Submarinos de Propulsão Nuclear *198

O submarino tem como sua principal característica a capacidade de operar incógnito, ou seja, é muito difícil saber se ele está ali ou não. Quanto menos ele aparecer, mais presente se fará nos cenários onde sua presença for provável, pois esta simples possibilidade pode fazer frotas inteiras ficarem restritas a suas bases, mesmo não estando fisicamente presente e deixando a dúvida ao adversário. O conflito das Falklands/Malvinas confirmou este pressuposto, mesmo eles tendo se mostrado presentes com o afundamento do ARA Gen Belgrano, concluindo-se que as operações britânicas teriam sido mais difíceis sem a sua contribuição para o controle de área. O controle de área marítima pressupõe superioridade e, para assegurá-la, a contribuição do submarino é complementar à dos navios, aviões e helicópteros (voando de terra ou embarcados). Ela se manifesta através do emprego do submarino contra navios de superfície e na proteção contra outros submarinos que tentem burlar este controle. Sob certas circunstâncias, o papel do submarino no controle de área pode crescer, sem prescindir dos navios e das aeronaves, principalmente se o adversário dispuser de aviação (contra a qual o submarino é útil apenas para detecção e alarme). No conflito de 1982 no Atlântico Sul, os submarinos ingleses induziram a esquadra argentina a ficar em suas bases (após o afundamento do Cruzador Belgrano, episódio de disputa pelo controle); entretanto, a supremacia naval assim obtida não teria bastado: o que permitiu a retomada das ilhas foi a capacidade da força de superfície e aeronaval inglesa de operar na área, a despeito do tenaz e contundente esforço aéreo argentino.

Deixando de lado o lançamento de mísseis nucleares, que é a capacidade submarina mais comumente divulgada, o submarino é útil para a projeção sobre terra como vetor de pequenas incursões, facilitadas por sua discrição, e como instrumento auxiliar ou complementar para o controle da área onde deve ocorrer a projeção. Na tarefa de negar ao inimigo o uso de área marítima, a discrição do submarino o faz uma ferramenta de primeira grandeza, juntamente com a aviação baseada em terra, esta apenas podendo operar quando a área de operações está ao alcance de suas bases aéreas. Essa capacidade do submarino constitui um problema às maiores potências navais, que o sentem como ameaça real quando operando contra potências menores. Já no início do século passado, um primeiro-ministro inglês advertia que a Inglaterra não devia contribuir para o desenvolvimento do submarino, que poderia vir a pôr em risco a predominância inglesa nos mares - como pôs nas Primeira e Segunda Guerras Mundiais. Neste entender, aos países de menor expressão caberia apenas uma estratégia naval defensiva e costeira e, como os submarinos são úteis para finalidades mais amplas, poderiam até comprometer o tranquilo predomínio naval dos poderosos (no caso o Reino Unido), de forma que é natural que se sentissem contrariados por vê-los prestigiados nos programas navais das nações menos poderosas. Voltando ao exemplo do conflito das Falklands/Malvinas: a Inglaterra teria enfrentado graves dificuldades se a Argentina dispusesse de uns poucos submarinos modernos que, com a aviação voando do continente, haveriam de criar severa ameaça para os navios-aeródromo e transportes de tropa no teatro próximo às ilhas. A preponderância inglesa talvez acabasse por prevalecer, pois a Argentina não poderia disputar o controle da área em virtude da ameaça dos submarinos ingleses, mas o patamar de risco e o custo do sucesso teriam sido mais altos.

De propulsão convencional ou nuclear, o acima exposto é verdadeiro à medida que ambos contam com a característica de operar incógnitos, embora em níveis distintos. Um submarino convencional é muito discreto quando operando apenas com seus motores elétricos usando a energia de suas baterias, mas essa discrição é comprometida quando ele navega na superfície ou próximo dela para que seu snorquel possa aspirar ar atmosférico e recarregar estas baterias com o giro de motores diesel, poupando sua energia armazenada para as situações táticas de interação com o adversário. Assim, embora o submarino convencional possa ser muito mais discreto que o nuclear por curtos períodos, este é mais discreto no cômputo geral, porque independe da atmosfera. A superioridade do submarino de propulsão nuclear se mostra quando se analisa a autonomia e velocidade máxima, onde se mostra capaz de alcançar áreas distantes com rapidez e nela executar patrulha extensa, graças à alta velocidade que pode manter por longos períodos. Essa vantagem também existe no cenário tático, pois o nuclear assume posição de ataque e se evade da reação com maior rapidez do que o convencional, que está sujeito à limitação das baterias. Foi a mobilidade dos submarinos nucleares que permitiu aos ingleses a rápida implementação e a eficiente manutenção da zona de exclusão no teatro das Falklands/Malvinas, com poucos submarinos (4 supostamente). Outro fator a considerar é que o submarino nuclear pode operar por longo tempo, já que o combustível é inesgotável, sob a perspectiva prática operacional. Sua autonomia é limitada apenas pela resistência das tripulações e pela capacidade de transportar gêneros e pelo consumo de armas, enquanto que a do convencional é limitada pela capacidade e pelo consumo de combustível. Deduz-se, pois, que embora o submarino convencional continue útil para negar o uso do mar, é evidente que o submarino nuclear é vocacionado para ir mais longe, patrulhar áreas maiores e por mais tempo. O submarino convencional supera o nuclear apenas na discrição, enquanto propulsado por suas baterias, mas isso só é possível por tempo relativamente curto, tão mais curto quanto maior tiver que ser a velocidade usada. É de se esperar que o aperfeiçoamento das máquinas do submarino nuclear venha a reduzir até mesmo esta vantagem do convencional.

