Come funziona un sottomarino nucleare?

Il sottomarino nucleare è una unità navale sommergibile che sfrutta un motore elettrico che viene alimentato da un reattore nucleare a fissione per la propulsione.

Si tratta di una tecnologia militare molto utile per una lunga autonomia e l’Esercito degli Stati Uniti ne è un fautore; ma come funziona un sottomarino nucleare? Che pericoli comporta per l’equipaggio?

Cos’è un reattore nucleare a fissione

Un reattore nucleare a fissione è una delle tipologie di reattore nucleare. Esso è in grado di gestire una reazione nucleare di fissione a catena in modo controllato, al contrario di quanto avviene per un ordigno nucleare, a partire da materiale fissile.

Il fine del reattore nucleare a fissione è quello di produrre energia elettrica grazie al calore rilasciato durante la fissione. Una centrale nucleare può contenere più reattori nucleari nello stesso luogo. Il sottomarino nucleare possiede un reattore molto potente che potrebbe essere in grado di alimentare anche una piccola cittadina.

L’impianto propulsore di un sottomarino nucleare utilizza questo reattore per generare calore. Il calore prodotto dalla fissione del combustibile nucleare è protetto da scudi appositi per evitare il propagarsi delle radiazioni.

Come funziona il sottomarino nucleare

In una unità navale sommergibile, l’impianto nucleare sfrutta un reattore ad acqua pressurizzata - ad alta pressione. L’impianto si basa su di un sistema primario e un sistema secondario. Il sistema primario è a diretto contatto col nocciolo, mentre quello secondario no.

Con il combustibile nucleare inserito nel nocciolo vengono prodotte fissioni per mezzo di neutroni catturati dai nuclei di uranio. Nel nocciolo sono inseriti alcuni assorbitori di neutroni, le barre di controllo. Grazie a quello che potremmo definire un movimento delle barre, nel nocciolo viene prodotto un intenso calore che, attraverso scambiatori di calore, viene portato dal sistema primario al sistema secondario.

Tra i due sistemi non c’è un contatto diretto. Il calore viene trasferito all’acqua sotto forma di pressione, in modo tale che questa non possa bollire. Sempre con enormi pressioni, il calore viene portato al sistema secondario dove, sotto forma di vapore, scorre in turbine altamente tecnologiche. Le turbine possono alimentare batterie e dare elettricità.

Una volta effettuato l’intero ciclo, il vapore sotto forma di condensa ritorna ai generatori in un ciclo continuo che non necessita della presenza dell’aria per poter funzionare. Questo significa che l’impianto è autonomo per molto tempo.

Perché si usa il sottomarino nucleare: quali sono i vantaggi

Il punto forte del sottomarino nucleare è che il reattore al suo interno è in grado di produrre senza troppe difficoltà, decine di migliaia di chilowatt e può generare energia anche per un decennio senza mai la necessità di dover rifornire carburante o di essere ricaricato.

Questo significa che il sottomarino nucleare ha la capacità di rimanere sott’acqua compiendo traversate molto lunghe o stazionamenti per lungo tempo senza mai avere la necessità di dover risalire in superficie poiché non necessita di aria. La capacità di avere una grande autonomia altrimenti impensabile è la principale caratteristica che fa del sottomarino nucleare un mezzo all’avanguardia.

Il primo sottomarino nucleare: quando è stato varato e da chi

Prima del sottomarino nucleare, ad avere avuto discreto successo era il sommergibile a propulsione diesel-elettrica. Tuttavia, si poneva la necessità di avere un mezzo la cui autonomia fosse più lunga, senza necessità di ricaricare batterie che costringevano le unità a riemergere. Riemergere consentiva al sommergibile di utilizzare il motore (e l’aria) per potersi rifornire di energia e immergersi nuovamente.

Il primo sottomarino nucleare fu USS Nautilus SSN-571, varato nel 1954 dalla Marina Militare degli Stati Uniti. Con questo sottomarino gli USA furono in grado di attraversare la calotta artica con l’ammiraglio Hyman Rickover.

Tuttavia, il Nautilus era ancora molto simile come scafo a quello delle unità della classe XXI, dato che i profili idrodinamici ancora si basavano sulle conoscenze acquisite durante la seconda guerra mondiale. Furono necessari uno studio ed una evoluzione delle armi per arrivare al sottomarino nucleare come lo conosciamo oggi.

Il sottomarino nucleare è pericoloso?

Il combustibile nucleare e tutto il procedimento sono altamente controllati. Inoltre, sul sottomarino nucleare è presente un sistema di schermature efficienti al punto da garantire all’equipaggio totale sicurezza per tutta la durata del viaggio, sia da radiazioni sia da altre problematiche.

L’unica situazione di pericolo potrebbe verificarsi nel caso in cui, malauguratamente, un siluro colpisse il sottomarino nucleare ed andasse proprio a scalfire qualcosa in grado di generare perdite di acqua contaminata. Bisogna ricordare che solo l’acqua dell’impianto primario è contaminata da radiazioni.

Tuttavia questa è un’ipotesi del tutto remota, dato che anche in questa decisamente improbabile eventualità, all’interno del sottomarino nucleare esistono paratie d’emergenza per sopperire a perdite.