la actualidad, ya que algunos de los buques llevan dos
reactores, ronda los 600, es decir algo mayor que el número de reactores de producción de
energía eléctrica que se han construido en el mundo que son unos 500.
Así en EEUU, como submarinos de ataque (SSN), comenzaron con los ya mencionados,
el Nautilus y el Seawolf, que desarrollaban una potencia de 15.000 SHP. Luego viene la primera
serie de los submarinos nucleares comprende 4 submarinos de ataque de las clases Skate y
Skipjack. Estos últimos, con una forma más hidrodinámica, alcanzan una velocidad en inmersión
del orden de 35 nudos. También se construyeron algunos submarinos nucleares para ciertas
misiones especiales con sus tres prototipos: el Tritón, submarino captador de radar, el Halibut,
que fue el primer submarino lanzador del misil Regulus, y el Tullibee, submarino para ataque a
otros submarinos.
Los programas de construcción posterior se fijaron en base a los dos primeros tipos de
submarinos, utilizando formas hidrodinámicas similares a la del submarino convencional
Albacore, y normalmente con un reactor de agua a presión del tipo S5W. Estos fueron los
submarinos balísticos SSBN, George Washington, Ethan Allen, y los de la clase Lafayette, y los
submarinos de ataque SSN, de la clase Permit, Sturgeon y Benjamín Franklin.
23
24
Tabla 2. Buques militares de propulsión nuclear
País
EEUU
Tipo
CVN
SSBN
SSN
CGN
AGEN
CGN
CVN
SSN
SSGN
SSBN
Clase
Número
Año
Roosevelt
Nimitz
Enterprise
Ohio
Lafayette
Virginia
Seawolf
Los Angeles
Sturgeon
Permit
S. Houston
Virginia
California
Truxtun
Bainbridge
Long Beach
2(+3)
3
1
18
23
(+4)
2(+1)
50
37
9
2
4
2
1
1
1
1986-97
1975-82
1961
19811963-67
20021996
1976-96
1967-75
1962-67
1962
1976-80
1974-75
1967
1962
1961
Desplazamiento (t)
81 600
81 600
75 700
16 760
7 250
96 930
93 700
90 970
18 750
8 250
6 080
4 460
3 780
6 930
9 150
6 930
4 960
4 460
7 880
11 300
10 530
8 800
9 100
17 100
10 400
9 680
8 000
8 000
15 100
Tamaño (m)
332 x 78 x 11
327 x 78 x 11
335 x 78 x 11
170 x 12 x11
129 x 10 x 9
Reactor
2/A4W
2/A4W
8/A2W
1/S8G
1/S5W
1/S9G
106 x 12 x 11 1/S9G
109 x 10 x 9 1/S6G
92 x 9 x 8
1/S5W
84 x 9 x 8
1/S5W
124 x 10 x 9 1/S5W
177 x 19 x 9 2/D2G
181 x 18 x 9 2/D2G
171 x 17 x 9 2/D2G
172 x 17 x 9 2/D2G
219 x 22 x 9 2/C1W
Hélices
4
4
4
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
Potencia
(SHP)
280 000
280 000
280 000
60 000
15 000
Velocidad
(nudos)
>30
>30
33
25
25
60 000
35 000
20 000
15 000
15 000
70 000
70 000
60 000
60 000
80 000
35
>30
30
30
20
>30
>30
>30
>30
30
Buque de pruebas
Crucero lanzamisiles
Portaaviones
Submarino de ataque lanzatorpedos
Submarino de ataque con misiles crucero
Submarino lanzamisiles nucleares TRIDENT
24
Tabla 2. Buques militares de propulsión nuclear (Continuación)
Pais
Tipo
RUSIA
CVN
CGN
AGEN
SSBN
SSGN
SSN
Clase
Número
Año
Ulyanovosk
Kirov
Kapusta
Typhoon
Delta IV
Delta III
Delta II
Delta I
Yankee I
Oscar II
Oscar I
Charlie II
Charlie I
Echo II
Echo I
Papa
Yankee-mod
Yankee-notch
Alfa
Akula
Sierra
Victor III
Victor II
Victor I
November
0(+2)
3(+1)
1
6
6(+2)
14
4
18
16
10
2
6
9
29
3
1
1(+?)
3(+?)
5
11
3
24
7
16
9
1996-98
1980-92
1988
1983-90
1985-90
1975-83
1974-75
1972-77
1967-74
1986...
1982-84
1973-82
1968-73
1960-67
1960-67
1970
≈1970
≈1970
1979-84
1984-90
1984-90
1978-90
1972-78
1968-75
1959-64
Desplazamiento (t)
24 000
32 000
18 500
10 800
10 600
10 550
9 000
7 900
13 000
11 500
4 300
4 000
5 000
4 600
6 400
10 500
8 300
2 900
6 800
6 300
4 900
4 500
4 300
4 500
75 000
28 000
41 100
25 000
13 500
13 250
13 250
11 000
10 000
16 400
13 900
5 500
4 900
6 000
5 400
8 000
13 600
10 400
3 680
8 300
7 800
6 000
5 900
5 100
5 400
Tamaño (m)
Reactor
Hélices
?
248 x 28 x 9
265 x 29 x 9
171 x 24 x 12
164 x 12 x 8
155 x 12 x 8
155 x 12 x 8
137 x 12 x 8
130 x 12 x 9
154 x 18 x 10
146 x 18 x 10
103 x 10 x 8
94 x 10 x 7
115 x 9 x 7
114 x 9 x 6
109 x 12 x 9
153 x 15 x 9
142 x 14 x ?
81 x 9 x 7
106 x 12 x 7
110 x 12 x 7
106 x 11 x 7
102 x 11 x 7
95 x 10 x 7
110 x 9 x 7
?
2
2
2/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
1/PWR
1/PWR
1/PWR
1/PWR
2/PWR
2/PWR
2/PWR
1/LMR
1/PWR
2/PWR
1/PWR
1/PWR
2/PWR
1/PWR
?
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
2
Potencia
(SHP)
?
150 000
98 000
?
50 000
50 000
50 000
50 000
45 000
90 000
90 000
30 000
30 000
30 000
25 000
75 000
45 000
45 000
45 000
45 000
40 000
30 000
30 000
30 000
30 000
Velocidad
(nudos)
?
32
27
25
24
24
24
25
27
33
33
26
27
23
25
39
23
?
45
35
35
29
30
30
30
25
25
26
Tabla 2. Buques militares de propulsión nuclear (Continuación)
Pais
Tipo
Gran SSBN
Bretaña
SSN
Francia CVN
SSBN
SSN
China
SSBN
SSN
Clase
Número
Año
Vanguard
Resolution
Trafalgar
Swiftsure
Valiant
Charles De Gaulle
Le Triomphant
Le Redoutable
Amethyste
Rubis
Xia
Han
4
4
7
5
5
1
1(+6)
5
2
4(+4)
1(+1)
5(+1)
1992-97
1967-69
1983-91
1973-81
1966-71
1998
1994...
1971-80
1983-99
1986...
1974...
Desplazamiento (t)
7 500
4 700
4 000
4 200
33 500
12 700
8 000
2 400
Tamaño (m)
Reactor
Hélices
1
1
1
1
1
2
1
1
Potencia
(SHP)
27 500
15 000
15 000
15 000
15 000
83 000
41 500
16 000
Velocidad
(nudos)
25
25
30
28
28
27
25
>20
15 850
8 400
5 200
4 500
4 900
36 000
14 200
9 000
149 x 12 x 10
129 x 10 x 9
85 x 9 x 8
82 x 9 x 8
86 x 10 x 8
261 x 64 x 8
138 x 12 x 12
128 x 10 x 10
1/PWR2
1/PWR1
1/S5W
1/PWR1
1/PWR1
2/K15
1
1
2 660
7 000
4 500
73 x 7 x 6
120 x 10 x ?
90 x 8 x ?
1
1
1
1
1
1
9 500
?
?
25
20
25
26
Más tarde el objetivo en el desarrollo de los submarinos nucleares (los nucs como los
denominan los anglosajones) fue la reducción de los ruidos producidos. Los trabajos se
orientaron en este sentido en tres direcciones:
La reducción de los ruidos de la hélice y del reductor con la ayuda de hélices
contrarotativas, que fue experimentado en un submarino de la clase Permit, encontrando sin
embargo, varios problemas de realización.
La reducción de los ruidos auxiliares, en el submarino Narwhal puesto en servicio a
finales de 1968, fue realizada mediante su equipamiento con un reactor de convección natural
que se deriva directamente del prototipo S5G. Este, permite eliminar a velocidades moderadas el
ruido de las bombas del circuito primario y serán entonces los sistemas auxiliares los más
ruidosos.
La eliminación de los ruidos del reductor, mediante la utilización de propulsión por
motores eléctricos ha sido la solución probada en el submarino Tullibee.
En Estados Unidos, los astilleros más activos en la construcción de submarinos nucleares
son los de Groton (Connecticut), Mare Island (California) y Newport (Virginia). El constructor
principal de submarinos es General Dynamics Electric Boat División.
Los puertos donde recalan los submarinos SSN son los de New London (Connecticut),
Norfolk (Virginia), Charleston (South Carolina), San Diego, y Mare Island (California), y Pearl
Harbor (Hawai); y para los submarinos SSBN son los de Bangor (Washington), Kings Bay
(Georgia), Charleston (South Carolina) y Holy Loch (Escocia).
Por otra parte, la marina rusa dispone desde 1960 de submarinos nucleares que se
construyen en los astilleros de Severodinsk, Kamosomolsk, Nizway Novgorod y San
Petersburgo. Estos submarinos son propulsados por una o dos hélices y la forma de sus cascos
son poco hidrodinámicas, limitándose su velocidad máxima en inmersión a aproximadamente 25
nudos, a excepción de los más modernos Alfa, Akula y Sierra.
27
En Europa, solamente las armadas francesa e inglesa han abordado programas de
construcción de submarinos nucleares de características muy similares a las de los submarinos
americanos SSN y SSBN. A Alemania y Japón, no se les permite por las convenciones
internacionales la utilización militar de la energía nuclear.
En Francia, los primeros estudios comenzaron en 1954 con un proyecto de reactor que
utilizaba el uranio enriquecido producido entonces por el Comisariado de Energía Atómica
(CEA), este proyecto fue abandonado en 1959 a beneficio de un proyecto de reactor de agua a
presión de uranio enriquecido del tipo del reactor americano S5W.
Ese nuevo programa
comenzó con la realización en Cadarache de un prototipo de reactor nuclear para SSBN con base
en tierra, (PAT), que empezó a operar en 1964 [7].
La planta de separación isotópica de Pierrelate ha permitido fabricar elementos
combustibles de uranio enriquecido para el primer submarino nuclear francés Le Redoutable
(SSBN), construido en Cherburgo en 1969. Estos submarinos tienen un desplazamiento
ligeramente superior al de los submarinos ingleses y americanos del mismo tipo, y su reactor
deriva directamente del prototipo PAT, estando provisto de 2 generadores de vapor verticales
con tubos en U.
Durante ese tiempo, en Inglaterra se estudiaba un reactor de propulsión nuclear y después
de varios ensayos infructuosos, y de un acuerdo con los Estados Unidos en 1958, para la
realización de un prototipo de propulsión, el submarino Dreadnought (SSN) fue puesto en
operación en 1963. El Dreadnought ha sido seguido del Valiant y del Warspite, así como del
Churchill y el Conqueror, continuando con la construcción de algunos submarinos más de este
tipo.
A partir de la información que se ha hecho disponible más recientemente se ha
preparado, la tabla 3 en que se encuentra el estado actual de la propulsión nuclear de submarinos
operativos por países; y la tabla 4 en que se encuentran desglosados según el tipo de submarino y
su clase (destacando en negrita los de diseño más moderno).
La marina de los Estados Unidos tiene actualmente gran parte de su armada basada en la
propulsión nuclear, así de los 71 submarinos operativos, 18 son portadores de misiles (SSBN),
53 son de ataque (SSN), y 5 submarinos más en construcción. Todos ellos con un reactor PWR
28
de Westinghouse, excepto los de la clase Ohio, Los Angeles y los Seawolf con un reactor PWR
de General Electric, de diseño integrado.
