miniatura|Quan el vaixell de propulsió nuclear 50 Let Pobedy va entrar en servei el 2007, es va convertir en el trencagel més gran del món. La propulsió nuclear marina és la propulsió d'un vaixell o submarí amb calor proporcionada per un reactor nuclear. La central elèctrica escalfa aigua per produir vapor per a una turbina que s'utilitza per fer girar l'hèlix del vaixell a través d'una caixa de canvis o a través d'un generador elèctric i un motor. La propulsió nuclear s'utilitza principalment en vaixells de guerra navals com ara submarins nuclears i superportaavions. S'ha construït un petit nombre de vaixells nuclears civils experimentals.
En comparació amb els vaixells que funcionen amb petroli o carbó, la propulsió nuclear ofereix l'avantatge d'intervals de funcionament molt llargs abans del reabastecimiento. Tot el combustible està contingut dins del reactor nuclear, de manera que no ocupa espai de càrrega ni subministraments, ni tampoc espai ocupat per xemeneies d'escapament o preses d'aire de combustió. El baix cost del combustible es veu compensat pels elevats costos operatius i la inversió en infraestructura, de manera que gairebé tots els vaixells de propulsió nuclear són militars.
Centrals elèctriques Funcionament bàsic d'un vaixell o submarí de guerra La majoria dels reactors nuclears navals són del tipus d'aigua a pressió, amb l'excepció d'uns quants intents en l'ús de reactors refrigerats per sodi líquid. Un circuit d'aigua primari transfereix la calor generada per la fissió nuclear en el combustible a un generador de vapor; aquesta aigua es manté sota pressió perquè no bulli. Aquest circuit funciona a una temperatura d'uns . Qualsevol contaminació radioactiva a l'aigua primària està confinada. L'aigua es fa circular per bombes; a nivells de potència més baixos, els reactors dissenyats per a submarins poden dependre de la circulació natural de l'aigua per reduir el soroll generat per les bombes.
L'aigua calenta del reactor escalfa un circuit d'aigua separat al generador de vapor. Aquesta aigua es converteix en vapor i passa a través d'assecadors de vapor en el seu camí cap a la turbina de vapor. El vapor gastat a baixa pressió passa per un condensador refredat per aigua de mar i torna a la forma líquida. L'aigua es bomba de nou al generador de vapor i continua el cicle. Qualsevol aigua perduda en el procés es pot compensar amb aigua de mar dessalinitzada afegida a l'aigua d'alimentació del generador de vapor.Viren Chopra, Rob Houston (ed), DK Eyewitness Books: Transportation, Penguin, 2012, page 60
A la turbina, el vapor s'expandeix i redueix la seva pressió a mesura que imparteix energia a les pales giratòries de la turbina. Hi pot haver moltes etapes de pales giratòries i àleps guia fixos. L'eix de sortida de la turbina pot estar connectat a una caixa de canvis per reduir la velocitat de rotació i, a continuació, un eix es connecta a les hèlixs del vaixell. En una altra forma de sistema d'accionament, la turbina fa girar un generador elèctric i l'energia elèctrica produïda s'alimenta a un o més motors d'accionament per a les hèlixs del vaixell. Les marines russa, estatunidenca i britànica depenen de la propulsió directa amb turbines de vapor, mentre que els vaixells francesos i xinesos utilitzen la turbina per generar electricitat per a la propulsió (transmissió turboelèctrica).
Alguns submarins nuclears tenen un sol reactor, però els submarins russos en tenen dos, i també ho tenia . La majoria dels portaavions americans funcionen amb dos reactors, però en tenia vuit. La majoria dels reactors marins són del tipus d'aigua pressuritzada, tot i que les marines nord-americana i soviètica han dissenyat vaixells de guerra propulsats per reactors refrigerats per metall líquid.
Diferències amb les centrals elèctriques terrestres Els reactors de tipus marí difereixen dels reactors elèctrics comercials terrestres en diversos aspectes.
Mentre que els reactors terrestres de les centrals nuclears produeixen fins a uns 1600 megawatts de potència elèctrica neta (la capacitat nominal de l'EPR), un reactor de propulsió marina típic no produeix més d'uns pocs centenars de megawatts. Alguns reactors modulars petits (SMR) són similars als reactors de propulsió marina en capacitat i algunes consideracions de disseny i, per tant, la propulsió marina nuclear (ja sigui civil o militar) de vegades es proposa com un nínxol de mercat addicional per als SMR. A diferència de les aplicacions terrestres, on centenars d'hectàrees poden ser ocupades per instal·lacions com la central nuclear de Bruce, al mar els límits d'espai reduït dicten que un reactor marí ha de ser físicament petit, de manera que ha de generar una potència més alta per unitat d'espai. Això significa que els seus components estan subjectes a tensions més grans que els d'un reactor terrestre. Els seus sistemes mecànics han de funcionar perfectament en les condicions adverses que es troben al mar, incloses les vibracions i el balanceig d'un vaixell que opera en mar agitada. Els mecanismes d'aturada del reactor no poden confiar en la gravetat per deixar caure les barres de control al seu lloc com en un reactor terrestre que sempre roman dret. La corrosió de l'aigua salada és un problema addicional que complica el manteniment. miniatura|Un element de combustible nuclear per al vaixell de càrrega . L'element conté quatre feixos de 41 barres de combustible. L'òxid d'urani està enriquit fins a un 4,2 i un 4,6 per cent d'U-235. Com que el nucli d'un reactor marí és molt més petit que el d'un reactor de potència, la probabilitat que un neutró intersecti amb un nucli fissionable abans d'escapar cap al blindatge és molt menor. Per tant, el combustible sol estar més enriquit (és a dir, conté una concentració més alta de 235U enfront de 238U) que el que s'utilitza en una central nuclear terrestre, cosa que augmenta la probabilitat de fissió fins al nivell on es pot produir una reacció sostinguda. Alguns reactors marins funcionen amb urani relativament poc enriquit, cosa que requereix un reabasteciment més freqüent. D'altres funcionen amb urani altament enriquit, que varia des del 20% de 235U fins al més del 96% de 235U que es troba als submarins dels EUA, en què el nucli més petit resultant és més silenciós en funcionament (un gran avantatge per a un submarí). L'ús de combustible més enriquit també augmenta la densitat de potència del reactor i allarga la vida útil de la càrrega de combustible nuclear, però és més car i representa un risc més gran per a la proliferació nuclear que el combustible menys enriquit.