Para impedir que navios adversários se aproximem do litoral e águas costeiras (defesa da fronteira marítima), a melhor solução seria o controle da área por navios, aviões voando de terra e, complementarmente, por uns poucos submarinos convencionais. Entretanto, se for conveniente aprofundar a defesa para maiores distâncias do litoral, o submarino nuclear se torna mais interessante. Ele será tanto melhor do que o convencional para esse propósito, quanto mais distante (e mais extensa) for a área onde se deseja estabelecer esta influência por submarinos. Para dificultar a navegação adversária em águas distantes (negar o uso do mar), os submarinos nucleares, cuja excelente mobilidade lhe permite implementar patrulha distante e extensa, são mais adequados, com um número de submarinos menor do que seria necessário para implementá-la com os convencionais. Note-se que em ambos os casos o submarino nuclear apresenta uma vantagem adicional provida por sua mobilidade privilegiada: sua movimentação para a área de patrulha e seus movimentos podem ser mantidos mais facilmente em sigilo, já que a propulsão nuclear lhe permite independer da atmosfera e manter total anonimato. Retornando ao exemplo relativo às Falklands/Malvinas: como foi dito acima, com uns poucos bons submarinos convencionais, a Argentina poderia ter produzido graves dificuldades em torno das ilhas (área razoavelmente restrita e próxima). Entretanto, se a Argentina tivesse contado com 2 ou 3 unidades nucleares, o problema inglês seria maior porque a ameaça argentina se estenderia das proximidades da base de Ascensão até as ilhas em disputa (principalmente se a Argentina dispusesse de esclarecimento aéreo para orientar os submarinos). Esse exemplo elucida o valor do submarino nuclear como instrumento de defesa distante, num quadro de confronto com potências melhor preparadas.

Considerando o aspecto mais estratégico e a operação de esquadras de primeira linha como a US Navy, os submarinos de ataque propulsados por energia nuclear (SSN) são excelentes vetores de projeção de força. Eles exercem o controle do mar em apoio a grupos de ataque de superfície, escoltam submarinos de mísseis balísticos e negam acesso a grupos de batalha inimigos em zonas de interesse. Um SSN normalmente precisa apenas atracar para suprir provisões e armas, realizar reparos e manutenção e mudar a tripulação. Além da resistência prolongada, a energia nuclear fornece ao SSN uma velocidade submersa sustentada de mais de 30 nós. Isso se traduz em mobilidade oculta e de longo alcance, que supera as unidades de superfície no inventário de qualquer marinha que não os possui. Os SSKs (submarinos não nucleares) não têm velocidade estratégica, mas o tamanho de um SSN limita implantações efetivas nos litorais e estuários, e seu tamanho o torna menos furtivo, aumentando a probabilidade de detecção. Portanto, existem missões operacionais para as quais os SSNs não são adequados. O deslocamento de mais de 7.000 toneladas da classe Virginia da US Navy e da classe Astute do Royal Navy provavelmente os torna muito longos e muito altos da quilha ao periscópio para operar efetivamente em águas rasas. Embora a classe Barracuda francesa seja menor, estas unidades ainda não são particularmente adequados para operações em zonas litorâneas, em comparação com SSKs menores e de baixa assinatura. Por outro lado, devido à falta de mobilidade, os SSKs não são adequados para apoiar forças de superfície em movimento rápido. Uma velocidade sustentável de menos de 10 nós, torna um SSK vulnerável à detecção enquanto respira para recarregar suas baterias.

