Programa de Energía Nuclear del Ejército

• SM-1 : 2 MW eléctricos. Fort Belvoir , Virginia. Criticidad inicial el 8 de abril de 1957 (varios meses antes del reactor de Shippingport ) y la primera central nuclear estadounidense conectada a la red eléctrica. Se utilizó principalmente para entrenamiento y pruebas, en lugar de para la generación de energía en Fort Belvoir. La central fue diseñada por American Locomotive Company (renombrada ALCO Products en 1955) y fue el primer reactor desarrollado bajo el Programa de Energía Nuclear del Ejército. Véase la galería de imágenes del SM-1 a continuación. Esta central era un centro de entrenamiento conjunto para las tres ramas de las Fuerzas Armadas, con personal de la Armada y la Fuerza Aérea estadounidenses que se entrenaban en instalaciones terrestres (la Armada tenía un programa independiente para centrales nucleares navales, que aún sigue en funcionamiento). El SM-1 y las instalaciones de entrenamiento asociadas en Fort Belvoir eran el único centro de entrenamiento para centrales nucleares militares terrestres. La central enfriaba sus condensadores con las aguas del río Potomac. Durante los primeros diez años de su funcionamiento, el SM-1 liberó tritio involuntariamente en las aguas de la bahía de Chesapeake, hasta el desarrollo del detector Packard Tri-Carb, el primer sistema detector capaz de detectar la desintegración beta de baja energía del tritio. La instrumentación del SM-1 era anterior al desarrollo de los dispositivos de estado sólido y utilizaba tubos de vacío.

• SL-1 : Reactor de agua en ebullición , 200  kW eléctricos, 400  kW térmicos para calefacción, Estación Nacional de Pruebas de Reactores , Idaho. Criticidad inicial: 11 de agosto de 1958. El SL-1 fue diseñado por el Laboratorio Nacional Argonne para adquirir experiencia en operaciones de reactores de agua en ebullición, desarrollar características de rendimiento, capacitar a tripulaciones militares y probar componentes. Combustion Engineering recibió un contrato de la AEC para operar el SL-1 y, a su vez, empleó al personal operativo militar del Ejército para continuar operando la planta. Este reactor de agua en ebullición fue diseñado específicamente para alimentar las estaciones de la línea DEW .

El 3 de enero de 1961, el reactor se preparaba para su reinicio tras una parada de once días durante las vacaciones. Se estaban llevando a cabo procedimientos de mantenimiento que requerían la extracción manual de la barra de control central principal unos centímetros para reconectarla a su mecanismo de accionamiento; a las 21:01, esta barra se extrajo repentinamente demasiado, lo que provocó que el SL-1 alcanzara la criticidad inmediata de forma instantánea. En cuatro milisegundos, el calor generado por la enorme sobrecarga de potencia resultante provocó la vaporización explosiva del combustible del núcleo. La reacción de fisión nuclear calentó directamente el agua, convirtiéndola instantáneamente en vapor. El aluminio fundido reaccionó con el agua produciendo hidrógeno. Las placas de combustible que explotaban, la violenta reacción metal-agua y el vapor de agua en expansión presionaron hacia arriba el agua sobre el núcleo, generando una onda de presión que impactó la parte superior del recipiente del reactor. La fuerza impactó la tapa del recipiente, provocando que agua y vapor salieran disparados por la parte superior. Este golpe de ariete extremo impulsó hacia arriba el blindaje superior, restos de placas de combustible, cinco tapones de blindaje sueltos, una brida de la boquilla y todo el recipiente del reactor. Una investigación posterior concluyó que el recipiente de 26 000 libras (12 000 kg) había saltado 9 pies 1 pulgada (2,77 m) en el aire antes de impactar contra el eje de transmisión de la grúa puente. El recipiente volvió a su posición original, dejando poca evidencia de esto excepto escombros dispersos. ^{[ 8 ] [ 9 ]} El chorro de agua y vapor derribó a dos operadores al suelo, matando a uno e hiriendo gravemente a otro. Uno de los tapones de protección sueltos en la parte superior del recipiente del reactor empaló al tercer hombre a través de la ingle y salió por su hombro, clavándolo al techo. ^{[ 9 ]} Las víctimas fueron los especialistas del Ejército John A. Byrnes (27 años) y Richard Leroy McKinley (22 años), y el electricista de construcción de primera clase (CE1) de los Seabees de la Armada Richard C. Legg (26 años). ^{[ 10 ]}    

Posteriormente se determinó que Byrnes (el operador del reactor) había levantado la barra y provocado la fuga; Legg (el supervisor de turno) se encontraba sobre la vasija del reactor y quedó empalado y clavado al techo; y McKinley, el aprendiz que estaba cerca, fue encontrado con vida por los rescatistas. Los tres hombres fallecieron a causa de las lesiones sufridas por el trauma físico; la radiación de la fuga nuclear no les habría dado ninguna posibilidad de sobrevivir.