Una planta de propulsió nuclear marina ha d'estar dissenyada per ser altament fiable i autosuficient, requerint un manteniment i reparacions mínims, que poden haver-se de dur a terme a molts milers de quilòmetres del seu port d'origen. Una de les dificultats tècniques en el disseny d'elements combustibles per a un reactor nuclear marítim és la creació d'elements combustibles que suportin una gran quantitat de danys per radiació. Els elements combustibles es poden esquerdar amb el temps i es poden formar bombolles de gas. El combustible utilitzat en els reactors marins és un aliatge de metall i zirconi en lloc de la ceràmica UO2 (diòxid d'urani) que s'utilitza sovint en els reactors terrestres. Els reactors marins estan dissenyats per a una llarga vida útil del nucli, afavorida per l'enriquiment relativament alt de l'urani i per la incorporació d'un "verí combustible" en els elements combustibles, que s'esgota lentament a mesura que els elements combustibles envelleixen i es tornen menys reactius. La dissipació gradual del "verí nuclear" augmenta la reactivitat del nucli per compensar la disminució de la reactivitat dels elements combustibles envellits, allargant així la vida útil del combustible. El recipient de pressió compacte del reactor està proveït d'un escut de neutrons intern, que redueix els danys a l'acer pel bombardeig constant de neutrons.
Dissenys futurs Rússia va construir una central nuclear flotant per als seus territoris de l'Extrem Orient. El disseny té dues unitats de 35 MWe basades en el reactor KLT-40 utilitzat en trencaglaços (amb reabasteciment cada quatre anys). Alguns vaixells de l'armada russa s'han utilitzat per subministrar electricitat per a ús domèstic i industrial en ciutats remotes de l'Extrem Orient i Sibèria.
El 2010, Lloyd's Register investigava la possibilitat de la propulsió marina nuclear civil i reescrivia els esborranys de les normes (vegeu el text a Vaixells mercants)..
Vaixells nuclears militars miniatura|A més dels portaavions de propulsió nuclear, els Estats Units van operar creuers de propulsió nuclear. El 1990, hi havia més reactors nuclears que alimentaven vaixells (principalment militars) que centrals elèctriques comercials que generaven energia elèctrica a tot el món.
Sota la direcció del capità de l'Armada dels Estats Units (més tard almirall) Hyman G. Rickover, el disseny, desenvolupament i producció de plantes de propulsió nuclear marina van començar als Estats Units a la dècada de 1940. El primer prototip de reactor naval es va construir i provar a la Instal·lació de Reactors Navals de l'Estació Nacional de Proves de Reactors a Idaho (ara anomenada Laboratori Nacional d'Idaho) el 1953.
Submarins miniatura|El de propulsió nuclear torna a Toulon, el seu port d'origen, després de la Missió Héraclès El primer submarí nuclear, , fet a la mar el 1955 (SS era un símbol tradicional de classificació del buc per als submarins nord-americans, mentre que SSN denotava el primer submarí "nuclear").
La Unió Soviètica també va desenvolupar submarins nuclears. Els primers tipus desenvolupats van ser el Projecte 627, designada per l'OTAN, amb dos reactors refrigerats per aigua, el primer dels quals, el K-3 Leninsky Komsomol, va estar en marxa amb energia nuclear el 1958.
Portaavions Els Estats Units, Rússia i França han construït portaavions nuclears.
Destructors i creuers miniatura|El vaixell insígnia rus Pyotr Veliky La classe Kirov, designació soviètica "Projecte 1144 Orlan" (àguila marina), és una classe de creuers de míssils guiats de propulsió nuclear de l'Armada Soviètica i l'Armada Russa, els vaixells de guerra de combat de superfície més grans i pesants (és a dir, no un portaavions, un vaixell d'assalt amfibi o un submarí) en funcionament al món.
La Marina dels Estats Units en un moment donat tenia creuers de propulsió nuclear com a part de la seva flota. El primer vaixell d'aquest tipus va ser l'USS Long Beach (CGN-9). Comissionat el 1961, va ser el primer vaixell de combat de superfície amb propulsió nuclear del món. Va ser seguit un any més tard per l'USS Bainbridge (DLGN-25). Mentre que el Long Beach va ser dissenyat i construït com a creuer, el Bainbridge va començar la seva vida com a fragata, tot i que en aquell moment la Marina utilitzava el codi de buc "DLGN" per a "líder de destructors, míssil guiat, nuclear".
Vaixells de comunicació i comandament miniatura|Vaixell de comandament i comunicacions SSV-33 Ural L'SSV-33 Ural ( ССВ-33 Урал; nom comercial de l'OTAN: Kapusta [en rus, "col"]) va ser un vaixell de comandament i control operat per la Marina Soviètica. El buc SSV-33 es derivava del dels KirovKirov amb propulsió nuclear marina. L'SSV-33 va servir en funcions d'intel·ligència electrònica, seguiment de míssils, seguiment espacial i retransmissió de comunicacions. A causa dels elevats costos operatius, l'SSV-33 va ser emmagatzemat.
UUV d'energia nuclear