Mesmos com os avanços na tecnologia de sonar, a detecção e direcionamento de submarinos em águas confinadas e rasas, onde salinidade variável e zonas térmicas estão presentes, permanece extremamente difícil. Nessas águas litorâneas, os submarinos convencionais são encarregados de coleta de informações, vigilância e reconhecimento (ISR). Eles realizam a proteção de rotas, pontos de estrangulamento e portos. Também são adequados para operações precursoras - isto é, para "preparar um espaço de batalha antes das operações principais ". Sua primeira tarefa é "pesquisar a área, identificar ameaçasm, explorar e avaliar o meio ambiente". Embora perfeitamente adequado para um papel de ISR em águas costeiras, uma vez que as operações hostis iniciam, o submarino convencional moderno pode facilmente se tornar uma plataforma letal de armas, seja como caçador-assassino ou em apoio a um grupo de batalha. Operar um submarino a menos de 2 nós, apenas à metros acima do fundo do mar irregular ou com um fundo não detectado por um período prolongado, são as tarefas mais adequadas para um SSK. Não obstante os avanços feitos em ladrilhos anecóicos e os benefícios do ruído ambiente presentes em águas rasas, a assinatura acústica do reator nuclear de um SSN e suas aparências associadas raramente serão ocultadas. A assinatura infravermelha de um reator nuclear é detectável em quase todos os estados de mar devido à estrutura térmica dos padrões de ondas. Perto do fundo do oceano, a entrada de água de resfriamento nos SSNs está propensa à injestão de contaminantes. Por outro lado, os submarinos convencionais atuais são extremamente silenciosos, com assinaturas magnéticas e infravermelha muito baixas. Quando alimentados por baterias de íon de lítio e propulsão AIP, esses submarinos podem operar em estado de silêncio de patrulha ou permanecer no fundo do mar por várias semanas sem vir a superfície para ligar seus motores diesel e renovar o ar.

A Propulsão Nuclear

Um navio ou submarino movido a energia nuclear usa um reator nuclear para gerar calor. O calor provém da fissão do combustível nuclear contido no reator. Como este processo também produz radiação, é necessário que o reator esteja envolto em uma armadura capaz de bloqueá-la e proteger a tripulação. Os componentes de um reator (usina) são feitos de aço de alta resistência, trocadores de calor (gerador de vapor) e tubulações, bombas e válvulas associadas. Cada reator contém mais de 100 toneladas de blindagem de chumbo, parte da qual se torna radioativa por contato com material radioativo ou pela ativação de nêutrons de impurezas no chumbo. Todo este peso também requer que o reator seja montado no centro do navio, por questões de equilíbrio.

A maioria das plantas de propulsão nuclear usa um projeto de reator de água pressurizada (PWR) que possui 2 sistemas básicos - um sistema primário e um secundário. O sistema primário circula água comum e consiste no reator, nas tubulações, nas bombas e nos geradores de vapor. O calor produzido no reator é transferido para a água sob alta pressão, para que não ferva. Essa água é bombeada através dos geradores de vapor e volta ao reator para reaquecimento. Nos geradores de vapor, o calor da água no sistema primário é transferido para o sistema secundário para criar vapor. O sistema secundário é isolado do sistema primário para que a água nos dois sistemas não se misture, reduzindo a contaminação. No sistema secundário, o vapor flui dos geradores para acionar as turbinas a vapor, que podem acionar geradores que alimentam motores elétricos ou diretamente os eixo propulsores do navio, além de gerar toda a eletricidade que o navio necessita. Depois de passar pelas turbinas, o vapor é condensado e devolvido na forma de água aos geradores de vapor pelas bombas de alimentação. Assim, os sistemas primário e secundário são sistemas fechados onde a água é recirculada e renovada. Como este ciclo não requer oxigênio, a nave pode operar completamente independente da atmosfera terrestre por longos períodos de tempo.

Os reatores navais sofrem repetidas variações durante as manobras do navio, ao contrário dos reatores civis que operam em estado estacionário. Os requisitos de segurança nuclear, radiação, choque, silêncio e desempenho operacional, além da operação próxima à tripulação, ditam padrões excepcionalmente altos para fabricação de componentes e garantia de qualidade. As partes internas de um reator naval permanecem inacessíveis para inspeção ou substituição ao longo de uma longa vida útil - diferentemente de um reator nuclear comercial típico, aberto para reabastecimento aproximadamente a cada dezoito meses.

Ao contrário das usinas nucleares comerciais, os reatores navais devem ser robustos e resistentes o suficiente para suportar décadas de operações rigorosas no mar, sujeitos às exigências de lançamentos, rolagens e demandas rápidas de energia do navio, possivelmente em condições de batalha. Essas condições - combinadas com o ambiente hostil dentro de uma planta de reator, que sujeita componentes e materiais aos efeitos a longo prazo de irradiação, corrosão, alta temperatura e pressão - requerem um esforço de tecnologia ativo, completo e perspicaz para operar o reator e aprimoram a confiabilidade das plantas operacionais, além de garantir que a tecnologia de propulsão nuclear naval ofereça as melhores opções para necessidades futuras. Não há demanda civil por sistemas de propulsão nuclear silenciosos, compactos e resistentes a choques, que manteriam atualizados os projetistas e os trabalhadores da produção. O resultado é uma concorrência reduzida e custos mais altos. Os requisitos para os componentes da usina de propulsão nuclear naval são muito mais rigorosos do que o necessário para produtos civis. 

