Ramon

Ramon
Ramon Gallart

diumenge, 17 d’abril del 2022

Submarins amb energia nuclear.

Les investigacions sobre la propulsió  nuclear per  submarins va començar a la dècada del 1940 amb els albors de "l'era nuclear". Des de llavors, només sis nacions han tingut i operat submarins nuclears: Xina, França, Índia, Rússia, el Regne Unit i els Estats Units. 

Què és un submarí nuclear? El primer que cal dir és que un submarí amb energia nuclear no és una arma nuclear. A la superfície, s’assemblen a qualsevol altre submarí. La diferència clau rau en la manera com obtenen energia per moure's.


Els inicis de la investigació atòmica, ràpidament els científics es van adonar de les enormes quantitats d’energia alliberada mitjançant la “divisió de l’àtom” que es podia aprofitar per generar electricitat. Els reactors nuclears de les centrals elèctriques porten 70 anys generant electricitat per les llars i les indústries arreu de tot el món. De la mateixa manera, cada submarí nuclear obté l'energia del seu propi reactor miniatura nuclear que està a bord.

Al cor de cada àtom hi ha un nucli atòmic, format per protons i neutrons. El nombre de protons defineix a quin element químic pertany aquell àtom; els nuclis amb el mateix nombre de protons però un nombre variable de neutrons s’anomenen isòtops d’aquest element.

Alguns nuclis molt pesats són altament susceptibles a un procés conegut com a fissió nuclear, pel qual es divideixen en dos nuclis més lleugers amb una massa total inferior al nucli original. La resta es converteix en energia.

La quantitat d'energia alliberada és immensa, com es pot veure a la famosa equació d'Einstein, E = mc² , que  diu que l'energia és igual al canvi de massa multiplicat pel quadrat de la velocitat de la llum.

Els reactors d’un submarí amb energia nuclear solen alimentar-se amb urani. L'urani natural extret del sòl consisteix principalment en un isòtop anomenat urani-238, barrejat amb petites quantitats (0,7%) de l'isòtop clau urani-235. 

Perquè el reactor funcioni, s’ha d’enriquir el combustible d’urani per contenir la proporció desitjada d’urani-235. Per als submarins, normalment és aproximadament del 50%. El grau d’enriquiment del combustible és un factor clau per mantenir una reacció en cadena que proporciona un nivell d’energia consistent i segur.

Dins del reactor, l’urani-235 és bombardejat amb neutrons, cosa que provoca una fissió nuclear a alguns dels nuclis. Al seu torn, s’alliberen més neutrons i el procés continua en l’anomenada “reacció en cadena nuclear”. L’energia es desprèn com a calor, que es pot utilitzar per accionar turbines que generen electricitat per al submarí.


Quins són els pros i els contres de l'energia nuclear del submarins?

Un gran avantatge dels submarins amb energia nuclear és que no requereixen repostar combustible. Quan un d’ells entra en servei, va carregat del combustible d’urani suficient per durar més de 30 anys.

L'alta eficiència de l'energia nuclear també permet que aquests submarins funcionin a gran velocitat durant períodes més llargs que els submarins dièsel-elèctrics convencionals. A més, a diferència de la combustió convencional de combustible, les reaccions nuclears no requereixen aire. Això significa que els submarins nuclears poden romandre submergits durant mesos alhora.

L’inconvenient és el sorprenent cost. La construcció de cada submarí nuclear sol costar uns quants milions de dòlars i requereix de treballadors altament qualificats i amb experiència en ciències nuclears. Amb els seus programes de formació especialitzats que ofereixen les universitats i les agències governamentals de primer nivell mundial.

L’avantatge tàctic dels submarins prové del seu sigil i la seva capacitat per identificar objectius en secret sense ser detectats.

El manteniment de la seguretat, tant per a la tripulació com per al medi natural, és crucial a bord de qualsevol vaixell marítim. Els avenços en els controls i procediments moderns de seguretat fan que els accidents dels reactors en submarins siguin anecdòtics.