잠수함 핵반응로

잠수함 핵반응로는 원자력 잠수함의 동력원이다. 핵추진 방식은 산소를 소모하지 않으므로 공기로부터 완전히 독립적인 기동이 가능하다. 이는 배터리 충전을 위해 주기적으로 부상해야 하는 재래식 잠수함의 취약점을 극복하게 해준다.

핵반응로에서 생성되는 대량의 동력은 잠수함이 수중에서 고속으로 장기간 항해할 수 있도록 돕는다. 항속거리는 사실상 무제한에 가까우며, 작전 지속 시간은 승조원의 식량 보급이나 정비 주기 등 외부 요인에 의해서만 제한된다.

잠수함 원자로는 냉각재의 종류에 따라 크게 가압수형과 액체 금속 냉각 방식으로 나뉜다.

가압수형 원자로 (PWR)

가장 널리 사용되는 방식으로, 경수를 냉각재와 감속재로 사용한다. 신뢰성이 높고 운영이 용이하여 미국 해군을 비롯한 대부분의 국가에서 표준으로 채택하고 있다.

액체 금속 냉각 원자로

냉각재로 액체 납(Pb), 납-비스무트(Pb-Bi) 합금 또는 나트륨(Na)을 사용한다.

• 납 냉각 고속로(LFR): 구소련에서 잠수함 동력원으로 개발하여 1967년부터 1983년까지 운용했다. 고속중성자를 이용하며 높은 열효율을 가지나, 피복관 부식 방지 등의 기술적 난제가 존재한다.
• 나트륨 냉각 방식: 미국의 S2W 원자로 초기 설계에 검토되었으나, 작동상의 어려움으로 인해 가압수형으로 전환되었다.

S2W(Submarine platform Second generation core Westinghouse reactor)는 웨스팅하우스에서 개발한 미국 해군의 2세대 해군 원자로다.

• 역사: 1955년 진수된 미국 해군의 두 번째 핵잠수함 USS 씨울프(SSN-575)에 설치되었다.
• 성능: 약 13,400마력($10.0\text{MW}$)의 출력을 생성했다.
• 설계 변경: 초기에는 나트륨 냉각 시스템을 채택했으나, 이후 신뢰성이 높은 가압수형(PWR)으로 전환되었다. 이는 초기 핵잠수함 기술 발전 과정에서 가압수형 원자로의 우수성을 입증하는 계기가 되었다.

원자력 추진은 1960년 미 해군의 트리톤(Triton)호가 수상 항해 없이 잠항만으로 세계 일주를 성공하며 그 성능을 입증했다. 그러나 핵기술의 높은 비용과 고농축 연료 확보 문제로 인해 소수의 군사 강국만이 이를 운용하고 있다.