Os componentes nucleares dessas usinas estão alojados em uma seção do navio chamada compartimento do reator. Todos os compartimentos do reator têm o mesmo objetivo, mas podem ter formas diferentes, dependendo do tipo de navio. Para submarinos, o compartimento do reator é um cilindro horizontal formado por uma seção do casco de pressão do navio, com anteparas blindadas em cada extremidade.

As usinas de propulsão de navios movidos a energia nuclear continuam sendo uma fonte de radiação mesmo depois que os navios são desligados e o combustível nuclear é removido. O reabastecimento remove todos os componentes da fissão, pois o combustível é projetado, construído e testado para garantir que contenha os sub-produtos gerados. Mais de 99,9% do material radioativo restante é parte integrante das ligas estruturais que formam os componentes da planta. A radioatividade foi criada pela irradiação de nêutrons dos elementos de ferro e liga nos componentes metálicos durante a operação da planta. Os 0,1% restantes vem da corrosão radioativa e produtos de desgaste que foram circuncidados pelo líquido de arrefecimento do reator, tornando-se radioativos pela exposição a nêutrons no núcleo do reator e depois depositados nas partes internas do sistema de tubulação.

O combustível em um reator contém átomos de urânio selados no revestimento de metal. O urânio é um dos poucos materiais capazes de produzir calor em uma reação em cadeia auto-sustentável. Quando um nêutron causa a fissão de um átomo de urânio, o núcleo de urânio é dividido em partes que produzem átomos de produtos de fissão com menor número atômico. Quando formados, os produtos de fissão inicialmente se separam em velocidades muito altas, mas não viajam muito longe, alguns milésimos de polegada, antes de serem parados no revestimento do combustível. A maior parte do calor produzido no processo de fissão vem da interrupção desses produtos de fissão no combustível e da conversão de energia cinética em calor.

A radioatividade é criada durante a fissão, porque alguns desses sub-produtos são altamente radioativos quando formados, e onde reside a maior parte da radioatividade produzida. O combustível de urânio nos núcleos dos reatores de propulsão nuclear naval utiliza combustível e revestimentos altamente resistentes à corrosão e à radiação. Como resultado, o combustível é muito estável e possui uma integridade muito alta. O combustível é projetado, construído e testado para garantir que cada célula contenha e mantenha os sub-produtos resultantes, de forma que não haja liberação do sub-produto de fissão do combustível em operação normal.

A fissão de urânio também produz nêutrons enquanto a usina nuclear está em operação. A maioria dos nêutrons produzidos é absorvida pelos átomos no combustível e continua a reação em cadeia. No entanto, alguns dos nêutrons viajam para longe do combustível, e são absorvidos na estrutura metálica que sustenta o combustível ou nas paredes do vaso de pressão do reator. Quantidades vestigiais de produtos de corrosão e desgaste são transportadas pelo fluido de arrefecimento do reator das superfícies metálicas da planta do reator.

O líquido de arrefecimento do reator transporta alguns desses produtos radioativos pelos sistemas de tubulação, onde uma parte da radioatividade é removida por um sistema de purificação. A maioria dos radionuclídeos restantes são transportados do depósito do núcleo do reator aos sistemas de tubulação. Esses nêutrons, quando absorvidos no núcleo de um átomo não-radioativo como o ferro, podem produzir um átomo radioativo. Por exemplo, o ferro-54 contém um total de 54 partículas. A adição de um nêutron adicional produz um átomo contendo 55 partículas, chamadas ferro-55. Este átomo é radioativo. Em algum momento posterior, ele se transforma em um átomo de manganês não-radioativo-55, liberando energia na forma de radiação. Isso é chamado de deterioração radioativa. Devido à necessidade de os tripulantes viverem nos navios durante a operação, os compartimentos do reator são projetados para atenuar os níveis de radiação fora do compartimento do reator para níveis extremamente baixos. 

A energia nuclear é particularmente adequada para embarcações que precisam permanecer no mar por longos períodos sem reabastecimento ou para propulsão submarina de alto desempenho. Mais de 160 navios são movidos por mais de 200 pequenos reatores nucleares na atualidade, sendo a maioria submarinos, mas temos também quebra-gelos, cruzadores e porta-aviões. No futuro, as restrições ao uso de combustíveis fósseis no transporte, podem levar a propulsão nuclear marinha a um uso mais difundido. No momento, temores exagerados sobre segurança causam restrições políticas no acesso aos portos.