Tabla 3. Estado actual de la propulsión nuclear militar.
Submarinos
País
SSBN
SSN
SSGN
Total
Construc.
EEUU
Rusia
Inglaterra
Francia
China
Total
18
24
4
6
1
53
53
28
12
6
5
104
0
8
0
0
0
8
71
60
16
12
6
168
5
4
3
2
País
Portaaviones (CVN)
EEUU
Francia
Rusia
9(+1 constr.)
1
2 (constr.)
Estos submarinos se reparten como submarinos de ataque en: 1 de la clase Benjamín
Franklin, 50 de la clase Los Angeles (Fig. 6), y 2 de la nueva clase Seawolf (S9G) que van
equipados con misiles de crucero Tomahawk; y como submarinos balísticos en: 18 de la clase
Ohio (Figs. 8 y 9), equipados con 24 misiles balísticos Trident (Fig. 10). También se encuentran
en construcción como submarinos de ataque; 1 de la clase Seawolf, y 4 de la nueva clase
Virginia.
El más moderno de los de ataque el Seawolf, es muy silencioso y tiene un reactor
PWR con un ciclo de quemado extendido, con un periodo de operación de más de 15 años
entre recargas de combustible.
Los 18 submarinos de la clase Ohio llevan el 50% de las cabezas nucleares estratégicas
de Estados Unidos, y son capaces de orientar rápidamente sus misiles hacia el objetivo cuando es
necesario.
29
En cuanto al coste de estos buques se puede decir que los submarinos de ataque son de
2.100 M$ (Seawolf), y 1.050M$ (Virginia). Y en cuanto a la tripulación que precisan es de unos
120 (de los cuales 13 serán oficiales) para los submarinos de ataque, y de unos 140 (de los
cuales 15 serán oficiales) para los submarinos balísticos.
Tabla 4. Submarinos y portaaviones operativos.
País
Tipo
Clase
Número
Reactor
Rusia
SSN
SSN
SSN
SSN
SSGN
SSBN
SSBN
SSBN
Victor III
Sierra I/II
Alfa
Akula
Oscar II (Kursk)
Delta III
Delta IV
Typhoon
18
4
1
5
8
12
6
6
PWR
PWR-BLK
LMR
PWR-BLK
PWR-BLK
PWR
PWR
PWR-BLK
Francia
SSN
SSN
SSBN
SSBN
CVN
Rubis
Amethyste
Le Redoutable
Le Triomphant
Charles De Gaulle
4
2
5
1
1
IPWR
IPWR
PWR
IPWR
IPWR
Inglaterra
SSN
SSN
SSBN
Swiftsure
Trafalgar (Tireless)
Vanguard
5
7
4
PWR
PWR
PWR
China
SSN
SSBN
Han
Xia
5
1
PWR
PWR
EEUU
SSN
SSN
SSN
SSBN
CVN
CVN
CVN
Los Angeles
Benjamin Franklin
Seawolf
Ohio
Enterprise
Nimitz
Roosevelt
50
1
2
18
1
3
5
IPWR
PWR
IPWR
IPWR
PWR
PWR
PWR
Los submarinos americanos SSN (Fig. 11) y SSBN (Fig. 12) van equipados con un
reactor de agua a presión (PWR) y con 1 o 2 generadores de vapor, y también llevan un
turbogenerador para generar la energía eléctrica necesaria para el abastecimiento propio (Fig.
13).
30
Tabla 5. Submarinos y portaaviones operativos americanos
SSN Submarinos de ataque
Clase
Los Angeles (50)
Identificación
Los Angeles (SSN688)
Philadelphia (SSN690)
Menphis (SSN691)
Bremerton (SSN698)
Jacksonville (SSN699)
Dallas (SSN700)
La Jolla (SSN701)
City of Corpus Chisti (SSN705)
Alburquerque (SSN706)
Portsmouth (SSN707)
Minneapolis-St. Paul (SSN708)
Hyman G. Rickover (SSN709)
Augusta (SSN710)
San Francisco (SSN711)
Houston (SSN713)
Norfolk (SSN714)
Buffalo (SSN715)
Salt Lake City (SSN716)
Olympia (SSN717)
Honolulu (SSN718)
Providence (SSN719)
Pittsburg (SSN720)
Chicago (SSN721)
Key West (SSN722)
Oklahoma City (SSN723)
Louisville (SSN724)
Helena (SSN725)
Newport News(SSN750)
San Juan (SSN751)
Pasadena (SSN752)
Albany (SSN753)
Topeka (SSN754)
Miami (SSN755)
Scranton (SSN756)
Alexandria (SSN757)
Asheville (SSN758)
Jefferson City (SSN759)
Annapolis (SSN760)
Springfield (SSN761)
Columbus (SSN762)
Santa Fe (SSN763)
Boise (SSN764)
Montpelier (SSN765)
Charlotte (SSN766)
Hampton (SSN767)
Hartford (SSN768)
Toledo (SSN769)
Tucson (SSN770)
Columbia (SSN771)
Greeneville (SSN772)
Puerto
Pearl Harbor, Hawai
Groton, Conn.
Groton, Conn.
San Diego, Calif.
Norfolk, Va.
Groton, Conn.
San Diego, Calif.
Groton, Conn.
Groton, Conn.
San Diego, Calif.
Norfolk, Va.
Norfolk, Va.
Groton, Conn.
Pearl Harbor, Hawai
San Diego, Calif.
Norfolk, Va.
Pearl Harbor, Hawai
San Diego, Calif.
Pearl Harbor, Hawai
Pearl Harbor, Hawai
Groton, Conn.
Groton, Conn.
Pearl Harbor
Pearl Harbor
Norfolk, Va.
Pearl Harbor, Hawai
San Diego, Calif.
Norfolk, Va.
Groton, Conn.
Pearl Harbor, Hawai
Norfolk, Va.
Pearl Harbor, Hawai
Groton, Conn.
Norfolk, Va.
Groton, Conn.
Pearl Harbor, Hawai
San Diego, Calif.
Groton, Conn.
Groton, Conn.
Pearl Harbor
Pearl Harbor
Norfolk, Va.
Norfolk, Va.
Pearl Harbor, Hawai
Norfolk, Va.
Groton, Conn.
Groton, Conn.
Pearl Harbor, Hawai
Pearl Harbor, Hawai
Pearl Harbor, Hawai
31
Benjamin Franklin
Kamehameha (SSN642)
Pearl Harbor, Hawai
Seawolf (3)
Seawolf (SSN21)
Connecticut (SSN22)
Jimmy Carter (SSN23)
Groton, Conn.
Groton, Conn.
en construcción
Virginia (4)
Virginia (SSN774)
Texas (SSN775)
Hawai (SSN776)
North Carolina (SSN777)
en construcción
en construcción
en construcción
en construcción
SSBN Submarinos balísticos
Clase
Identificación
Ohio (18)
CVN Portaaviones
Clase
Identificación
Enterprise
Nimitz (3)
Roosevelt (6)
Puerto
Ohio (SSBN726)
Michigan (SSBN727)
Florida (SSBN728)
Georgia (SSBN729)
Henry M. Jackson (SSBN730)
Alabama (SSBN731)
Alaska (SSBN732)
Nevada (SSBN733)
Tenesse (SSBN734)
Pensylvania (SSBN735)
West Virginia (SSBN736)
Kentucky (SSBN737)
Maryland (SSBN738)
Nebraska (SSBN739)
Rhode Island (SSBN740)
Maine (SSBN741)
Wyoming (SSBN742)
Louisiana (SSBN743)
Enterprise (CVN65)
Nimitz (CVN68)
Dwight D. Eisenhower (CVN69)
Carl Vinson (CVN70)
Theodore Roosevelt (CVN71)
Abraham Lincoln (CVN72)
George Washington (CVN73)
John C. Stennis (CVN74)
Harry S. Truman (CVN75)
Ronald Reagan (CVN76)
Bangor, Wash.
Bangor, Wash.
Bangor, Wash.
Bangor, Wash
Bangor, Wash.
Bangor, Wash.
Bangor, Wash.
Bangor, Wash
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Kings Bay, Georgia
Puerto
Norfolk, Va.
Norfolk, Va.
Norfolk, Va.
Bremerton, Was.
Norfolk, Va.
Everett, Wash.
Norfolk, Va.
San Diego, Calif.
Norfolk, Va.
En construcción
Año operación
1961
1975
1977
1982
1986
1989
1992
1995
1998
Los submarinos más modernos llevan un reactor PWR de diseño integrado, estando los
generadores de vapor situados encima del núcleo y dentro también de la vasija del reactor, de
32
este tipo es el reactor que llevan los submarinos de la clase Ohio (S8G), Los Angeles (S6G), los
Virginia (S9G) y los Seawolf (S9G).
En la tabla 5 se muestran los submarinos y portaaviones americanos con su puerto base.
Rusia dispone actualmente de 60 submarinos nucleares, repartidos entre 24 submarinos
con misiles balísticos (SSBN) equipados con 2 reactores PWR, 8 submarinos con misiles crucero
guiados (SSGN) equipados con 1 ó 2 reactores PWR, y 28 submarinos de ataque (SSN)
equipados en general con dos reactores PWR, excepto uno de la clase Alfa que es de metal
líquido plomo-bismuto (LMR), y un pequeño submarino de investigación oceanográfica.
Los submarinos de ataque más modernos en Rusia son los de la clase Akula, los Victor
III, y los Sierra I/II. Los portadores de misiles crucero más modernos son los Oscar II y como
submarinos balísticos los Delta III/IV y Typhoon. El tipo Typhoon es el mayor submarino de los
construidos, y esta armado con 24 tubos lanzamisiles nucleares. El submarino Kursk, hundido en
el verano del 2000 en el mar de Barents era del tipo Oscar II.
Los submarinos rusos van dotados con 1 ó 2 reactores PWR, y solamente los de la clase
Alfa llevan un reactor refrigerado por metal líquido plomo-bismuto (LMR), de los que solamente
queda uno operativo. Los de la última generación llevan un diseño compacto para el conjunto de
la vasija, circuito primario y generador de vapor, esto es un diseño denominado del tipo Block en
el que el circuito primario queda reducido a una longitud muy pequeña pero de diámetro mayor,
mejorando la transmisión del calor generado en el núcleo.
Alguno de los submarinos rusos llevan casco de Titanio que los hace más resistentes, y
les permite alcanzar la asombrosa velocidad de 42 nudos y sumergirse hasta más de 700 m. Estos
son los de la clase Sierra y los Alfa.
Inglaterra tiene 16 submarinos nucleares con reactores construidos por Rolls Royce bajo
licencia americana, 4 con misiles balísticos (clase Vanguard) y 12 de ataque (clase Switfsure y
Trafalgar) basados en la misma tecnología, y además 4 submarinos en construcción. El
submarino Tireless que atracó en Mayo del 2000 en Gibraltar para ser reparado de una fuga en el
circuito primario pertenece a la clase Trafalgar.
33
Francia ha desarrollado y puesto en operación 12 submarinos de propulsión nuclear, 6
portamisiles y 6 de ataque, además tiene 1 portamisiles y 2 de ataque en construcción. Los de
ataque son de la clase Rubis, de diseño integrado y compacto con el generador de vapor
incorporado en la vasija del reactor siendo los SSN más pequeños del mundo, y el más reciente
Amethyste; y los portamisiles son de la clase Le Redoutable, siendo los más recientes los SSBN
de la clase Le Triomphant, que llevan también un reactor de diseño integrado.
La República Popular China tiene 6 submarinos nucleares en servicio, 1 portamisiles
(clase Xia) y 5 de ataque (clase Han), además de 2 en construcción, todos de tecnología rusa.
La India está desarrollando desde hace pocos años un submarino nuclear de ataque de
tecnología rusa.
Mientras los diseños americano, ruso y británico utilizan la propulsión con turbina de
vapor que va acoplada a un reductor que mueve el eje de la hélice, los franceses (Rubis y
Amethyste) y chinos han optado por la propulsión turbo-eléctrica, es decir, generar electricidad
en la turbina mediante un alternador y alimentar un motor que es el que mueve la hélice.
