Los trabajos sobre la propulsión nuclear marina se iniciaron en los años 40, y el primer reactor de pruebas empezó a funcionar en Estados Unidos en 1953. El primer submarino propulsado por energía nuclear fue el USS Nautilus, botado en 1955.
Esto marcó la transición de los submarinos desde las naves lentas submarinas a los buques de guerra capaces de mantener una velocidad de 20-25 nudos (37-46 km/h) sumergidos durante semanas. El submarino había alcanzado su plenitud.
Nautilus condujo al desarrollo paralelo de más submarinos de la clase Skate, propulsados por un único reactor, y un portaaviones, el Enterprise, propulsado por ocho unidades de reactores en 1960. Un crucero, el Long Beach, le siguió en 1961 y estaba propulsado por dos de las anteriores unidades. A destacar el Enterprise que sigue en servicio.
Submarino de ataque ruso de propulsión nuclear. Clase tipo Sierra II.
En 1962 la Armada de los Estados Unidos tenía 26 submarinos nucleares operativos y 30 en construcción. La energía nuclear había revolucionado la Armada.
La tecnología estaba compartida con el Reino Unido, mientras que los desarrollos de Francia, la Unión Soviética y la China se llevaban a cabo separadamente.
Después de las naves de la clase Skate, siguieron nuevos desarrollos de los reactores y en los Estados Unidos unas series únicas de diseños estandarizados fueron construidos tanto por Westinghouse Electric Corporation como por General Electric, con un reactor propulsando cada embarcación. Rolls Royce construyó unidades similares para los submarinos de la Royal Navy y posteriormente desarrolló el diseño del PWR-2.
Los submarinos más grandes son los rusos de clase Typhoon de 26.500 toneladas.
Los reactores navales son del tipo reactor de agua presurizada o reactor refrigerado por metal líquido, los cuales difieren de los reactores comerciales que producen electricidad en lo siguiente: tienen alta densidad de potencia en un pequeño volumen; algunos funcionan con uranio de bajo enriquecimiento (lo que requiere frecuentes recargas] y otros lo hacen con uranio altamente enriquecido (>20% de U-235, con una variación entre el 96% en los submarinos USA – que no necesitan repostar combustible durante toda la vida en servicio del submarino – a entre 30-40% en los submarinos rusos, y a más bajos niveles en algunos otros),
el combustible no es UO2 sino una aleación de metal-circonio (con un 15% de uranio con un enriquecimiento del 93%, o más uranio con un enriquecimiento más bajo),
el diseño permite un vaso de presión compacto manteniendo la seguridad.
Rompehielos ruso de propulsión nuclear "Yamal".
La larga vida del núcleo es posible por el relativamente alto enriquecimiento del uranio y por incorporar un "veneno nuclear quemable" en los núcleos, que se agota progresivamente como un acumulado de productos de fisión y de actínidos menores, encargado de reducir la eficiencia del combustible. Los dos efectos se contrarrestan. Una de las dificultades técnicas es la creación de un combustible que tolere el daño de los muy grandes niveles de radiación. Es sabido que las propiedades del combustible nuclear varían durante su uso, siendo totalmente posible que el combustible se descomponga y forme en la fisión burbujas de gas.
La integridad a largo plazo del vaso de presión compacto del reactor se mantiene gracias a un escudo interno de neutrones. (Esto contrasta con los primeros diseños de PWR soviéticos en los que se produjeron agrietamientos debido al bombardeo de neutrones sobre un vaso de presión muy delgado).
"USS Alabama" (SSBN 731). Submarino balístico de propulsión nuclear de la clase Ohio en el que se inspiró la película "Marea roja". Tiene capacidad para albergar 24 misiles balísticos Trident con cabeza nuclear.
La potencia del reactor alcanza los 190 MW térmicos en los submarinos más grandes y en los barcos de superficie. Los submarinos franceses de la clase Rubis, están equipados con un reactor de 48 MW que no requiere repostar durante 30 años.
La Armada Rusa, la Armada de los Estados Unidos y la Royal Navy británica utilizan la propulsión por turbina de vapor, los franceses y los chinos utilizan la turbina para generar electricidad (propulsión turbo-eléctrica). La mayoría de los submarinos rusos así como la totalidad de los barcos de superficie desde el estadounidense USS Enterprise están movidos por dos reactores. Los submarinos estadounidenses, británicos, franceses y chinos disponen sólo de uno.
El desmantelamiento de los submarinos propulsados por energía nuclear se ha convertido en una tarea importante para las flotas de EE.UU. y Rusia. ...
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