O trabalho de propulsão marítima nuclear teve início na década de 1940 e o primeiro reator de teste foi iniciado nos EUA em 1953. O primeiro submarino movido a energia nuclear, USS Nautilus , foi lançado ao mar em 1955. Isso marcou a transição de submarinos de embarcações subaquáticas lentas para navios de guerra capazes de sustentar 20 a 25 nós submersos por semanas a fio. O Nautilus levou ao desenvolvimento paralelo de outros submarinos (da classe Skate), alimentados por reatores únicos de água pressurizada, e um porta-aviões, o USS Enterprise , alimentado por 8 unidades de reatores Westinghouse em 1960, e um cruzador, o USS Long Beach em 1961.

Em 1962, a Marinha dos EUA tinha 26 submarinos nucleares operacionais e 30 em construção. A energia nuclear revolucionou a Marinha. A tecnologia foi compartilhada com a Grã-Bretanha, enquanto os desenvolvimentos franceses, russos e chineses prosseguiram separadamente. Após os navios da classe Skate, o desenvolvimento do reator prosseguiu e, nos EUA, uma única série de projetos padronizados foi construída pela Westinghouse e pela GE. A Rolls Royce construiu unidades semelhantes para os submarinos da Marinha Real e depois desenvolveu o projeto para o PWR-2. A Rússia desenvolveu projetos de reatores refrigerados por PWR (reator nuclear de água pressurizada) e chumbo-bismuto, este último não persistindo. Eventualmente, 4 gerações de PWRs submarinos foram utilizadas, o último entrando em serviço em 1995 com a classe Severodvinsk. Os maiores submarinos já construídos são a classe Russian Typhoon de 26.500 toneladas (34.000 t submersa) , alimentada por reatores PWR duplos de 190 MWt, embora tenham sido substituídos pela classe Oscar-II de 24.000 t (por exemplo, o Kursk ) com o mesmo conjunto de força.

O registro de segurança da marinha nuclear dos EUA é excelente, sendo atribuído a um alto nível de padronização nas unidades de força e sua manutenção, e à alta qualidade do programa de treinamento da Marinha. No entanto, os primeiros esforços soviéticos resultaram em vários acidentes graves - cinco nos quais o reator foi danificado irreparavelmente, com os demais resultando em vazamentos de radiação, com mais de 20 mortes por radiação. No entanto, na terceira geração de PWRs navais da Rússia no final da década de 1970, a segurança e a confiabilidade se tornaram uma alta prioridade. (Além dos acidentes com reatores, incêndios e acidentes resultaram na perda de 2 submarinos soviéticos e dos Estados Unidos, outros 4 deles tiveram incêndios, resultando em perda de vidas).

A Rússia construiu 248 submarinos nucleares e 5 navios de superfície (mais 9 quebra-gelos) movidos por 468 reatores entre 1950 e 2003, quando operava cerca de 60 navios nucleares. No final da Guerra Fria, em 1989, havia mais de 400 submarinos movidos à energia nuclear em operação ou em construção. Pelo menos 300 desses submarinos já foram desativados e alguns foram cancelados devido a programas de redução de armas. A Rússia e os EUA tinham mais de 100 em serviço, com o Reino Unido e a França com menos de 20 e a China com 6. O total hoje é de cerca de 150, incluindo novos encomendados. A maioria é alimentada por urânio altamente enriquecido (HEU). A Índia lançou seu primeiro submarino nuclear em 2009, o Arihant SSBN, de 6000 dwt, com um único PWR de 85 MW potenciando uma turbina a vapor de 70 MW. É relatado que custou US $ 2,9 bilhões e foi comissionado em 2016. O segundo e um pouco maior SSBN da classe Arihant, o INS Aridamanestá está sendo construído no Ship Building Center em Visakhapatnam e deve ser comissionado em 2022. Ele terá um reator mais poderoso. Estão planejadas outras 3 embarcações da classe Arihant lançadas em 2023 e, em seguida, 6 SSBN 2 vezes o tamanho dos Arihant. Os SSNs terão um tamanho semelhante ao SSBN da classe Arihant e alimentado por um novo reator sendo desenvolvido pela BARC. A Índia também arrendou um submarino de ataque nuclear da classe Akula-II russo de 7900 dwt (12.770 toneladas submersas) quase novo por 10 anos a partir de 2010, a um custo de US$ 650 milhões: o INS Chakra , anteriormente Nerpa. Ele possui um único PWR de 190 MWt VM-5 / OK-659B (ou OK-650B), acionando uma turbina a vapor de 32 MW e dois turbogeradores de 2 MWe.