3.2 Buques de superficie.
En cuanto a los buques de superficie, la propulsión nuclear proporciona: un radio de
acción prácticamente ilimitado a gran velocidad punta y de crucero, lo que permite una gran
independencia de los apoyos logísticos. Así se pueden utilizar rutas de tránsito más favorables y
suprimir los barcos de apoyo logístico. Por otra parte, estas embarcaciones pueden navegar a
gran velocidad en las zonas de combate para evitar permanecer en las bases amenazadas. La
eliminación de la entrada de aire a sus calderas, permiten mejorar la estanqueidad de los
compartimentos del equipo propulsor, disminuyendo así el riesgo de contaminación en caso de
guerra nuclear, biológica o química. La ausencia de humos de combustión, permite evitar la
corrosión de las superestructuras, de las antenas de radar, y de la aviación embarcada, de manera
que estas ventajas compensan el aumento del coste de su construcción.
Los portaaviones convencionales de combate agotan en general mas rápidamente el
combustible de la propulsión, que los combustibles y recargas del armamento de la aviación
34
embarcada. Los portaaviones de propulsión nuclear sin embargo tienen una autonomía mayor
entre recargas de combustible, y además han sido dotados de una mayor capacidad para el
soporte logístico de la aviación embarcada, así tienen un 90% más de capacidad de aviación y
un 50% más de capacidad de munición. La propulsión nuclear también permite aumentar su
velocidad y crear así un viento relativo más favorable para el despegue y aterrizaje de los
aviones.
En el apartado de buques de superficie, la marina americana comenzó con el crucero
Long Beach y la fragata Bainbridge que han sido construidos
en el astillero Quincy
(Massachussets). La segunda fragata nuclear, Truxtun, ha sido construida en Camden (New
Jersey). El portaaviones Enterprise, fué construido en Newport (Virginia), así como el segundo
portaaviones nuclear el Nimitz, de los que ya hay 8 en operación y 1 en construcción. Este es el
único astillero americano capaz de construir estos portaaviones gigantes; 95.000 t a plena carga
para el Nimitz. También se construyeron otros 6 cruceros, clase Virginia y California, que fueron
declarados inoperativos al final de 1998.
El constructor de portaaviones es Newport News Shipbuilding, y los puertos bases son los
de Norfolk (Virginia) y San Diego (California).
Las cuatro primeras fragatas de propulsión nuclear, entre ellas la Bainbridge y la Truxtun,
estaban equipadas con 2 reactores D2G. El circuito primario de cada uno de estos reactores
disponía de 3 generadores de vapor que alimentaban una turbina principal. La protección
radiológica tenía una gran importancia en estos buques de relativamente bajo desplazamiento, así
en el Bainbridge representaba alrededor del 60% del peso y del 30% del empacho total del
equipo nuclear. El Long Beach estába equipado con 2 reactores C1W, similares a los reactores
A2W del portaviones Enterprise.
El portaaviones Enterprise, equipado con 8 reactores A2W, puede desarrollar 280.000
SHP. Cada reactor está equipado con 4 generadores de vapor, aunque solamente 3 son
suficientes para alimentar la turbina principal. Así, el equipo de propulsión consta de 8 reactores,
8 presurizadores, 32 bombas de primario, 32 generadores de vapor y 8 turbinas principales. Sin
embargo, el Nimitz, sólo tiene 2 reactores y cada uno de ellos puede desarrollar una potencia de
alrededor de 150.000 SHP. Los portaaviones Nimitz son lo buques de guerra más grandes del
35
mundo. El coste de un portaaviones Nimitz es de unos 4.500M$. La tripulación que precisa es de
unas 3.300 personas, y de las fuerzas aéreas unas 2.500 personas.
En 1974 el Congreso americano decidió que a partir de entonces en el apartado de buques
de superficie únicamente se utilizará la propulsión nuclear en los portaaviones, no
construyéndose desde entonces más cruceros o fragatas nucleares. En la tabla 3 se encuentra el
estado actual de la propulsión nuclear en cuanto al número de portaaviones operativos por país y
en la tabla 4 se recoge la clase de portaaviones en cada caso.
Rusia tiene dos portaaviones en construcción y 3 cruceros lanzamisiles en operación.
Francia tiene el portaaviones Charles De Gaulle que lleva 2 reactores de diseño
integrado, basados en el prototipo CAP para SSN, y en el prototipo RNG (CAP avanzado). El
combustible empleado es del tipo Caramel, placas de U02 envainadas en zircaloy.
4. CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROPULSIÓN NAVAL.
A diferencia de las instalaciones nucleares terrestres, los reactores de propulsión naval,
están sometidos a movimientos importantes del buque, debido al movimiento del mar y a las
vibraciones transmitidas por el casco y eventualmente, a los choques por colisión o varada, y
para los submarinos a situaciones de fuerte inclinación en inmersión. Los buques nucleares, que
están la mayor parte del tiempo aislados en el mar y en consecuencia desprovistos de todo apoyo
exterior, deben llevar dispositivos de seguridad fiables y redundantes que aseguren el
funcionamiento de los sistemas auxiliares y de seguridad del reactor y la maniobrabilidad del
navío.
Además, para no dañar a la flotabilidad, la estabilidad y la capacidad del transporte, los
reactores que los propulsen deben tener un peso y empacho limitado. Esto impone requisitos
particulares para la elección de los parámetros de funcionamiento del equipo de propulsión, así
como para la realización de la protección radiológica que constituye una de las partes más
pesadas de la instalación. En la concepción de los equipos y de su fijación a bordo, es necesario
tener en cuenta las condiciones de funcionamiento del tipo de navío considerado.
36
A título de ejemplo, se deben tener en cuenta los movimientos del buque (de balance o
cabeceo), y las aceleraciones periódicas (verticales, transversales o longitudinales). El reactor
debe funcionar normalmente en esas condiciones y en el caso de sobrepasarse los valores límites,
las perturbaciones en el funcionamiento del equipo, deben ir en el sentido de una reducción en la
reactividad del núcleo. Por ejemplo, si el movimiento de balance es superior al valor establecido
para el servicio normal, las barras de control no deben salir del núcleo. Para los submarinos se
tienen en cuenta estos movimientos, ya que tienen que navegar en superficie en ocasiones,
aunque cuando están en inmersión estos movimientos son mínimos. Además, se procurará la
reducción al mínimo de las vibraciones del casco, especialmente aquellas asociadas al
movimiento de la hélice y la turbina, así como las posibilidades de resonancia mecánica de los
sistemas esenciales del reactor.
El funcionamiento de un reactor de agua a presión es particularmente estable debido a su
coeficiente de temperatura del moderador negativo; un aumento en su temperatura produce una
disminución de reactividad, y hace posible la capacidad de cambio rápido de régimen. Así un
sistema de propulsión nuclear está considerado actualmente con una capacidad de cambio de
régimen superior a la de los sistemas de propulsión convencionales, sin que sea necesario
efectuar un bypass de la turbina para prever las posibles fuertes variaciones de presión que
resultan de un cierre brusco de la admisión de vapor en las turbinas.
Los reactores de propulsión naval deben dar una capacidad de maniobra mucho mayor
que la del reactor instalado en tierra. Como datos típicos de la facilidad de adaptación a los
cambios bruscos en la demanda de potencia que se exigen en un buque, en un reactor naval de
agua a presión se admite perfectamente un ciclo del 90% al 20% y vuelta al 90% de la potencia
nominal en 60 segundos. El núcleo responde a la demanda de potencia de la turbina con un
desplazamiento mínimo de las barras de control.
Por otro lado, una parada imprevista del reactor, podría disminuir la capacidad de
maniobra del buque, de manera que deben contar con un sistema de propulsión de emergencia y
una fuente de energía eléctrica alternativa de emergencia indispensable para los equipos
eléctricos de a bordo. La propulsión de emergencia puede estar asegurada por un motor eléctrico
alimentado por baterías o por un motor diesel. En el caso de un submarino en inmersión, las
únicas fuentes de energía de emergencia posibles son las baterías.
37
La construcción naval ha tratado durante los últimos 30 años de limitar el peso y el
empacho del sistema de propulsión, a la vez que mejorar su rendimiento. La mejora del
rendimiento ha permitido realizar mejoras económicas importantes debido a las necesidades
reducidas de combustible y también reducir el peso de combustible a embarcar en el buque.
Todo aumento del peso entraña un aumento en el desplazamiento del buque, es decir, una
disminución de su velocidad media, a menos que se decida aumentar la potencia del equipo
nuclear a costa de un aumento suplementario de su peso. El empacho del sistema de propulsión
puede ser también un factor importante para ciertos tipos de navíos pues se reduce el volumen
disponible para ciertos equipos o para la carga en los buques de transporte.
A bordo de un buque de propulsión nuclear, el peso del combustible es constante. Sin
embargo, toda mejora en el rendimiento reduce la potencia térmica a extraer del núcleo e influye
sobre el dimensionado de otras componentes del equipo propulsor, permitiendo, por ejemplo,
reducir la cantidad de calor a evacuar por los condensadores y por tanto su tamaño. El empacho
del circuito primario tiene una particular importancia pues tiene una repercusión inmediata sobre
el peso de la protección radiológica que lo rodea, lo cual puede representar hasta la mitad del
peso total de la instalación. Así, la búsqueda adecuada de ciertos parámetros de funcionamiento
influye sobre el peso y el empacho del equipo propulsor. Una presión pequeña en el primario
permite reducir el espesor de la vasija, de los cambiadores de calor y de las tuberías. Así se
puede decir que aproximadamente un 15% del peso del equipo propulsor depende directamente
de la presión del primario. Es posible utilizar presiones relativamente bajas en el primario si se
admite una ligera ebullición del agua en el reactor, como era el caso del buque de transporte
alemán Otto Hahn que llevaba un PWR integrado [8].
Para una temperatura dada del agua en el primario, la temperatura del vapor producido
aumenta con la superficie de los generadores de vapor. Un rendimiento más elevado de la
instalación entraña una reducción del caudal de agua en el secundario y de la potencia a extraer
del reactor.
Si se aumenta el caudal de agua en el primario se puede reducir el aumento de la
temperatura del agua a su paso por el núcleo, además, los generadores de vapor mejoran su
rendimiento por el hecho de una mayor velocidad de circulación del agua. Esos dos fenómenos
van en el sentido favorable a un aumento en la temperatura media de agua en el primario,
acompañado de un aumento de caudal y por tanto, de su rendimiento. Sin embargo, la potencia
38
de bombeo, que consume una fracción importante de la energía producida, crece con el caudal y
la velocidad de circulación de agua en el primario, y el aumento de la corrosión y la erosión que
entraña un aumento en la velocidad de circulación, limita en la práctica el caudal de agua del
primario.
Los reactores para la propulsión de submarinos deben tener, además, ciertas
características especiales: los circuitos de agua de mar deben ser resistentes a las fuertes
presiones externas existentes en la inmersión a grandes profundidades, y la utilización militar de
estos submarinos exige además, sistemas tan silenciosos como sea posible con una gran
resistencia a las colisiones. Sin embargo, el gran número de reactores nucleares instalados
actualmente a bordo de submarinos ha demostrado que es posible satisfacer estas condiciones.
5. CARACTERÍSTICAS DE LOS REACTORES NAVALES
Todos los reactores actualmente embarcados excepto uno ruso de la clase Alfa, son del
tipo de agua a presión (PWR) pero diferenciándose de los comerciales en algunos aspectos
esenciales [6] como son:
•
Combustible muy enriquecido, ya que tienen que ser reactores compactos debido a la poca
disponibilidad de espacio. Este hecho ha llevado a enriquecimientos en U235 del orden del
93% en los reactores para submarinos occidentales, y del 20 o 40% para los rusos. El acceso
a un combustible tan enriquecido y su coste limita de manera crucial las posibilidades de
disponer de este tipo de buques en algunos países. Para los buques mercantes el
enriquecimiento es por estas causas de un 5%.
El alto enriquecimiento hace que se amortigüe el pico de producción del producto de fisión
Xe135 después de una parada del reactor, ya que el nivel del flujo neutrónico es menor para
producir las mismas reacciones de fisión, y al disminuir el nivel del flujo, disminuye e
incluso puede desaparecer el pico del Xenon.
