ML-1

ML-1 fue un reactor nuclear experimental construido como parte del Programa de Energía Nuclear del Ejército de los Estados Unidos entre 1961 y 1965. Su objetivo era proporcionar energía nuclear montada en camiones que pudieran acompañar a las tropas de un lugar a otro y suministrar energía a centros de mando y comunicaciones, hospitales de evacuación, depósitos y sistemas de radar y armas. ^{[ 1 ] : 99}

A diferencia de los otros siete reactores de este programa, no utilizaba una turbina de vapor, sino un refrigerante de nitrógeno a 315 libras por pulgada cuadrada (2170 kPa) para accionar una turbina de gas de ciclo cerrado . Fue diseñado para producir 3,3 MW de _calor y 400 kW de potencia en el eje, con una temperatura de salida de 1200 °F (649 °C) . ^{[ 2 ]}    

Si bien el concepto de una turbina de gas de ciclo cerrado de nitrógeno era prometedor, el diseño no cumplió con las expectativas y fue abandonado con el cierre de ML-1 en 1965, tras varias modificaciones importantes y con tan solo unos cientos de horas de pruebas realizadas. Conceptos similares se han propuesto más recientemente como derivados del programa PBMR .

Un análisis económico de 1964 concluyó que el costo total de compra y operación del ML-1 durante un período de 10 años sería aproximadamente diez veces mayor que el de una planta diésel comparable a precios normales de combustible. ^{[ 3 ]}

El concepto básico de una turbina de gas de ciclo cerrado que utiliza nitrógeno, un gas relativamente inerte, en un circuito cerrado con una fuente de calor de fisión interpuesta entre las etapas de compresor y turbina de una turbina de gas era y sigue siendo muy sólido.

Por ello, la Comisión de Energía Atómica consideró que un reactor de este tipo podría satisfacer las necesidades del Ejército; el Ejército se mostró interesado y se inició el proceso de diseño y fabricación.

El diseño del ML-1 estuvo condicionado por los requisitos del cliente, es decir, el Ejército, que quería una turbina transportable por avión (de bajo peso y del tamaño de un contenedor de carga), lo que llevó a los ingenieros de Aerojet-General Nucleonics, el contratista principal, a tomar decisiones de diseño inusuales.

Se omitió el blindaje extenso en favor de una zona de exclusión de personal de 500 pies (150 m) durante el funcionamiento; se incorporaron dispositivos que mejoran la eficiencia, como recuperadores; se especificó el aislamiento para mantener los valores térmicos dentro de límites óptimos; se implementó un sistema de control complejo y un núcleo complejo; se diseñó una turbina de gas completamente nueva para la aplicación; y el fluido de trabajo, nitrógeno, se comprimió a 9 atmósferas estándar (910 kPa) .  

Las especificaciones de diseño lograron sus objetivos; la planta funcionó (en teoría); y era transportable para cumplir con los requisitos del Ejército.

El ML-1 se fabricó según las especificaciones, aunque posteriormente se descubrió que contenía materiales que no cumplían con dichas especificaciones (la aleación de acero inoxidable especificada para algunas de las tuberías, de grado 316L , tenía una composición insuficiente de cromo en varios puntos, lo que la hacía susceptible a la corrosión), si bien esto no resultó evidente de inmediato en el producto entregado.

La ML-1 comenzó a funcionar como central eléctrica el 21 de septiembre de 1962, produciendo solo unos pocos kilovatios de electricidad. Alcanzó su plena potencia por primera vez el 28 de febrero de 1963 ^{[ 1 ] : 100} . El 4 de marzo, tras la primera prueba de alta potencia de 100 horas, se descubrió que el gas refrigerante se estaba filtrando al agua del moderador. La central fue desmantelada y reconstruida, y volvió a estar operativa en la primavera de 1964. ^{[ 1 ] : 101}

El ML-1 funcionó (aunque nunca cumplió con las especificaciones, alcanzando solo una potencia máxima del 66% de la potencia eléctrica especificada), pero presentó numerosos problemas importantes durante su funcionamiento. Los apagados repentinos eran frecuentes, a menudo debido a lecturas erróneas de los sensores, mientras que los problemas mecánicos reales —con los componentes no nucleares del sistema— solían pasar desapercibidos hasta que se producían daños. Con razón o sin ella, llegó a ser considerado, en cierta medida, un producto defectuoso por los altos mandos del Ejército, y los recortes presupuestarios derivados de la guerra de Vietnam provocaron su desmantelamiento definitivo en 1965.

En un artículo de Atomic Insights de 1996, Rodney Adams argumenta que el diseño y la implementación del ML-1 fueron defectuosos debido a la decisión de construir una turbina de gas de nitrógeno de ciclo cerrado avanzada, altamente eficiente y fácilmente transportable antes de que se hubiera creado cualquier otra versión funcional del diseño. ^{[ 4 ]}

Adams opina que los diseñadores del ML-1 tomaron varias decisiones incorrectas, entre ellas, añadir un recuperador innecesario para mejorar la eficiencia, utilizar una fuente de calor de fisión de tubos de agua basada en calandria no probada en el "mundo real", utilizar nueve atmósferas de presión en la entrada del compresor que ahorraba espacio pero requería una turbina hecha a medida en lugar de una diseñada para presiones atmosféricas, colocar una lámina aislante dentro de la tubería de gas para mejorar la eficiencia (la lámina se rompió posteriormente y contaminó el circuito cerrado con sus partículas, causando problemas de desprendimiento a los ingenieros), y utilizar componentes hechos a medida y únicos en su tipo en lugar de utilizar turbinas comerciales probadas derivadas de aeronaves o de generación de energía. ^{[ 4 ]}

• Programa de Energía Nuclear del Ejército: Exposición virtual sobre reactores experimentales en la sede del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos.
• Informe de diseño del ML-1 (1960)
• Estudios de transportabilidad: Central nuclear ML-1 (1960)
• Prueba de potencia máxima y de resistencia limitada de la central nuclear ML-1 (1964)
• Informes trimestrales de progreso del programa de sistemas de reactores refrigerados por gas del Ejército (1963-1964)
• Reubicación del reactor ML-1 (1965), descripción y fotos del traslado del ML-1 desde su lugar de prueba a otro sitio cercano en un camión.
• Descripción e historia del programa ML-1, según la legislación que autoriza el programa de la Comisión de Energía Atómica (1966).
• Central nuclear móvil ML-1: un documental de la Comisión de Energía Atómica sobre la ML-1.
• Descripción de los objetivos y problemas de ML-1.