Os EUA têm a principal marinha com porta-aviões e todos movidos a energia nuclear, enquanto juntamente com a Rússia, possui cruzadores com a mesma planta propulsora (EUA: 9; Rússia: 4). Os EUA construíram 219 navios deste tipo até meados de 2010. Todos os porta-aviões e submarinos dos EUA são movidos a energia nuclear. (Os novos grandes porta-aviões do Reino Unido são alimentados por duas turbinas a gás de 36 MW acionando motores elétricos.) A Marinha dos EUA acumulou mais de 6200 anos de experiência em reatores sem acidentes, envolvendo 526 núcleos de reatores nucleares ao longo de 240 milhões de quilômetros, sem um único incidente radiológico, durante um período de mais de 50 anos. Operava 81 navios (11 porta-aviões, 70 submarinos - 18 SSBN / SSGN, 52 SSN) com 92 reatores em 2017. Existem 10 porta- aviões Classe Nimitz em serviço (CVN 68-77), cada um projetado para 50 anos de vida útil com um reabastecimento de meia-idade e revisão complexa de seus 2 reatores A4W Westinghouse. A classe Gerald Ford (CVN 78 em diante) tem um casco semelhante e cerca de 800 tripulantes a menos, e 2 reatores mais poderosos Bechtel A1B, acionando 4 eixos, bem como o sistema eletromagnético de lançamento de aeronaves.

A Marinha Russa construiu mais de 6500 reatores náuticos até 2015. Estima-se que tem 8 submarinos estratégicos (SSBN / SSGN) em operação e 13 submarinos de ataque (SSN), além de alguns submarinos a diesel. A Rússia anunciou que construiria 8 novos submarinos SSBN em seu plano para 2015. Seu único projeto de navio-aeródromo nuclear foi cancelado em 1992. Possui um cruzador movido a energia nuclear em operação e outros 3 estão sendo revisados. Em 2012, anunciou que seus submarinos estratégicos de terceira geração teriam uma vida útil prolongada, de 25 para 35 anos. Em 2012, foi anunciada a construção de um submersível de alto mar movido a energia nuclear. Baseado no submarino classe Oscar, aparentemente foi projetado para missões de pesquisa e resgate.

A China tem cerca de 12 submarinos movidos a energia nuclear (6-8 SSN tipo 93 da classe Shang e tipo 95, 4-5 SSBN tipo 94 da classe Jin e tipo 96) e estava construindo mais 21. Em fevereiro de 2013, a China Shipbuilding Industry Corp (CSIC) recebeu aprovação e financiamento do estado para iniciar pesquisas sobre tecnologias essenciais e segurança para navios movidos a energia nuclear, com navios polares sendo mencionados, mas porta-aviões sendo considerado um objetivo mais provável para o novo empreendimento. Seu primeiro submarino movido a energia nuclear foi desativado em 2013, após quase 40 anos de serviço. Em junho de 2018, a China National Nuclear Corporation (CNNC) solicitou propostas de construtores de navios para o primeiro quebra-gelo nuclear do país. (Seu primeiro porta-aviões de construção doméstica, Shandong, é convencionalmente movido a óleo). A França possui um porta-aviões movido a energia nuclear e 10 submarinos nucleares (4 SSBN, 6 SSN da classe Rubis), com seis SSN da classe Barracuda entrando em operação em 2020, sendo o Suffren o primeiro. O Reino Unido possui 12 submarinos, todos movidos a energia nuclear (4 SSBN, 8 SSN).

As doses de radiação ocupacional para tripulação de navios nucleares são muito pequenas. A exposição ocupacional média anual dos reatores navais dos EUA foi de 0,06 mSv por pessoa em 2013, e nenhum pessoal excedeu 20 mSv em nenhum ano nos 34 anos seguintes. A exposição ocupacional média de cada pessoa monitorada nas instalações dos reatores navais dos EUA desde 1958 é de 1,03 mSv por ano.

Os reatores navais (com exceção da classe Alfa russa descrita abaixo) são do tipo de água pressurizada (PWR), que diferem dos reatores comerciais que produzem eletricidade: Eles fornecem muita energia a partir de um volume muito pequeno e, portanto, a maioria opera com urânio altamente enriquecido (> 20% de U-235, originalmente c 97%, mas aparentemente agora 93% nos últimos submarinos dos EUA, c 20-25% em alguns países ocidentais), 20% nos reatores russos de primeira e segunda geração (1957-81) e 21% a 45% nas unidades russas de terceira geração (40% na Arihant da Índia) .Reatores franceses mais novos funcionam com combustível pouco enriquecido. Eles têm uma vida útil longa, de modo que o reabastecimento é necessário somente após 10 anos ou mais, e novos núcleos são projetados para durar 50 anos em navios-aeródromo e 30-40 anos na maioria dos submarinos, embora com fatores de capacidade muito mais baixos do que uma usina nuclear (<30%). O design permite um vaso de pressão compacto com proteção interna contra radiação. O vaso de pressão Sevmorput para um reator marítimo relativamente grande tem 4,6 m de altura e 1,8 m de diâmetro, incluindo um núcleo de 1 m de altura e 1,2 m de diâmetro. A eficiência térmica é menor do que nas usinas nucleares civis devido à necessidade de produção flexível de energia e restrições de espaço para o sistema de vapor.