•
El combustible es una aleación metálica Uranio-Zirconio, envainado en Zircaloy, llegando al
85% del Zr cuando el enriquecimiento de U235 es del 93%, y con menos Zr si la
39
concentración de U235 es menor. En los submarinos el combustible avanzado tiene forma de
placa para aumentar la compacidad del núcleo y aumentar la eficiencia de la transmisión de
calor, así en los reactores PWR franceses el combustible es en placas (tipo Caramel) de UO2
y envainados en Zircaloy.
La dimensión del núcleo es del orden de 1 ó 1,5 m y la vasija del reactor de 2 m.
•
El control se realiza mediante aleaciones de Hafmio o Cadmio, que van en forma de cruz
(cuando el combustible es en placas) o en barras, que se insertan por la parte superior del
núcleo.
Las barras se introducen durante la operación mediante un mecanismo de rotación
deslizándose sobre una rosca, que impide su expulsión accidental.
También pueden llevar barras de absorbente consumible, porque no llevan ácido bórico en
el refrigerante por seguridad, y hacer frente a los accidentes de inundación del núcleo por
agua del mar.
•
La vida estimada de los núcleos es mucho más larga que la de los reactores comerciales (más
de 10 años), llegándose a alcanzar a veces el tiempo de vida de funcionamiento de la propia
nave, así en los submarinos de la clase Ohio el ciclo de quemado puede durar 9 años, en los
Seawolf 13 años, y en los portaaviones Nimitz puede durar 13 años.
Este largo periodo de funcionamiento es debido en parte al alto enriquecimiento del núcleo, y
a la carga de absorbentes consumibles. Dichos absorbentes desaparecen a la vez que
aparecen los actínidos transuránidos y productos de fisión cancelándose sus efectos
mutuamente.
•
Se conserva la integridad de la vasija incorporando blindajes neutrónicos internos, lo que
no ocurría en los primeros PWR soviéticos, donde se ha observado el efecto de
fragilización debido al pequeño espesor de la pared de la vasija.
El diseño obliga a la miniaturización y compactación del diseño y de todas las componentes
mecánicas (bombas, cambiadores de calor, ...) a la vez que se mantienen los niveles de
40
seguridad.
•
La potencia media de los reactores es de aproximadamente 50 MWt, llegándose a alcanzar
los 160 MWt en los modelos más grandes, y 190 MWt en los rusos.
•
Los PWR convencionales llevan un sistema primario a 155 bar de presión y dos lazos con
generadores de vapor del tipo de tubos en U invertidos. Los IPWR de diseño integrado (Fig.
14) llevan varios generadores de vapor del tipo helicoidal once through situados dentro de la
vasija de presión y encima del núcleo y el agua circula a una presión de 125 bar. El
generador de vapor integrado en la vasija del reactor en algunos diseños, permite mejorar su
compacidad y estanqueidad en todas las circunstancias de accidente (colisión, naufragio, ...).
Los reactores más grandes y de diseño integrado pueden asegurar en algunas circunstancias
la refrigeración mediante convección natural (clase Ohio), así alrededor del núcleo y
formando una corona dentro de la vasija se disponen eyectores de agua al objeto de ayudar a
la circulación natural del agua dentro del núcleo.
Los PWR del diseño ruso Block (Fig. 15) llevan un diseño muy compacto para el circuito
primario, con tuberías coaxiales de poca longitud, pero de diámetro mayor, que mejoran la
transmisión de calor, y permite la circulación natural. También emplean este diseño algunos
submarinos franceses.
•
Tienen un coeficiente de temperatura del moderador muy negativo por no llevar ácido
bórico en el refrigerante, que permite realizar cambios rápidos del nivel de potencia, es decir
variaciones de velocidad del submarino, sin necesidad de mover apenas las barras de
control, dado que el reactor puede seguir a la turbina.
Así, si la turbina demanda más vapor para aumentar la velocidad del buque, el circuito
primario se enfría, aumenta la densidad del refrigerante y aumenta la reactividad del núcleo
y por tanto la potencia del reactor, que responde a la demanda de la turbina.
Los reactores rusos refrigerados por metal líquido (LMR), de los que ha habido 1 de la clase
Mike y 5 de la clase Alfa, quedando sólo un Alfa operativo, tienen las siguientes características:
41
•
Refrigerante de plomo-bismuto, que tiene un alto punto de ebullición (1680ºC), pero
solidifica a 125ºC, por lo que precisa de un sistema de calentamiento.
•
Tienen poca activación radiactiva del refrigerante.
Son rápidos, pero más ruidosos.
6. SUBMARINOS NUCLEARES ACCIDENTADOS
6.1. Submarinos hundidos.
Estados Unidos:
-
El SSN Thresher (clase Permit) perdido en Abril 1963. Durante periodo de pruebas.
Posible fallo de un circuito de agua de mar, impidiendo su subida a superficie. El
submarino colapsó por presión del agua. Está hundido a 2.600 m. en Terranova. Baja
radiactividad en los sedimentos. El combustible del núcleo se había recargado
recientemente (129 muertos).
-
El SSN Scorpion (clase Skipjack) perdido en Mayo 1968 al sur de las Azores. En
operación. La causa fue el fallo de un torpedo. Está hundido a 3.600 m.. Baja
radiactividad en los sedimentos. El compartimento del reactor mantuvo su integridad
(99 muertos).
Unión Soviética/Rusia:
-
Un submarino clase G se hundió en 1958 al noroeste de Hawai. EEUU recuperó parte
del buque (90 muertos).
-
El SSN K27 en mayo de 1968 sufre un fallo en el reactor y mueren 9 marinos por la
radiación. En 1981 se hundió en el Mar de Kara. Llevaba dos reactores refrigerados
por plomo-bismuto.
42
-
El SSN K8 (clase November) se hunde en abril 1970 en el golfo de Vizcaya a 4.680
m. causado por un incendio en el sistema de propulsión (52 muertos).
-
El SSBN K219 (clase Yankee I) se hundió en Octubre 1986 en el Atlántico a 5.000
m. debido a la explosión de un misil ( 4 muertos).
-
El SSN K278 (clase Mike) Komsomolets hundido en Abril 1989 en el mar de Barents
a 1.685 m. debido a un incendio en el lubricante del reductor y explosión. La pérdida
fue muy grave para la marina soviética debido a que era un buque muy rápido con un
único casco de titanio, profundo y silencioso. Se está estudiando su reflotado. Parece
que se mantuvo la integridad del reactor(42 muertos).
-
El SSGN K192 (clase Echo II) gravemente dañado en Junio 1989. Se incendió
debido a un fallo en el circuito de refrigeración del reactor. El buque fue irradiado.
Esto hizo se retiraran todos los submarinos de las clases Hotel, Echo y November (sin
víctimas).
-
El SSGN K141 (clase Oscar II) Kursk sufrió dos explosiones provocadas por sus
torpedos en agosto del 2000, y se hundió a 107 m. de profundidad en el mar de
Barents (118 muertos).
China:
-
Un SSN/SSBN se perdió en 1985.
6.2. Submarinos accidentados.
Estados Unidos:
-
El SSN-612 Guardfish en abril 1973. Tuvo una fuga de refrigerante primario. Se
contaminan 4 tripulantes.
43
-
El SSBN George Washington en abril de 1981 colisionó en el Mar de China con un
carguero japonés.
-
El SSN-579 Swordfish en noviembre 1985. Tuvo un accidente de propulsión.
-
El SSN-772 Greeneville en febrero de 2001 colisionó con un pesquero japonés cerca
de Hawai. El pesquero se hundió, y el submarino no fue afectado.
Unión Soviética/Rusia:
-
El SSN K8 (Clase November) en octubre 1960. Pérdida de refrigerante primario.
-
El SSBN K19 (clase Hotel) en julio 1961. Fuga en el circuito de refrigeración
primario. La tripulación se irradió.
-
El SSN K11 (clase November) en febrero 1965. Incidente durante la recarga del
combustible.
-
El SSN K-3 (tipo November) en Septiembre de 1967 sufre un incendio (39 muertos).
-
El SSBN K140 (Clase Yankee I) en agosto 1968. Accidente durante la reparación en
el astillero.
-
El SSGN K329 (Clase Charlie) en 1970. Se incendió y se liberó radiactividad.
-
El SSGN K108 (clase Echo II) en junio de 1970 colisiona con el submarino
norteamericano Tautog, y regresa a su base, se dañan ambos.
-
El SSN K19 (clase Hotel II) en febrero de 1972 se incendia en el Atlántico. El rescate
de la tripulación dura un mes ( 28 muertos).
-
El SSGN K56 (clase Echo II) en junio de 1973 sufre un accidente en un reactor (27
muertos).
44
-
El SSN K47 en septiembre de 1976 sufre un incendio en un reactor ( 28 muertos).
-
El SSGN K222 (clase Echo I). Gravemente dañado debido a un incendio en agosto
1980. El buque resultó irradiado (9 muertos).
-
El SSN K123 (clase Alfa) en agosto 1982 tuvo una fuga del refrigerante de metal
líquido plomo-bismuto que se liberaron al compartimento del reactor.
-
El SSGN K429 (clase Charlie I) se hunde en el Pacífico Norte en Junio 1983 a 50 m.
de profundidad. La causa es desconocida. Muere toda la tripulación. Fue reflotado
pero es irreparable, ha sido irradiado.
-
El SSGN K131 (clase Echo II) en junio 1984. Incendio en un compartimento ( 13
muertos) .
-
El SSN K314 (clase Victor I) en agosto 1985.Se hizo crítico el reactor durante la
parada para recarga.
-
El SSGN K431 (clase Echo II) en diciembre 1985. Se sobrecalentó el reactor.
-
Un SSN (clase Alfa), en julio de 1989, refrigerado por plomo-bismuto, se incendió
pero se recuperó. Ya no se construyen más refrigerados por metal líquido, y sólo
queda uno operativo. Los de esta clase llevan casco de titanio.
-
El SSN Barrecuda (clase Sierra) en febrero de 1992 colisiona con el sumergible
atómico estadounidense Baton Rouge (clase Los Angeles). Sufren daños ambos
submarinos.
Francia:
-
El SSN Emerande (clase Rubis), en marzo de 1994 al sureste de Francia. Tuvo una
fuga de vapor y explosión (10 muertos).
45
Inglaterra:
-
El SSN Tireless (clase Trafalgar) en mayo de 2000. Tuvo una fuga de refrigerante
primario cerca de Sicilia, y atracó en Gibraltar para ser reparado.
Los accidentes producidos sobre todo en la armada soviética de la flota del Mar del
Norte, han sido en gran parte debidos a la calidad de los materiales, al reducido mantenimiento y
a la escasa formación técnica de los técnicos y operadores.
46
47
Fig.1 PORTAAVIONES CVN65 ENTERPRISE
47
48
Fig.2 PORTAAVIONES CVN65 ENTERPRISE PASANDO EL GOLDEN GATE
48
49
Fig.3 FRAGATA CGN9 LONG BEACH
49
50
Fig.4 PORTAAVIONES CVN70 CARL VINSON (CLASE NIMITZ)
50
Fig.5 PORTAAVIONES CVN68 NIMITZ
51
51
52
Fig.6 SSN CLASE LOS ANGELES
52
Fig.7 SSN21 SEAWOLF
53
53
54
Fig.8 SSBN727 MICHIGAN (CLASE OHIO)
54
Fig.9 SSBN731 ALABAMA (CLASE OHIO)
55
55
56
Fig.10 SSBN CLASE OHIO
56
57
Fig.11 ESQUEMA SSN (CLASE LOS ANGELES)
57
58
ESCOTILLA DE ESCAPE
SALA DE CONTROL
CENTRO DE MANDOS
TUBO LANZAMISILES
CONTROL DE MISILES
ALETA
SONAR ESFERICO
SALA DE MAQUINAS
REACTOR NUCLEAR
Fig.12 ESQUEMA SSBN (CLASE OHIO)
58
59
Fig.13 ESQUEMA PWR PARA PROPULSIÓN
59
Fig.14 REACTOR INTEGRADO DEL N. S. OTTO
60
1: REACTOR NUCLEAR
2: BOMBA DE AGUA DE
REFRIGERACIÓN
3: GENERADOR DE VAPOR
Fig.15 ESQUEMA DE REACTOR PWR, PWR-BLOCK,
61
7. REFERENCIAS
[1] J. De Ladonchamps y J.J. Verdeau “Reacteurs Nucleaires a Eau Pressurisée” Masson & Cie
(1972).