Este fue el único incidente fatal en un reactor nuclear estadounidense, que destruyó completamente el reactor. Este suceso fue crucial para el desarrollo de la energía comercial, ya que los diseños posteriores impidieron que el núcleo alcanzara la criticidad con la extracción de una sola barra de combustible.

• PM-2A: 2 MW eléctricos, más calefacción. Camp Century , Groenlandia. ^{[ 11 ]} Criticidad inicial 3 de octubre de 1960. El primer reactor nuclear "portátil". Fue traído a Groenlandia en partes, ensamblado, operado, desmontado y enviado de regreso a los Estados Unidos. ^{[ 12 ]} El PM-2A en Camp Century fue diseñado por la American Locomotive Company para demostrar la capacidad de ensamblar una central nuclear a partir de componentes prefabricados en una ubicación remota del Ártico. El PM-2A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento. ^{[ 13 ]}

En 1961, tras la explosión de la central SL-1, el general Alvin Luedecke , director general de la AEC, impidió temporalmente la puesta en marcha del PM-2A hasta que se pudiera instalar un enclavamiento en la barra de control central. Si bien el enclavamiento podía ser operado por personal, era necesario notificar primero al general Luedecke. ^{[ 14 ]} El PM-2A era el único reactor, además del SL-1, que contaba con una barra de control central capaz de poner en marcha el reactor por sí solo.

El 8 de enero dimos instrucciones explícitas de que este reactor, que estaba apagado en ese momento, no se pondría en marcha hasta que hubiéramos revisado la situación. Fue necesario que emitiéramos instrucciones para modificar los mecanismos del PM-2A de manera que ninguna barra pudiera elevarse hasta un punto en el que pudiera producirse automáticamente la criticidad. ^{[ 14 ]}

El reactor PM-2A suministró energía con éxito a la central nuclear Camp Century durante tres años. El recipiente a presión también se utilizó para investigar la fragilización neutrónica en el acero al carbono. Esta central se clausuró entre 1963 y 1964. Sin embargo, a pesar del éxito del reactor, el Proyecto Iceworm nunca se puso en marcha y la central Camp Century fue posteriormente abandonada.

• ML-1 : primera turbina de gas de ciclo cerrado. Su criticidad inicial se registró el 30 de marzo de 1961. Diseñada para 300  kW, solo alcanzó los 140  kW. Su funcionamiento se limitó a unos pocos cientos de horas de prueba. La ML-1 fue diseñada por Aerojet General Corporation para probar un reactor integrado transportable mediante semirremolques militares, vagones plataforma ferroviarios y barcazas. Este reactor fue clausurado en 1965.

• PM-1: 1,25 MW eléctricos, más calefacción. Base de la Fuerza Aérea Sundance , Wyoming. Propiedad de la Fuerza Aérea, este reactor de agua a presión se utilizaba para alimentar una estación de radar. La criticidad inicial se alcanzó el 25 de febrero de 1962. El PM-1 fue diseñado por la compañía Martin y suministraba energía eléctrica al 731.er Escuadrón de Radar del Comando de Defensa Aérea de América del Norte (NORAD). Esta planta se cerró en 1968. El PM-1 operaba con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento. ^{[ 15 ]}

• PM-3A: 1,75 MW de energía eléctrica, además de calefacción y desalinización. Estación McMurdo , Antártida. ^{[ 16 ]} Propiedad de la Armada. Criticidad inicial: 3 de marzo de 1962, desmantelada en 1972. La PM-3A, ubicada en el estrecho de McMurdo, Antártida, fue diseñada por la compañía Martin para proporcionar energía eléctrica y calefacción por vapor a la base aérea naval en el estrecho de McMurdo. La PM-3A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento.