A longa vida útil do núcleo é possibilitada pelo enriquecimento relativamente alto do urânio e pela incorporação de um moderador como o gadolínio - que é progressivamente esgotado à medida que os produtos de fissão e os actinídeos se acumulam, e o material físsil é usado. Esses moderadores acumulados e redução de material físsil normalmente causariam menor eficiência de combustível, mas os dois efeitos se anulam. No entanto, o nível de enriquecimento do combustível naval francês mais recente caiu para 7,5% de U-235, sendo o combustível conhecido como 'Caramel', originalmente desenvolvido para reatores de pesquisa e oferecendo a possibilidade de maior densidade de combustível, ajudando a minimizar o tamanho aumentado. Ele precisa ser trocado a cada dez anos, mais ou menos, mas evita a necessidade de uma linha de enriquecimento militar específica, e alguns reatores serão versões menores dos instalados no Charles de Gaulle . Em 2006, o Ministério da Defesa anunciou que os submarinos da classe Barracuda usariam combustível com "enriquecimento civil, idêntico ao das usinas de energia da EdF", cerca de 5% enriquecido, e certamente marca uma grande mudança lá.

A integridade a longo prazo do vaso de pressão do reator compacto é mantida, fornecendo uma blindagem interna de nêutrons. (Isso contrasta com os primeiros projetos civis de PWR soviéticos, onde a fragilização ocorre devido ao bombardeio de nêutrons de um vaso de pressão muito estreito). As marinhas russa, americana e britânica dependem da propulsão da turbina a vapor, os franceses e chineses nos submarinos usam a turbina para gerar eletricidade para propulsão. Os submarinos de mísseis balísticos russos, bem como todos os navios de superfície são movidos por dois reatores. Outros submarinos (exceto alguns submarinos russos) são alimentados por um. Os primeiros submarinos russos eram alimentados por PWRs VM-A usando 20 a 21% de combustível de urânio enriquecido e produzindo 70 MWt. Estes tinham vida útil total de 1440 horas. Os reatores VM-2 e VM-4, que também usam 20% de combustível enriquecido, produzem 90 MWt, o seguiram nos submarinos russos de segunda geração, com unidades gêmeas em navios maiores. Os PWRs VM-5 gêmeos, cada um com 190 MWt e fornecendo 37 MW de eixo, alimentaram os navios SSBN de terceira geração, com uma única unidade nos SSNs. O pequeno submarino de Losharik (Projeto 210, AS-12) é um navio especializado capaz de atingir grandes profundidades e possui um reator E-17 PWR. Os submarinos russos da classe Alfa tinham um único reator rápido de nêutrons VM-40, refrigerado a metal líquido, de 155 MWt e usando urânio muito altamente enriquecido - 90% de combustível U-Be enriquecido. O gerador de vapor OK-550 gira eixos de 30 MW. Esses vasos com cascos de titânio eram muito rápidos, mas tinham problemas operacionais para garantir que o refrigerante de chumbo-bismuto não congelasse quando o reator era desligado. Os reatores precisavam ser mantidos funcionando, mesmo no porto, pois o fornecimento de aquecimento externo não funcionava. O projeto não teve êxito e foi utilizado em apenas 8 navios afetados por problemas, que foram desativados prematuramente. O K-27 da Rússia foi um antecessor experimental da classe Alfa com reatores gêmeos VT-1 ou RM-1 resfriados a chumbo-bismuto. Depois de alguns anos de serviço, sofreu um acidente com um reator multifatorial em 1968, foi instalado na Baía de Gremikha e depois afundado em 1979. Agora, ele precisa ser resgatado e desmontado lá. Os cruzadores russos usam reatores gêmeos KN-3 de 300 MWt.