[2] J. Kink y A. Klein “Ships of the U.S. Navy” Exeter Books. Bison Books Ltd. (1987).
[3] Sampson Low “Jane´s fighting ships”.
[4] H.W. Cowin “The new Observer´s Book of Warships” Frederick Warna (1983).
[5] F. Vamm “How they work nuclear-powered ballistic missile submarine” Exeter Books. Brian
Trodd Publishing (1998).
[6]T. Clancy “Submarine, a guide tour inside a nuclear warship” Berkeley Books (1993).
[7] Le Propulsion Navale Nucleaire. Cols Bleus. Paris (1990).
[8] A. Saiz de Bustamante “Propulsión nuclear, estado actual y perspectivas”. Ingeniería Naval.
Marzo (1969).
62
LA SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS
DE PROPULSIÓN NAVAL NUCLEAR
Prof. Dr. Amalio Saiz de Bustamante
Catedrático de Universidad
ETSI Navales / UPM
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1. INTRODUCCIÓN
La propulsión nuclear trae consigo el riesgo radiológico, consecuencia del daño
potencial que podrían causar las radiaciones ionizantes liberadas como resultado de un
accidente [1].
El riesgo desde el punto de vista técnico se define como el producto de la probabilidad
de una situación de accidente por el posible daño causado, medido por ejemplo en unidades
monetarias.
Se entiende por seguridad nuclear las medidas de protección de personas, del Medio
Ambiente, y de la propia instalación nuclear contra los riesgos radiológicos que éstas
representan; medidas estructuradas alrededor del concepto de defensa en profundidad [2],
desarrollado para las CCNN terrestres, como se expone en la sección siguiente.
Un buque de propulsión nuclear debe satisfacer no sólo las condiciones de seguridad
nuclear, sino también las correspondientes a la seguridad marítima, estando ambas
interrelacionadas.
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Un accidente marítimo, por ejemplo una colisión, puede dar lugar a un
incidente/accidente nuclear como pérdida de refrigerante primario (LOCA).
Un incidente/accidente nuclear puede ocasionar un accidente marítimo, así un disparo
de reactor produce la pérdida de propulsión del buque.
En buques de guerra un fallo de sus propios sistemas de armas puede dar lugar a un
accidente marítimo o a un incidente/accidente nuclear, como posiblemente fué la causa de la
pérdida del submarino nuclear ruso Kursk.
Esta ponencia divide el buque de propulsión nuclear en dos partes principales: la
caldera nuclear (NSSS) y el resto del buque (BOS).
Se define una caldera nuclear como el conjunto de sistemas y componentes necesarios
para la generación de vapor a partir del combustible nuclear, comprendiendo por tanto el
reactor nuclear, su sistema de refrigeración, los sistemas auxiliares, los sistemas de seguridad
y la instrumentación y control.
Por tanto la caldera nuclear es equivalente a lo que se entiende por Sistema Nuclear
de Generación de Vapor (NSSS) en las Centrales Nucleares.
2. DEFENSA EN PROFUNDIDAD.
La defensa en profundidad [2] constituye el fundamento de la seguridad nuclear de los
reactores de propulsión nuclear y también de los reactores industriales, y está basada en
cuatro barreras físicas - seguridad pasiva - combinadas con cuatro niveles de seguridad seguridad activa - que evitan los daños radiológicos potenciales provocados por liberación de
material radiactivo, a la tripulación, al pasaje, al público en general y al Medio Ambiente en el
supuesto de fallo o error.
La defensa en profundidad incluye las siguientes barreras físicas:
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 Pastilla cerámica de combustible.
 Vaina del combustible.
 Envolvente a presión del refrigerante primario.
 Recinto de contención.
La defensa en profundidad comprende también los siguientes niveles de seguridad:

de
Previsión de accidente: Mediante diseño conservador, establecimiento
límites
y
condiciones
operacionales
(Especificaciones
Técnicas
de
Funcionamiento), garantía de calidad, cualificación y entrenamiento del personal y
Cultura de Seguridad.

Control de operación incluyendo las respuestas a situaciones anormales
y a fallos de sistemas.

Protección contra accidentes: Sistemas de seguridad, procedimientos y
acciones del operador.

Mitigación de accidentes: Gestión de accidentes desde el buque y desde
el exterior. Protección del recinto de contención.
Las barreras físicas contienen de forma independiente las sustancias radiactivas,
mientras que los niveles de seguridad evitan o mitigan las consecuencias de los accidentes
mediante la prevención de daños a las barreras físicas y a la caldera nuclear.
Las barreras físicas y los niveles de seguridad están imbricados entre sí formando un
conjunto de ocho capas de seguridad.
3. SEGURIDAD NUCLEAR
Un reactor nuclear, cualquiera que sea su estado incluyendo situaciones de accidente,
debe tener garantizados las tres funciones básicas de seguridad [2]:

Refrigeración adecuada de los elementos combustibles.

Control de la reactividad del núcleo.

Confinamiento del material radiactivo.
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La primera función exige la integridad de la envolvente a presión del refrigerante
primario (tercera barrera física), la segunda queda limitada a posibles fallos en la operación de
elementos de los control y también a la introducción ocasional de agua fría en el reactor [1],
lo que origina un aumento inadvertido de la reactividad y por tanto de la potencia generada en
el núcleo con una variación de tipo exponencial, y la tercera exige la estanqueidad del recinto
de contención (cuarta barrera física).
Una deficiencia en una de estas funciones, podría dar lugar a un incidente/accidente
nuclear.
Según el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), se entiende por
incidente [3] una degradación de la defensa en profundidad unido a una liberación de
radioactividad muy pequeña fuera del buque nuclear y ningún daño al núcleo del reactor ni a
las barreras físicas, permitiéndose la sobreexposición no fatal de un tripulante. En caso de
superar estas condiciones se estaría en una situación de accidente.
La Escala Internacional de Sucesos Nucleares (INES), clasifica estos sucesos en siete
niveles, [3]correspondiendo los más bajos (1-3) a incidentes y los más altos a accidentes (47), según las definiciones indicadas en el párrafo anterior.
La Escala INES es de aplicación a la industria nuclear civil y al transporte del
material radiactivo de esta industria. Sin embargo parece interesante la aplicación de la Escala
INES a los sucesos nucleares en las plantas de propulsión militar, ya que permite tener una
idea de la posible gravedad de los mismos.
3.1 Pérdida del refrigerante primario
La falta de integridad del sistema primario es causa de pérdida del refrigerante
primario (LOCA) teniendo como consecuencia una mala refrigeración de los elementos
combustibles y por tanto la posible fusión de las vainas seguida de la liberación de productos
de fisión, que finalmente deberán ser retenidos en el recinto de contención, que generalmente
no forma parte de la estructura del buque. En los PWR no integrados el mayor LOCA consiste
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en la rotura en doble guillotina de un lazo de refrigeración mientras que en los PWR
integrados con autopresurización la tubería de mayor diámetro corresponde al sistema de
refrigeración de emergencia, es decir se trata de un LOCA menor.
En caso de LOCA los sistemas de seguridad que se citan deben mitigar las
consecuencias del incidente/accidente: sistema de refrigeración de emergencia – alta presión
(AP) y baja presión (BP) según el tamaño de la rotura de la envolvente a presión del
refrigerante primario (tercera barrera física); sistema de evacuación del calor residual y los
sistemas asociados a la contención: Aislamiento, refrigeración y purificación de su atmósfera
incluido el control de hidrógeno.
Los reactores PWR integrados presentan una mayor seguridad ante un LOCA pues el
sistema de refrigeración de emergencia sólo requiere el subsistema de alta presión (AP) no
siendo necesarios por tanto ni los acumuladores de agua ni el subsistema de baja presión (BP).
Así mismo el PWR integrado autopresurizado muestra semejanzas con el reactor de
agua en ebullición (BWR), pudiendo disponerse de un sistema de reducción de presión del
recinto de contención como recogen los proyectos posteriores al BN Otto Hahn [8]. Así en
caso de LOCA, el sistema de refrigeración de emergencia inyecta agua de la piscina de
condensación como en los BWR al reactor, mientras que el vapor procedente de la rotura de
algún circuito que contenga agua primaria se condensa en la propia piscina, estando
asegurado el enfriamiento de la misma por el sistema de refrigeración de componentes que
cede su calor al mar a través del sistema de refrigeración de agua salada.
El accidente de pérdida de refrigerante primario (LOCA) ha sido la causa principal de
incidentes/ accidentes nucleares en los submarinos nucleares, habiéndose registrado seis
(pags. 40 y 41), cuya clasificación es difícil por falta de información adecuada.
Sin embargo, en el caso del submarino de ataque del Reino Unido SSN Tireless (pag.
42) puede considerarse como incidente (LOCA menor) ya que el sistema de refrigeración de
emergencia funcionó correctamente, no habiéndose producido una degradación completa de la
defensa en profundidad ni una sobreexposición de un tripulante ni tampoco liberación de
radioactividad al exterior del buque, según la información disponible.
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3.2 Variaciones incontroladas de reactividad
3.2.1 Aumento de la reactividad del núcleo.
El aumento incontrolado de la reactividad del núcleo, puede deberse a un fallo
operacional de los sistemas de absorción neutrónica .
En relación con los bancos de elementos de control móviles, en general el diseño de
las plantas nucleares navales, sólo permite su accionamiento secuencial en el arranque
mientras que en operación a potencia, sólo un banco de control permanece introducido
parcialmente en el núcleo (máximo un tercio de su longitud). Es decir, únicamente puede
extraerse de forma incontrolada un solo banco, situación que debe ser compensada por el
sistema de control.
Respecto a la expulsión de un elemento de control, accidente postulado en los PWR
terrestres, los diseños navales permiten asegurar la imposibilidad de tal accidente [6].
Por otra parte el sistema de compensación química, en general sólo se utiliza en los
reactores navales como un sistema de emergencia de protección del núcleo - sistema de
boración de emergencia -, por lo que no es necesario considerar si este es el caso reducciones
incontroladas de la concentración de boro en el refrigerante primario.
En caso de fallo de una bomba de refrigeración del reactor, reducción automática de
potencia, y posterior arranque de la bomba, se produce una disminución de la temperatura del
refrigerante lo que conduce a un aumento de reactividad que debe ser compensado por el
sistema de control del reactor, no debiendo producirse el disparo del mismo.
En cualquier caso existe como redundancia independiente, un sistema de boración de
emergencia.
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3.2.2 Reducción de la reactividad del núcleo.
En el supuesto de parada por avería de una o varias bombas de refrigeración del
reactor se produce una disminución de la capacidad de refrigeración del núcleo lo que da
lugar a un aumento de la temperatura media del refrigerante y por tanto a un decremento de la
potencia generada vía coeficiente de reactividad por temperatura.
El sistema de control debe evitar el disparo del reactor, cuya potencia se estabilizará a
un nivel inferior de potencia.
Si se producen accidentes en el sistema secundario, como rotura de la tubería principal
de vapor o de la tubería de alimentación, disparo de la bomba de alimentación o aceleración
de la misma, puede evitarse el disparo del reactor si el buque dispone de dos sistemas
secundarios.
Los accidentes citados en el párrafo anterior conducen únicamente a una reducción de
potencia del reactor, debiendo evitarse su disparo mediante un diseño adecuado del sistema de
control. El submarino nuclear de ataque francés, SSN Emerande tuvo una rotura de tubería de
vapor (AP), produciéndose daños a la tripulación y a la instalación, pero no hubo
incidente/accidente nuclear (pag. 41 )
3.3 Confinamiento del material radioactivo
La Fig.1 incluye un recinto de contención naval, mostrando una caldera nuclear PWR
no integrada y corresponde a un diseño de rompehielos canadiense [4]; contención cuya
función es evitar la emisión de sustancias radiactivas tanto en operación normal como en
condiciones de máximo accidente postulado -rotura en doble guillotina de la tubería de
refrigeración del reactor-, condiciones que definen la presión y temperatura de diseño de la
estructura.