La PM-3A (Portátil, de Potencia Media, de Tercera Generación) fue una planta instalada para suministrar energía a la Base McMurdo en la Antártida. Entre 1970 y 1971, alcanzó un récord mundial de producción de energía. Fue una de las primeras centrales eléctricas terrestres en utilizar equipos de estado sólido. La PM-3A no era operada por el Ejército, sino que estaba bajo el mando del NAVFAC (Comando de Ingeniería de Instalaciones Navales), la división de energía terrestre de la Armada de los Estados Unidos. Aunque la mayoría del personal pertenecía a la Armada, la PM-3A era una base conjunta de las tres ramas de las Fuerzas Armadas. La planta se refrigeraba por aire, con condensadores y ventiladores que funcionaban con glicol. El calor residual también se utilizaba para la desalinización mediante destilación instantánea al vacío. El reactor estaba ubicado en tanques enterrados.

La planta sufrió multitud de problemas, entre ellos un incendio y una fuga de refrigerante. Fue clausurada en septiembre de 1972. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Tras su desmantelamiento, la planta fue desmantelada y transportada a Estados Unidos para su enterramiento. El suelo que rodeaba los tanques se había vuelto radiactivo, por lo que también fue retirado y transportado a la base naval de Port Hueneme, California, donde se incorporó al pavimento asfáltico.

• SM-1A: 2 MW eléctricos, más calefacción. Fort Greely, Alaska . Criticidad inicial: 13 de marzo de 1962. El SM-1A fue diseñado por ALCO Products y fue la primera instalación de campo desarrollada bajo el Programa de Energía Nuclear del Ejército. Este sitio fue seleccionado para desarrollar métodos de construcción en una ubicación remota del Ártico y estudiar su economía en comparación con los sistemas de fueloil en un área remota. Esta planta fue clausurada en 1972. El SM-1A operó con un enriquecimiento de uranio-235 del 93 por ciento. En 2022, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército adjudicó un contrato de primera etapa para desmantelar el SM-1A, ^{[ 19 ]} pero después de una apelación del contrato lo asignó a un contratista diferente en 2023. El costo total del desmantelamiento se estimó en 243 millones de dólares. ^{[ 20 ]}

• MH-1A : 10 MW eléctricos, más suministro de agua dulce a la base adyacente. Montado en el Sturgis , una barcaza (sin sistemas de propulsión) convertida de un barco Liberty , y amarrado en la Zona del Canal de Panamá . Criticidad inicial en Ft. Belvoir (en Gunston Cove, frente al río Potomac), 24 de enero de 1967. Fue la última de las ocho plantas en cesar permanentemente su operación. El MH-1A fue diseñado por Martin Marietta Corporation. Permaneció amarrado en el lago Gatún en el Canal de Panamá desde 1968 hasta 1977, cuando fue remolcado de regreso a Ft. Belvoir para su desmantelamiento. Este reactor utilizó uranio de bajo enriquecimiento (LEU) en el rango de 4 a 7 por ciento. Fue trasladado a la Flota de Reserva del Río James en 1978 para SAFSTOR . El MH-1A tenía un elaborado simulador alimentado por computadora analógica instalado en la División de Entrenamiento, USAERG, Ft. Belvoir. El simulador MH-1A fue adquirido por el Centro de Estudios Nucleares de la Universidad Estatal de Memphis a principios de la década de 1980, pero nunca fue restaurado ni puesto nuevamente en servicio operativo. Su desmantelamiento se completó en marzo de 2019. ^{[ 21 ]}

• MM-1: ~2,5 MW eléctrico, conceptualizado pero nunca construido. Concebido como el "Reactor Compacto Militar". Un reactor refrigerado por metal líquido montado sobre camión, con tiempos de arranque y parada más cortos. No requería blindaje terrestre ni zonas de exclusión para proteger a los operadores de la radiación. Su núcleo contenía la energía equivalente a más de 8 millones de libras de gasolina . Se preveía que tendría una mayor densidad de potencia; su potencia de salida significaba que, por primera vez, la planta de energía pesaría menos que un generador diésel de potencia comparable. Si bien inicialmente estaba destinado a alimentar bases y operaciones de campo, el programa se trasladó al "Concepto de Depósito de Energía" del Ejército para investigar la producción de combustibles sintéticos. El reactor y los remolques asociados producirían combustibles líquidos para tanques, camiones, vehículos blindados de transporte de personal y aeronaves, y reducirían drásticamente la vulnerable cadena de suministro logístico de petróleo. Los remolques asociados utilizarían procesos de conversión química para transformar la energía térmica residual del reactor en combustibles útiles, empleando elementos que se encuentran universalmente en el aire y el agua ( hidrógeno , oxígeno , nitrógeno y carbono ), produciendo potencialmente metanol , hidrógeno líquido y/o amoníaco .