ML-1

Schéma simplifié du ML-1

Le concept de base d'une turbine à gaz à cycle fermé utilisant de l'azote (un gaz relativement inerte), avec une source de chaleur à fission nucléaire interposée entre le compresseur et la turbine à gaz, était, et reste encore, très convaincant.

Ainsi, le Commission de l'énergie atomique américaine a réalisé qu'un tel réacteur pourrait répondre aux besoins de l'armée. L'armée étant intéressée, le processus de conception et de fabrication avait pu commencer.

La conception du ML-1 était motivée par les exigences du client (l'armée américaine) qui souhaitait une turbine transportable par avion (ayant un poids faible et étant de la taille d'un conteneur de fret). Cette contrainte avait conduit les ingénieurs d'Aerojet-General Nucleonics, l'entrepreneur principal du projet, à faire des choix de conception inhabituels.

Le concept ne comportait pas de blindage encombrant, mais nécessitait une zone d'exclusion du personnel de 150 m durant son fonctionnement. Il incorporait des dispositifs d'amélioration de l'efficacité, tels que des récupérateurs. L'isolation avait été spécifiée pour permettre de maintenir les valeurs thermiques dans les limites optimales. Un système de contrôle sophistiqué et un cœur complexe avaient été mis en place. Une toute nouvelle turbine à gaz avait été conçue pour l'application. Le fluide fournissant le travail mécanique, l'azote, était comprimé à 9 fois la pression atmosphérique (910 kPa).

La spécification du concept avait atteint ses objectifs : la centrale fonctionnait (sur le papier) et elle était transportable conformément aux exigences de l'armée.

Le ML-1 avait ensuite été fabriqué conformément aux spécifications, bien que l'on ait découvert plus tard que certains matériaux non conformes étaient présents (l'alliage d'acier inoxydable spécifié pour certaines tuyauteries, de nuance 316L, avait une composition insuffisante en chrome en plusieurs endroits, ce qui le rendait sensible à la corrosion ) même si cela n'était pas immédiatement apparent dans le produit livré.

Le ML-1 a fonctionné comme centrale électrique pour la première fois le 21 septembre 1962, ne produisant que quelques kilowatts d'électricité. Il a atteint sa pleine puissance le 28 février 1963[1]. Le 4 mars, après le premier essai de 100 heures à pleine puissance, on a découvert que du gaz de refroidissement fuyait dans l'eau du modérateur. La centrale a alors été démontée et reconstruite, puis remise en service au printemps 1964[1].

Le ML-1 a fonctionné (quoique jamais comme spécifié, n'atteignant qu'une puissance de pointe de 66% de la puissance électrique prévue), mais il a rencontré de nombreux problèmes majeurs tout au long de sa route. Des arrêts soudains étaient monnaie courante, souvent dus à des lectures de capteurs erronées, tandis que les vrais problèmes mécaniques, ceux concernant les composants non nucléaires du système, n'étaient souvent pas détectés avant que des dommages importants ne se produise. A tort ou à raison, des hauts gradés de l'armée en sont venus à le considérer comme un « citron », et les coupes budgétaires dues à la guerre du Vietnam ont définitivement mis fin au projet en 1965.

Adams[4] fait valoir que la conception et la mise en œuvre du ML-1 étaient défectueuses en raison de la décision de construire une turbine à gaz à cycle fermé utilisant de l'azote, qui était très évolué, hautement efficace et facilement transportable, avant même la création de toute autre version fonctionnelle du concept.

Adams estime que les concepteurs du ML-1 ont pris plusieurs décisions incorrectes[4] :

• L'ajout d'un récupérateur inutile, juste pour améliorer l'efficacité.
• L'utilisation d'une source de chaleur par fission à tube d'eau basée sur une calandre qui n'était pas encore éprouvée dans le « monde réel ».
• L'utilisation d'une pression de neuf atmosphères à l'entrée du compresseur, ce qui économisait de l'espace mais nécessitait une turbine sur mesure plutôt qu'une turbine conçue pour les pressions atmosphériques.
• L'ajout d'une feuille isolante dans la tuyauterie de gaz pour améliorer l'efficacité (la feuille s'est ensuite cassée et a contaminé la boucle fermée avec ses débris, causant des problèmes de décontamination pour les ingénieurs).
• L'utilisation de composants uniques et de conception toute nouvelle au lieu d'utiliser des aéronefs éprouvés dans le commerce ou des turbines dérivées de la production d'énergie.

• Programme d'énergie nucléaire de l'armée - Exposition virtuelle sur les réacteurs expérimentaux au quartier général de l'US Army Corps of Engineers
• Le rapport de conception du ML-1 (1960)
• Etudes de transportabilité : centrale nucléaire ML-1 (1960)
• Essai à pleine puissance et endurance limitée de la centrale nucléaire ML-1 (1964)
• Rapports d'avancement trimestriels du programme Army Gas-Cooled Reactor Systems (1963-1964)
• Relocalisation du réacteur ML-1 (1965), description et photos du déplacement du ML-1 de son emplacement d'essai vers un autre site proche sur un camion
• Description et histoire du programme ML-1, extrait de l'Atomic Energy Commission Authorizing Legislation (1966)
• Centrale nucléaire mobile ML-1 : un documentaire de la Commission de l'énergie atomique sur le ML-1
• Exposé des objectifs et des problèmes du ML-1 .