La Fig.2 muestra la sección transversal de la estructura del BN Otto Hahn [7], en el
compartimento del reactor, indicando el recinto de contención y el blindaje secundario.
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La Fig.3 presenta la sección longitudinal del BN Otto Hahn en los compartimentos del
reactor, de sus sistemas auxiliares y del combustible irradiado [7] incluyendo, secciones del
recinto de contención, del reactor y de la piscina de combustible irradiado.
El BN Otto Hahn estuvo prolpulsado por un reactor PWR integrado y autopresurizado
(pág. 37), siendo su presión de trabajo 60 bar, lo hubiese permitido utilizar una estructura de
contención con relajación de presión por condensación en vez de una contención simple, no
así en los BBNN Savannah y Mutsu, pues sus presiones de diseño son 120 bar y 110 bar.
Sin embargo GKSS, Geesthach (Alemania), proyectista y armador del BN Otto Hahn,
adopta para su nuevo proyecto de BN portacontenedores CNS 80 (1973), una estructura de
contención con relajación de presión basada en la tecnología de los reactores de agua en
ebullición (BWR), cuya presión de proyecto está en entorno a 70 bar.
La Fig.4 muestra la sección longitudinal del
recinto de contención del BN
portacontenedores CNS 80 [8]. Recinto dividido en altura `por una cubierta de operación y
formado por tres cámaras: un pozo seco (2) -los números se refieren a la Fig.4- cilíndrico con
domo, situado sobre la cubierta de operación y envuelve la parte superior de la vasija nuclear,
donde están situadas todas las conexiones; un pozo húmedo (3) o piscina para la condensación
y reducción de presión del vapor súbito producido en caso de LOCA, situada debajo de la
cubierta de operación y construida mediante paneles planos exteriores y un cilindro
estructural interior (14); y finalmente una cámara de expansión (4) para el almacenamiento
del aire desplazado del pozo seco (3) por el vapor generado en el LOCA, también construida
con paneles planos. Tanto la piscina como la cámara de expansión están integradas a la
estructura del buque.
Los pozos seco y húmedo, están conectados mediante tubos verticales, que se
extienden desde la cubierta de operación hasta el fondo de la piscina.
Las válvulas de alivio y seguridad de la vasija nuclear descargan a la piscina de
condensación (3), de acuerdo con la tecnología BWR.
La adopción de una estructura de contención con relajación de presión representa un
importante ahorro de peso en relación a una contención simple [6].
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4. SEGURIDAD MARÍTIMA.
Los posibles accidentes marítimos de un buque nuclear pueden afectar a la caldera
nuclear o a sus sistemas auxiliares o de seguridad, generando por tanto un riesgo radiológico.
Se consideran los siguientes accidentes marítimos con riesgo radiológico:

Colisión.

Varada.

Vuelco

Inundación y hundimiento.

Incendios y explosiones .
En todas las situaciones de un buque nuclear incluyendo su pérdida total el reactor
debe tener asegurada las tres funciones de seguridad indicadas en el apartado 3.
La protección del recinto de contención de un BN requiere una barrera de colisión y
una subdivisión consistente en mamparos longitudinales entre barrera y contención (Fig.2),
una mayor altura del doble fondo (Figuras 3 y 4) y cofferdams transversales para separar la
caldera nuclear del resto del buque.
A continuación se consideran las medidas de diseño especificas utilizadas para evitar o
paliar las posibles consecuencias radiológicas de los accidentes marítimos citados.
4.1 Colisión.
Como resultado de una colisión, la caldera nuclear o sus sistemas auxiliares y de
seguridad pueden verse afectados, pudiendo producirse una liberación de productos
radiactivos. Por ello es necesario disponer de una estructura de protección en el área del
reactor.
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Se han utilizado hasta el presente dos tipos de estructuras de protección: Estructura
absorbente de energía en que se presupone un choque inelástico de buques y estructura
rígida que da lugar a un choque elástico.
En el supuesto de estructura absorbente (choque inelástico) se aplastan y rompen
elementos estructurales paralelos a la dirección de la colisión, habiéndose establecido una
correlación entre la energía absorbida y la penetración de la proa del buque causante del
accidente, lo que permite calcular la estructura absorbente necesaria para evitar la pérdida de
estanqueidad del recinto de contención.
La estructura absorbente ha sido utilizada en los BBNN mercantes Savannah, Otto
Hahn y Mutsu.
En la Fig.3 se muestra la sección transversal del BN Otto Hahn en el compartimento
del reactor, con indicación del recinto de contención y de la estructura de protección
absorbente de energía formada por cubiertas y bulárcamas adicionales [7]. En caso de
colisión la barrera absorbente evita el daño al recinto de contención, pero no al buque nuclear
que puede ser inundado y hundido.
Por el contrario una estructura rígida (choque elástico), evita el daño en la propia
estructura y por tanto al buque nuclear, disipándose la energía cinética de colisión en la
destrucción de la proa del buque causante del accidente y en la aceleración del buque nuclear.
En la Fig.5 se indica una estructura de protección rígida de protección en forma de
reticular, utilizada en el proyecto del BN portacontenedores NCS-80 [10].
No se ha registrado ninguna colisión con participación de alguno de los tres buques
nucleares mercantes citados, no así entre submarinos nucleares de distinta nacionalidad
(pags.40 y 41). Sin embargo estas colisiones entre submarinos nucleares no han conducido ni
a la pérdida de los mismos ni a incidentes/accidentes nucleares, según la información
recibida.
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4.2 Varada.
A fin de evitar la pérdida de estanqueidad del recinto de contención en caso de varada
es necesario aumentar la altura del doble fondo – altura mínima 1.8 m- y reforzar la parte
superior del mismo, de forma que pueda soportar de forma independiente el peso de la
caldera nuclear, diseño utilizado en el BN Otto Hahn (Figuras 2 y 3). Diseño que ha
evolucionado hacia la adopción de un triple fondo.
El proyecto citado de BN portacontenedores NCS-80 incluye el concepto de triple
fondo, según muestra la Fig.4., habiendo reforzado este último mediante una estructura
reticular.
En situación de varada las tomas de agua pueden quedar por encima del nivel del mar
por lo que hay que prever un sumidero de calor alternativo, para la evacuación final del calor
residual, sumidero que podría ser el agua de lastre.
4.3 Vuelco
Durante el muy improbable vuelco de un BN, el recinto de contención y el reactor
deben permanecer intactos, de forma que el sistema de control del reactor pueda pararlo en
condiciones de seguridad.
Algunos Reglamentos para BBNN exigen la parada automática del reactor, para
escoras de 50º, [1].
En el proyecto de BN portacontenedores NCS-80, se ha considerado una reserva de
flotabilidad tal que se asegura la estabilidad del buque para una inclinación de 90º [8].
4.4 Inundación y hundimiento.
Hay que distinguir el hundimiento del buque nuclear en aguas poco profundas o en
aguas profundas, definiendo la primera situación como aquella en que a pesar del
hundimiento se dispone de energía eléctrica y por tanto las funciones de refrigeración de
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emergencia y evacuación del calor residual del reactor son efectivas. Por tanto el escenario de
hundimiento depende del puntal del buque.
Asimismo las situaciones de hundimiento en aguas poco profundas y la de varada son
semejantes.
El buque nuclear debe diseñarse bajo el estándar de dos compartimentos, es decir, el
buque debe permanecer con la flotación tangente a la línea de margen, en la hipótesis de uno
o dos compartimentos inundados, siendo la situación más desfavorable, la inundación de la
cámara de máquinas y del compartimento del reactor, excluyendo el recinto de contención.
Sin embargo las redundancias en el sistema de seguridad de generación eléctrica deben
asegurar la refrigeración del reactor.
En una situación de hundimiento en aguas poco profundas debe asegurarse la
refrigeración del reactor aunque la totalidad de los compartimentos puedan estar inundados,
En el hundimiento en aguas profundas, es necesario asegurar la estabilidad estructural
y estanqueidad del recinto de contención; la refrigeración del reactor y el mantenimiento
subcrítico del mismo.
A fin de evitar el colapso del recinto de contención debido a la presión externa del
agua se instalan válvulas automáticas de inundación, tales que al sumergirse la cubierta
superior, se abren para permitir la inundación del recinto de contención (Fig. 2).
Posteriormente al igualarse las presiones interior y exterior, las válvulas de inundación se
cierran para asegurar la retención de las sustancias radiactivas contenidas en el circuito
primario.
El recinto de contención inundado actúa como sumidero de calor residual del núcleo,
mediante la refrigeración por convección natural a las paredes de la vasija nuclear. A su vez la
estructura de contención se refrigera por convección de agua de un mar circundante.
Como solución más avanzada, el proyecto de BN portacontenedores NCS-80 [9],
incluye válvulas automáticas de mariposa situadas en la tapa de la escotilla del reactor, para la
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inundación del compartimento del reactor y discos de ruptura –posición 7 de la Fig.4-para
anegar las tres cámaras del recinto de contención.
La baja radioactividad de los sedimientos en torno a los dos submarinos nucleares
norteamericanos, SSN Thresher y SSN Scorpion, hundidos a 2.600 m. y 3.600 m.
respectivamente (pag. 38 ) indica el buen comportamiento estructural de los correspondientes
recintos de contención y de sus sistemas de seguridad, diseñados posiblemente según los
conceptos indicados anteriormente.
4.5 Incendios y explosiones
La seguridad tanto nuclear como marítima exige un adecuado sistema contra
incendios, incluyendo medidas pasivas como esfuerzos adicionales en el diseño, construcción
y entrenamiento de la tripulación y medios activos, como sistemas de detección y extinción.
Debe protegerse especialmente el compartimento del reactor y la cámara de máquinas,
de incendios tanto interiores como exteriores.
El riesgo de incendio en un compartimento es función de la densidad de energía
potencial (MJ/m3) liberada por la deflagración de las sustancias combustibles contenidas en el
mismo.
En la cámara de máquinas se calcula el valor de la densidad de energía de
deflagración, mediante la estimación de las fugas de combustible y lubricantes.
En el recinto de contención son las fugas de hidrógeno las que pueden dar lugar a
deflagraciones o explosiones, procediendo el hidrógeno de la descomposición radiolítica del
agua primaria en condiciones de funcionamiento normal y de la reacción metal-agua en
condiciones de accidente (LOCA).
El compartimento del reactor debe estar separado del resto del buque mediante
cofferdams aislados e inundables y también con cubiertas aisladas (Fig.3).
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En la relación de submarinos nucleares hundidos (pag. 38 y 39 ), tres submarinos
soviéticos tuvieron como causa un incendio, dos en cámara de máquinas y otro en el
compartimento del reactor.
Entre los submarinos accidentados, siete sufren incendio (pag. 40 y 41 ), aunque no
hay pérdida del buque, ni posiblemente incidente/accidente nuclear.
