¿Cuánto uranio usan los submarinos nucleares?

No hay datos oficiales que haya visto, pero hay partes y piezas aquí y allá. Creo que los fragmentos y las especulaciones no se clasifican, pero recopilar toda la información en un solo lugar plantea preocupaciones. Creo que la respuesta de Steve está cerca. Aquí hay alguna información disponible.

-US submarinos tienen un motor. Los submarinos soviéticos suelen tener dos.

-La potencia del reactor es de mínimo 200 MW.

-El combustible es uranio altamente enriquecido, 90% a 96% de enriquecimiento y suficiente para que dure los 25 años de vida útil mínima del submarino. En otras palabras, a diferencia de otros reactores, los motores secundarios nunca necesitan repostar.

-Dado que a diferencia de otros reactores, hay muy poco U238, hay poca reproducción y el combustible realmente se quema y queda menos con el tiempo.

-Los submarinos son ineficientes en el uso de combustible. Se agrega veneno quemable para el control de reactividad. Hay muchas más barras de control por unidad de peso, ya que el alto enriquecimiento actúa más como una bomba y menos como un reactor. Es difícil especular sin especificaciones reales y códigos de teoría de reactores en funcionamiento, pero supongo que el 20% de la quema no produce energía útil.

-Fission genera un promedio de 200 Mev por evento. Entonces U235 completamente fisionado produce 1,92E13 Julios / mol o 8.2E10 Julios / gramo. Finalmente eso es 2.60 MW-años por kilogramo.

-Divide entre 0,95 (95% de enriquecimiento) y 0,8 (20% de pérdidas) y obtienes 3,42 kilogramos de fisión por año por cada MWt. Un reactor de 300 MWt quemará 1.02 toneladas métricas de combustible por año. En 25 años, serán 25 toneladas métricas y aún debería tener suficiente para tener un reactor de trabajo crítico, por lo que el reactor probablemente tenga al menos 50 toneladas métricas.

Esto puede parecer demasiado grande para un submarino típico. La densidad y la composición exacta del combustible son secretas, pero se especula que el combustible es una aleación de circonio-uranio para proporcionar retroalimentación de temperatura negativa y seguridad pasiva. Entonces, la densidad es probablemente de alrededor de 15 toneladas por m3. En total, esto generará 3 metros cúbicos de combustible sin contar el revestimiento y el volumen del moderador. Espero que no haya errores matemáticos. Avísame si me falta algo aquí.

Qué pregunta tan compleja. Dudo que alguien pueda o esté dispuesto a divulgar la información.

Además, los parámetros de diseño son una cosa en el diseño de reactores nucleares. Cuánta potencia se necesita frente a cuánta masa se requiere para que el reactor sea crítico frente a los requisitos de espacio.

La mejor pregunta es, ¿cuánto dura un trozo de cuerda?

Se supone que los subreactores modernos duran la vida de diseño del barco.

La fisión de 1 gramo de uranio debería generar alrededor de 20 megavatios-hora de calor. La conversión de calor en movimiento útil o electricidad es aproximadamente ⅓ eficiente, y probablemente la mitad o menos del uranio en el núcleo puede ser fisionada durante su vida. Entonces, tal vez algo así como 3MWh por gramo de metal pesado en el núcleo.