原子力 潜水艦 | タイトル２
本文２
原子力 潜水艦 | 原子力潜水艦とは
原子力潜水艦とは、推進動力に原子力を使用するものであり、原子炉を熱源として高温高圧の水蒸気を発生させ、水蒸気で蒸気タービンを駆動することによって、スクリューを回し、推進力を得ているものです。原子炉の核燃料棒の交換は数年から十数年に一度でいいため、燃料切れの心配はほとんどなく、水中では蓄電池を動力とする在来動力の通常型潜水艦と異なり、潜航中でも動力の供給に制約が生じません。通常型潜水艦は、充電のために定期的に浅深度を航走してシュノーケルから酸素を取り入れ、内燃機関で発電機を動かさなければなりません。通常の潜水航行では充電したバッテリーとモーターしか使えないため、バッテリーを消耗すると潜水航行できなくなります（連続潜航時間の制約）。また、内燃機関の燃料が尽きればそれ以上の航海は不可能である（連続航海日数の制約）。一方、原子力潜水艦では、上記のような特徴から、これらの連続潜航時間および連続航海日数問題は生じず、これらの制約から原理的に自由になることが出来ます。さらに、乗員に必要な酸素についても豊富な電力で海水を電気分解することにより、容易に作り出すことができるため、わざわざ浮上して空気を取り入れる必要もありません。 通常型潜水艦の連続潜航時間および連続航海期間を延長する努力は長年にわたって行われてきましたが、単に「潜ることができる艦 (submersible ship)」ではなく「潜ることが専門の艦」、すなわち潜航状態を常態とする艦が達成されたのは、上述の点を生かした原子力潜水艦が登場してからのことであります。もちろん、連続航海日数の大幅な延長が可能になったとはいえ、乗員の心身の健康、食料、整備などの問題があるので、実際には2ヶ月程度の潜航しか行わないですが、通常型に比べ制約はきわめて小さくなったと言ってよいです。 また、原子力の導入は、潜水艦の水中機動の自由度を大きく増したことも指摘される。潜航中の通常動力潜水艦の動力は蓄電池に蓄えられた電力のみで、これによる水中速力は20数ノットが限界であり、またその速度で航行した場合にはごく短時間で動力（蓄電池）を使い切ってしまいます。しかし、原子力潜水艦の場合、大きな熱出力を連続して取り出せるため、常時最高速度近くでの航行が可能で、溶融金属冷却原子炉を採用したロシアのアルファ級攻撃型原潜などは最高速度は40ノットを超えるといわれています。もっとも実際には、高速航行は騒音発生の原因となり、脆弱性（被探知）のもととなるので、それほど頻繁に行われるものではありません。 逆に原子力潜水艦の欠点としては、通常動力の潜水艦に比べ静粛性が劣ることです。高速回転する蒸気タービンの軸出力で低回転のスクリューを回すため、減速ギヤを介在させる必要があり、この減速ギヤが大きな騒音発生源となります。また、原子炉作動中は、冷却水循環ポンプを常時動かしておかねばならないので、ポンプも大きな騒音発生源となっています。 こうした弱点を克服するため、蒸気タービンで発電機を動かし、電動モーターでスクリューを駆動する原子力ターボ・エレクトリック方式による推進システムが採用された例がいくつかあります。例えば、フランス海軍の原子力潜水艦はすべてこの方式を採用しており、他にもアメリカ海軍が2度試用しています。ただ、この方式は、蒸気タービン方式（ギアド・タービン方式）に比べて効率・整備性が悪く、水中速力も劣ります。そのため、この方式を常用するのは、現在ではフランス海軍のみに留まっています。 この他に開発・運用に非常に費用がかかる、用途廃止となったあとの原子炉・核燃料の処理の問題、メルトダウンの危険性などが挙げられます。このため最新の原子力潜水艦では、低出力時には冷却材の自然循環のみによる運転が可能になっており、ポンプの運転が不用になっている他、高濃縮ウランを用いた燃料棒を使用し、燃料棒の寿命を艦のライフサイクルと等しくして、艦の運用中の燃料交換を不用にし、稼動率の向上と放射性廃棄物の減少を図っています。
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