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Fig.1 COMPARTIMIENTO DEL REACTOR
PROYECTO CANADIENSE DE BUQUE ROMPEHIELOS
Fig. 2 SECCIÓN TRANSVERSAL DEL COMPARTIMENTO DEL REACTOR
B.N. OTTO HAHN
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1) Núcleo del reactor
2) Generador de vapor
3) Vasija nuclear
4) Accionamiento elementos de control
5) Bombas de refrigerante primario
6) Blindaje primario
7) Cámara de detección de neutrones
8) Sistema de tratamiento de agua
9) Bomba primaria de compensación
10) Tanque de purgas
11) Injerto para toma de agua
12) Tubería de vapor
13) Tanque blindaje
14) Recinto de contención
15) Válvula de inundación
16) Blindaje secundario
17) Sistema de ventilación
18) Filtros de carbón activo
19) Sistema de toma de muestras
20) Sistema de gases residuales
21) Sistema de agua radiactiva
22) Tanque de muestras
23) Sistema de agua residual
24) Piscina combustible irradiado
25) Cofre de plomo
26) Soporte para elementos combustibles
27) Grúa
28) Doble fondo
Fig. 3 SECCIÓN LONGITUDINAL DE LOS COMPARTIMENTOS DEL REACTOR, DE
SUS SISTEMAS AUXILIARES Y DEL COMBUSTIBLE NUCLEAR
B.N. OTTO HAHN
80
1)
2)
3)
4)
5)
Reactor
Pozo seco cilíndrico
Piscina de contención (pozo húmedo)
Cámara de expansión
Tubería de evacuación del aire de la
contención
6) Válvula para el equilibrio de presiones
7) Disco de ruptura
8) Esclusa ( acceso a la contención)
9) Canal cilíndrico
10) Blindaje ( móvil )
11) Blindaje ( hormigón )
12) Sistema de ventilación
13) Estructura rígida de colisión
14) Cilindro estructural
21) Medidor del flujo neutrónico
Fig.4 SECCIÓN LONGITUDINAL DEL RECINTO DE CONTENCIÓN
PROYECTO DE B.N. PORTACONTENEDORES NCS 80
81
Fig. 5 ESTRUCTURA RÍGIDA DE PROTECCIÓN
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5. REFERENCIAS.
[1]
Saíz de Bustamante, A., La seguridad en las instalaciones nucleares navales, ingeniería
naval, Madrid, Diciembre 1964.
[2]
Organismo Internacional de Energía Atómica, Principios básicos de la seguridad para
centrales nucleares, Viena, 1989.
[3]
INES: The International Nuclear Event Scale. User Manual, Jointly proposed by IAEA
and NEA (OECD), Vienna, 1992.
[4]
Batle N. & Killingley R.W., The influences of safety and licensing requirements on the
selection of a reactor plant for an icebreaker, in Safety of nuclear ships, Symposium
proceedings, Hamburg, Dec. 1977.
[5]
Wehner, H.L., Schmidt, K., Handling loss of coolant accidents in the IPWR, in Safety of
nuclear ships, Symposium proceedings, Hamburg, Dec. 1977.
[6]
Schade, H.J., Fiebig, R., Accident Analysis of the Integrated Pressurized Water Reactor
primary system, in Safety of nuclear ships, Symposium proceedings, Hamburg, Dec.
1977.
[7]
Ulken, D., N.S. Otto Hahn, The Institute of Marine Engineers, London, Oct. 1970.
[8]
Schmidt K., Seeliger D., Zeibig H., Engineering Safety Equipment and Safety Analysis
of NCS 80 in Safety of nuclear ships, Symposium proceedings, Hamburg, Dec. 1977.
[9]
Lettnin H.K.J., Wenowsky P., Flooding and sinking of nuclear merchant ships in Safety
of nuclear ships, Symposium proceedings, Hamburg, Dec. 1977.
.
[10]
Chang P.Q., A mathematical model for the analysis of the protection barrier of nuclear,
ships, in Safety of nuclear ships, Symposium proceedings, Hamburg, Dec. 1977.
83
84
LA PÉRDIDA DEL SUBMARINO RUSO KURSK
V.A. (R) D. Julio Albert Ferrero
Presidente de ASESMAR
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86
1. INTRODUCCIÓN
Esta ponencia tiene por objeto profundizar en el conocimiento de lo que ha ocurrido en la
pérdida del submarino y poner de manifiesto la ausencia de radiactividad a pesar de la gravedad
de las explosiones acontecidas. Para ambientar el tema y a fines ilustrativos, comienza por dar
unas ligeras pinceladas sobre la clasificación y el empleo operativo de los submarinos rusos de
propulsión nuclear, seguida por las características de este submarino, la situación en que se
encontraba, la cronología de los hechos, los intentos frustrados para el salvamento de la dotación.
Se harán unas breves consideraciones sobre las condiciones de la navegación, las posibles causas
de su pérdida, para finalizar con unas conclusiones que, dado el hermetismo ruso, siempre
quedarán condicionadas por las hipótesis consideradas.
87
2. CLASIFICACIÓN Y EMPLEO DE LOS SUBMARINOS RUSOS DE
PROPULSIÓN NUCLEAR
Submarinos de misiles estratégicos (SSBN): clases Typhoon, Delta y Yankee. Equipados con
misiles balísticos de gran alcance.
Submarinos de misiles de crucero(SSGN): Clase Oscar l y Oscar ll. Equipados con misiles de
crucero de alcance medio, misiles de corto alcance y torpedos. A este último grupo pertenece el
Kursk.
Submarinos de ataque (SSN): clases Akula, Sierra, Alfa, Victor, con misiles de alcance medio y
corto.
Los submarinos SSBN están concebidos para el ataque nuclear a grandes distancias sobre
objetivos terrestres, responde a la estrategia de disuasión al ser capaces de responder a un ataque
sufrido en el territorio nacional amparados por la indetectabilidad que le ofrece el estar en
inmersión sin localizar en sus zonas de patrulla. Equipados con miles de múltiples cabezas
nucleares y a distancias del orden de los 8000 kilómetros.
Los submarinos SSGN tienen como cometidos genéricos el ataque a tierra y a fuerzas de
superficie. Sus misiles pueden considerarse como misiles de Teatro, es decir que están limitados
a lo que puede ser el teatro de operaciones con alcances del orden de los 600 km.
Los submarinos nucleares de ataque SSN tienen por misión el ataque a las fuerzas
aeronavales, a la protección de los SSBN, formar parte de los grupos de ataque de superficie y
por supuesto son aptos para el ataque a las comunicaciones marítimas. Llevan misiles tácticos de
medio y corto alcance y también en algunas clases misiles de crucero. (Los SSN americanos
llevan misiles de crucero Tomahawk)
El Kursk pertenece a la tercera generación de los submarinos clase Oscar ll. Estaba
concebido para atacar a los grupos de portaaviones mediante lanzamiento masivo de misiles
desde inmersión a gran distancia, así como ataques a tierra con impactos selectivos.
88
Su desplazamiento es de 18.300 toneladas en inmersión, mayor que el portaeronaves
Príncipe de Asturias, con una eslora de 154 metros. Treinta nudos de velocidad en inmersión,
300 metros de cota máxima y propulsado por dos reactores tipo PWR de 190 MW y dos turbinas
de 45.000 HP, además de un motor auxiliar. Monta 24 misiles de crucero con cabeza nuclear o
convencional y 28 torpedos o cohetes antisubmarinos. Tenía 10 compartimentos estancos, 107
miembros de dotación, incluyendo a 47 0ficiales.
Su base es Vidiayevo en la bahía de Ura-Guba. Pertenecía a la 7ª División de SSGN de la
Primera Flotilla de Submarinos la Flota del Norte, cuya base naval principal es Severomonsk en
las proximidades de Mursmank, en la Península de Kola. Entró en servicio en 1995 y estaba
considerado como una de las joyas de la Flota Rusa. Recientemente su dotación había ganado el
premio de ser la mejor de la Flota del Norte, se mostraba orgullosa de su unidad, a la que
calificaba como "el Rey de los mares".
3. EL ACCIDENTE DEL SUBMARINO KURSK
3.1 Situación inicial
El 7 de agosto de 2000 salió a la mar la Flota del Norte bajo el mando del Almirante
Popov para iniciar las tradicionales maniobras de verano en el Mar de Barents. Enarbolaba su
insignia en el crucero nuclear pesado Petr Velinkiy (Pedro el Grande).
El Kursk tomó parte saliendo a la mar el 10 de agosto de 2000 a las 10.00 (hora de
Moscú) con 118 hombres a bordo, 111 miembros de la dotación, entre ellos 29
89
guardiamarinas, el Jefe de Estado Mayor y cuatro oficiales del Estado Mayor de la 7ª División
y dos ingenieros civiles proyectistas de torpedos.
A las 08 51 del día 12, día D para nuestra referencia, transmitió el último mensaje
solicitando autorización para lanzar torpedos de adiestramiento ("educacional"), sobre un grupo
de superficie encabezado por el buque insignia, a unas 30 millas. Estaba previsto que a las 23 00
de ese día rindiese informe sobre el resultado del lanzamiento, cosa que no hizo.
3.2 El hundimiento
A las 11.29 horas, hora de Moscú, el Instituto Sismológico Noruego detectó una
explosión de 1.5 grados Ritcher seguida dos minutos después por otra de intensidad 3.5, es decir
mucho mayor, localizada a unas 30 millas al Norte de Murskmans. Datos similares fueron
detectados por estaciones sismológicas de Canadá y Alaska, por los submarinos americanos
Menphis y Toledo, por el buque de investigación oceanográfica Loyal (T-Agos 2) y por el
submarino británico Splendid que observaban las maniobras. Detectaron también ruidos
producidos de soplado de lastres y aumento de velocidad entre las dos explosiones. También
obtuvieron estas detecciones un submarino y un crucero ruso.
3.3 Las operaciones de salvamento
A las 17 30 el Cuartel General de la Flota de Norte le envió el mensaje "Informe sobre
sus coordenadas y operaciones", mensaje que no tuvo contestación, lo que provocó la salida a las
20 00 de Severemosk del buque ruso de salvamento Mikhail Rudnitskiy, con dos minisubmarinos
de salvamento (DSRV=Deep Submergence Rescue Vehicle) a bordo. A última hora de esa
misma noche llegó a la Zona de ejercicios.
A las 23 30 se declaró la alarma y se enviaron fuerzas de exploración a la Zona, dos
aviones de patrulla marítima rusos detectaron manchas de aceite. Dos aviones de patrulla
marítima americanos exploraban la Zona.
A las 04 36 del 13 día D+1, el sonar del crucero Petr Velikiy, obtuvo detecciones
sospechosas en el fondo, confirmándose a las 19 30 que se trataba del Kursk en situación 69º40
90
N, 37º35 E, a 107 metros de profundidad. Se montó una operación de salvamento en la que
llegaron a intervenir 22 buques.
El Día D+2 Rusia comunicó oficialmente la pérdida del Kursk, noticia que conmocionó
al mundo. La Marina rusa trató desde el primer momento, de efectuar el salvamento con sus
propios medios. El buque de salvamento intentó repetidamente situar una campana de
salvamento sobre el casco, con resultado negativo, debido por un lado a la escora de 60º que
tenía el submarino y por otro al mal estado de la mar. Se incorporó otro minisubmarino a bordo
del buque de salvamento Altay, con nuevos intentos de acoplarse al Kursk no lográndolo,
averiándose por los golpes sufridos con el casco del buque nodriza. Ese mismo día se incorporó
también el buque grúa PK-7500 con otro minisubmarino con el mismo resultado. Evidentemente
la marina rusa estaba echando toda la carne en el asador haciendo ímprobos esfuerzos.
En la noche del día D+3 se inspeccionó el casco, por vez primera, con la ayuda de un
minisubmarino, comprobándose que estaban inundados los dos compartimentos proeles, que
tenía daños hasta mas a popa de la torreta y que tenía izado el periscopio lo que demostraba que
el accidente sorprendió al submarino navegando a cota periscópica. En este día se dejaron de oír
las señales emitidas desde el interior del submarino.
Se informaron a los medios de comunicación las operaciones en curso cuya prioridad era
la de salvar a la dotación desde las escotillas de escape, dado que la cápsula de salvamento
colectivo situada encima de la cámara de mando estaba destruida. Las imágenes obtenidas por
una cámara de televisión mostraba al submarino escorado 60º a babor, así como los grandes
daños sufridos en la amura de estribor.
El D+4 ante la mejora del tiempo se volvió a intentar el empleo de los dos
minisubmarinos resultando todo inútil. Rusia aceptó el ofrecimiento de ayuda propuesto desde el
primer momento por varias naciones entre ellas Noruega, el Reino Unido y los EEUU.
Los rusos manifestaron que la causa del fracaso era debida a que la escotilla de
salvamento de popa estaba deformada y no podía abrirse desde el exterior, con la complicación
de la existencia de fuertes corrientes y mala visibilidad, cosa que los buceadores noruegos
comprobaron posteriormente que no era cierto.
91
Desde el día D+5 intervino otro minisubmarino ruso. A las 10h.00’ de ese mismo día
salieron del puerto noruego de Trondheim el buque noruego Mormand Pioneer, con el
minisubmarino inglés LR5 a bordo y un nutrido grupo de ingenieros y buceadores británicos, y
el buque de apoyo de buceadores Seaway Eagle con buceadores noruegos de gran profundidad,
empleados de la compañía petrolífera Stolt Offshore de las plataformas petrolíferas del Mar del
Norte
Durante los días D+6 y D+7 se consiguió en 15 ocasiones adaptarse a la escotilla de
salvamento popa intentando inútilmente achicar la esclusa y abrir la escotilla, bien porque desde
el interior se hubiese intentado el escape libre con aire y que se despresurizarse inundando la
esclusa o bien que por deformaciones, ante el tremendo golpe del buque contra el fondo, la
hubiese deformado y por consiguiente provocase la inundación de la esclusa por falta de
estanqueidad.
El día D+7 el Normannd Pioneer llegó al zona a las 20h 00’ y horas más tarde llegó el
Seaway Eagle. Inexplicablemente el mando ruso les ordenó que se mantuviesen a 6 millas del
Kursk. Tras unas negociaciones lentas y complicadas se permitió el acercamiento de los
buceadores noruegos.
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El día D+8 a las 09h 00’ descendió una cámara de la televisión noruega. Los datos
obtenidos confirmaron la destrucción de los compartimentos proeles,(l y ll) y la deformación de
todo el casco. También confirmaron la deformación de la escotilla de emergencia del
compartimento popel (lX). A 13.15 descendieron los buceadores noruegos en una campana de
inmersión. El reconocimiento del casco por percusión mostró que probablemente todo el
submarino estaba inundado y que los supervivientes podrían permanecer en las burbujas de aire
en los compartimentos Vll y Vlll. Reconocieron el casco e intentaron abrir la escotilla de popa
sin conseguirlo, por lo que fue preciso ver en otro submarino de la misma clase, Oscar ll, el
funcionamiento del mecanismo de apertura. Fabricaron la herramienta adecuada consiguiendo
abrir la escotilla comprobando que la esclusa de salvamento estaba completamente inundada.
A las a las 07h 45’ del día D+9 los buceadores noruegos consiguieron abrir la escotilla
alta de emergencia tras arduos esfuerzos de varias horas con relevos de buceadores,
comprobando que no había nadie en el la esclusa de aire, que estaba completamente inundada.
Sobre las 13h 00’ pudieron abrir la escotilla baja. El compartimento lX, y probablemente el Vlll,
estaba inundado y por lo tanto ya no había supervivientes, dado que los compartimentos proeles
hasta la cámara de mando incluida estaba también inundados y la parte de la dotación, se
estimaba que el 80%, había muerto debido a las explosiones que había producido la inundación
casi instantánea de los compartimentos situados a proa del de la planta nuclear (Vl).
El día 22 de octubre es decir el D+71 se taladró el casco resistente haciendo un orificio de
12 centímetros de diámetro en el compartimento Vll comprobándose la ausencia de isótopos
radioactivos.
El día 25 de octubre a las 15h 01’ penetró el guardiamarina Segey Shmydin en el
compartimento Vlll encontrando restos de ignición. Posteriormente se encontró una nota escrita
el día D-3 por un capitán de corbeta en la que se decía que toda la dotación de los
compartimentos Vl,Vll y Vlll. 23 hombres se habían refugiado en el compartimento lX, que se
encontraban mal debido al monóxido de carbono originado por los incendios, al parecer
describía la causa del desastre, nota que se envió al mando de la Flota y que Rusia no ha
divulgado hasta ahora.
El mal tiempo, normal en aquellas latitudes dificultaba los trabajos.
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El día 7 de noviembre la marina rusa daba por terminada los trabajos en el Kursk, pero
continúan las investigaciones al encontrar nuevos datos tales como unas abolladuras y raspaduras
en el costado de estribor en los compartimentos l y ll que mantiene en la marina rusa la teoría de
la colisión como mas probable. Sin embargo cabe pensar que razones políticas y de prestigio,
Rusia intenta demostrar que la pérdida del submarino no fue debida a fallos del material ni del
personal del Kursk. Probablemente se intentará reflotar lo en la segunda mitad del próximo
verano, dado que la estación invernal con fuertes tormentas en el Mar de Barents empiezan a
finales de septiembre.
3.4 Funcionamiento de la seguridad nuclear
El nivel de radiactividad alrededor del casco era normal. Posiblemente la dotación, en un
acto extremadamente heroico, debió parar el reactor instantáneamente, lo que les suponía una
muerte segura toda vez que dejaba al buque sin energía, la propia seguridad del sistema debió
poner en función el mecanismo de refrigeración, lo que impidió la reacción en cadena. El Kursk
no llevaba cabezas nucleares en sus misiles y el lV compartimento, el de la planta nuclear es
completamente estanco forrado con una gruesa capa de plomo que evitará la corrosión producida
por el agua salada del mar.
A continuación se expone la relación de submarinos nucleares hundidos en el mundo
(12):
AÑO
1.963
NACIÓN
EE.UU.
CLASE/NOMBRE
SSN “THRESHER”
1.968
1.970
Años 70
Años 70
1.981
1.983
1.985
1.986
1.989
EE.UU.
URSS
URSS
URSS
URSS
URSS
CHINA
RUSIA
RUSIA
2.000
RUSIA
SSN “SCORPION”
SSN “?”
SSN/SSBN “?”
SSBN/”?”
SSN “?”
SSN “?”
SSN/SSBN “?”
SSBN/?
SSN
“KOMSOMOLETS”
SSGN “KURSK”
94
OBSERVACIONES
Atlántico Norte. Posible fallo del circuito de
agua.
SW Azores. Explosión de torpedos.
Golfo de Vizcaya.
Océano Índico.
Atlántico Norte.
Mar de Kara. Fallo en el reactor.
Kamchatca
¿?
NE de las Bermudas. Explosión de misiles.
Mar de Barents. Accidente en el circuito de
refrigeración del reactor.
Península de Kola. Probable explosión de
torpedos.
3.5 Posibles causas del hundimiento
Al principio la marina rusa atribuyó la pérdida, con una probabilidad del 80%, a la
colisión con un buque de superficie, tal vez un rompehielos cuya proa está reforzada o bien con
un submarino extranjero. Sin embargo posteriormente se demostró que ningún buque mercante
95
se encontraba en la zona y que los submarinos extranjeros que seguían los ejercicios, estaban sin
novedad alguna. Dada la gran mole del Kursk la colisión con otro buque o submarino hubiera
provocado la pérdida de estas unidades.
Los destrozos en el casco y las partes del casco retorcidas hacía fuera hacía pensar en
explosiones internas con lo que quedaba desechada la posibilidad que hubiese sido por una mina
de la ll Guerra Mundial. Posibilidad escasa dado el tiempo transcurrido desde este conflicto
bélico en una zona de ejercicios de la Flota del Norte, por la que también circula el tráfico
marítimo del Artico.
Se ha indicado como posible causa la de un choque contra el fondo por pérdida rápida de
la cota (choque que hubiese provocado las explosiones), debida bien a una falsa maniobra de los
timoneles de profundidad (poco probable en una dotación bien adiestrada), por envenenamiento
alimenticio o por intoxicación de anhídrido carbónico (por encima del 5%).
Para un submarino y sobre todo de ese desplazamiento, navegar en zonas de bajos fondos
y a gran velocidad resulta arriesgada la navegación, basta considerar que a 107 metros de
profundidad, lo que supone para este tipo de submarinos 87 metros de agua por debajo de la
quilla, y navegando a 20 nudos de velocidad, con una inclinación de 10ª a bajar, solo tardaría en
llegar al fondo 46 segundos, es decir un tiempo escaso de reacción. Lo más probable es que para
lanzar torpedos el Kursk navegase a una velocidad baja debido, primero a razones de seguridad
para aumentar el tiempo de reacción ante una pérdida de cota, segundo por ser una velocidad
silenciosa que mejora la detección de blancos y en tercer lugar por seguridad dada la fortísima
presión sobre las puertas interiores de los tubos lanzatorpedos producida por la alta velocidad.
Los torpedos rusos llevan como agente propulsor un combustible al parecer inestable por
lo que en el momento del lanzamiento se podía haber producido una deflagración del
combustible origen de la primera explosión siendo la segunda debido al incendio provocado o a
un efecto de simpatía de los restantes torpedos. En el Kursk se estaba experimentando la
utilización de los torpedos como demuestra la presencia a bordo de dos técnicos civiles
especialista en torpedos, que según la marina rusa estaban probando nuevas baterías de torpedos
y que bien pudiera ser probando un nuevo tipo de torpedo. Esto viene a reforzar la hipótesis de
una explosión interna.
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En estas circunstancias la secuencia de los hechos habría sido:
1. Deflagración del combustible en el torpedo que se iba a lanzar.
2. Explosión del torpedo con incendio en el compartimento de proa, (Primera explosión
detectada).
3. La inundación del compartimento de proa iniciaría la pérdida de cota con inclinación a
bajar.
4. Soplado de lastres con aire de alta presión para tratar de evitar la pérdida de cota, (ruido
detectado de soplado de lastres entre las dos explosiones).
5. Pérdida rápida de cota con inclinación del buque a bajar.
6. Choque violento contra el fondo seguido de explosión de los torpedos de combate (segunda
explosión detectada a los dos minutos), tiempo correspondiente para una velocidad de 8
nudos y con un ángulo de inclinación de 10º.
7. Inundación de todos los compartimentos proeles.
3.6 Consideraciones
Llama poderosamente la atención la lentitud en el desarrollo del apoyo occidental, así
pues los buceadores noruegos llegaron el día D-8. Su traslado a la Zona debería haber sido por
vía aérea en lugar de haber hecho la travesía desde Trondhein a bordo del buque Seaway, en la
que emplearon 50 horas.
Del mismo modo el minisubmarino británico LR5 debería haberse trasladado por vía
aérea directamente desde Escocia hasta Mursmank o Vidiayevo. Sin embargo el traslado fue
aéreo hasta Trondheim y luego marítimo desde este puerto hasta el lugar del accidente en el
buque Normand Pioneer con el consiguiente retraso.
Es destacable el retraso producido por la espera a 6 millas del lugar del hundimiento por
orden expresa del mando ruso y por las dilatadas negociaciones para permitir la iniciación del
trabajo a los noruegos y a los británicos.
Las estrictas acreditaciones de seguridad para acceder al interior de un submarino
nuclear ruso hacen poco plausible una acción de sabotaje.
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4. CONCLUSIONES
1. No se sabe con certeza, hasta ahora, las causas de la pérdida del Kursk.
2. Quedan descartadas las hipótesis siguientes:
- Colisión con otro buque o submarino.
- Sabotaje.
- Explosión externa debida a una mina de la ll Guerra Mundial.
3. Todo indica que la pérdida fue debida a explosiones internas cuyas causas también se
desconocen. Estas explosiones pudieron ser producidas, por peróxido de hidrógeno, por
colisión contra el fondo y/o a explosiones de los torpedos, no obstante parece que lo más
probable fuera por un incendio provocado por la explosión inicial de un torpedo debido tal
vez a la pérdida de combustible propulsor de torpedos altamente inflamable que produjese
la segunda explosión originada por los torpedos con cabeza de combate y que están
ubicados en el compartimento de proa, seguida de inundación de los compartimentos
proeles, pérdida de cota y colisión contra el fondo.
4. La tardía decisión rusa en aceptar, ayuda extranjera y la lentitud en la incorporación, fueron
factores muy negativos para lograr el salvamento de los pocos miembros (23) que quedaron
en los compartimentos popeles.
5. Las operaciones de salvamento de submarinos requieren un proceso de decisión entre
autoridades civiles y militares. Deben resolverse con prontitud los aspectos políticos y
económicos. Es necesario poder actuar aun cuando no existan procedimientos comunes y
poseer una información técnica correcta.
6. Es de destacar la seguridad de la propulsión nuclear demostrada ante este hundimiento, ya
que los niveles de radiactividad interiores y exteriores son normales.
7. La pérdida del Kursk ha puesto de manifiesto la necesidad de cooperación internacional para
salvar las vidas de los submarinistas.
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