O Nautilus da Marinha dos EUA em 1955 tinha um S2W PWR com 93% de combustível enriquecido, vida útil do núcleo de 900 horas na potência máxima, fornecendo 10 MW de potência no eixo. Seu segundo submarino nuclear, o USS Seawolf, SSN-575, tinha um reator S2G resfriado a sódio e operou por quase 2 anos (1957-58) com isso. O reator de espectro intermediário elevou a temperatura de entrada do líquido refrigerante em 10 vezes mais que no Nautilus, com planta refrigerada a água, fornecendo vapor superaquecido, e ofereceu uma temperatura de saída de 454 °C, em comparação com os 305 °C do Nautilus. Era altamente eficiente, mas compensando isso, a planta apresentava sérias desvantagens operacionais. Aquecedores elétricos grandes eram necessários para manter a planta quente quando o reator estava inoperante, para evitar o congelamento de sódio. O maior problema era que o sódio se tornava altamente radioativo, com meia-vida de 15 horas, de modo que todo o sistema do reator tinha que ser mais fortemente blindado do que uma usina resfriada a água, e o compartimento do reator não podia ser adentrado por muitos dias após o desligamento. O reator foi substituído por um tipo PWR (S2Wa) semelhante ao Nautilus. Por muitos anos, os submarinos da classe Los Angeles, construídos em 1972-96, formaram a espinha dorsal da frota do SSN (ataque) dos EUA e 62 foram construídos. São 6900 dwt submersos e têm um reator GE S6G de 165 MW acionando 2 turbinas a vapor de 26 MW. O intervalo de reabastecimento é de 30 anos. O submarino SSN da classe Virginia dos EUA possui um reator S9G de cerca de 150 MW acionando um sistema de propulsão a jato de bomba de 30 MW construído pela BAE Systems (originalmente para a Marinha Real). O reator não precisa de reabastecimento por 33 anos. São cerca de 7900 dwt, e 12 estavam em operação em meados de 2015, com mais 16 em ordem e um total eventual de 48. Os 14 SSBNs da classe US Ohio (e 4 convertidos em SSGNs para mísseis guiados) têm um único reator nuclear S8G de 220 MWt, fornecendo 45 MW de potência no eixo. Estes requerem reabastecimento de meia-idade em cerca de 25 anos.

Diferentemente dos PWRs, os reatores de água fervente (BWRs) circulam água que é radioativa fora do compartimento do reator e também são considerados muito barulhentos para uso submarino.

A potência de um reator varia de 10 MWt (em um protótipo) a 200 MWt nos submarinos maiores e 300 MWt em navios de superfície, como os cruzadores de batalha da classe Kirov. A Classe Nimitz possui 2 unidades A4W e estes fornecem 104 MW a cada eixo (USS Enterprise tinha 8 unidades A2W de 26 MW em cada eixo e foi reabastecido 3 vezes). Os Novos Gerald Ford têm reatores A1B mais poderosos e mais simples, pelo menos 25% mais potentes que o A4W, portanto, cerca de 700 MWt, mas operando um navio que, além da propulsão da turbina a vapor, é totalmente elétrico, incluindo uma lançadeira eletromagnética. Consequentemente, o navio tem cerca de 3 vezes a capacidade elétrica da Classe Nimitz . A classe Ford foi projetada para ser reabastecida em uma vida operacional média de 50 anos.

Os menores submarinos nucleares são os submarinos franceses de ataque da classe Rubis (2600 dwt) em serviço desde 1983, e utilizam um reator CAS48, um reator PWR integral de 48 MW da Technicatome com 7% de combustível enriquecido que requer reabastecimento a cada 7 a 10 anos. O porta-aviões francês Charles de Gaulle (38.000 dwt), comissionado em 2000, possui 2 unidades PWR integrais K15, dimensionadas a partir do projeto CAS48, dirigindo turbinas Alstom de 61 MW e o sistema pode fornecer 5 anos a 25 nós antes do reabastecimento. A classe Le Triomphant de submarinos de mísseis balísticos (14.335 dwt submersos - o último lançado em 2008) usa esses PWRs navais K15 de 150 MWt e 32 eixos MW com propulsão a jato. Os Classe Barracuda de ataque (5200 dwt), terão propulsão híbrida: elétrica para uso normal e a jato para velocidades mais altas. A Areva TA (anteriormente Technicatome) fornecerá 6 reatores aparentemente de apenas 50 MWt e com base no K15 para os submarinos Barracuda, o primeiro deve ser comissionado em 2017. O intervalo de reabastecimento é de cerca de 10 anos. Como observado acima, eles usarão combustível pouco enriquecido - cerca de 5%.

Os submarinos de mísseis balísticos da classe Vanguard britânica (SSBN) de 15.900 dwt submersos, têm um único reator PWR2 com 2 turbinas a vapor acionando um único jato de bomba de 20,5 MW. Novas versões com o "Core H" não exigirão reabastecimento durante a vida útil do navio. Os submarinos de ataque da classe Astute do Reino Unido de 7400 dwt submersos têm um reator PWR2 modificado (menor) que aciona duas turbinas a vapor e um único jato de bomba relatado como 11,5 MW, e estão sendo comissionados a partir de 2010. Em março de 2011, uma avaliação de segurança do projeto PWR2 foi lançada, mostrando a necessidade de melhoria da segurança, embora eles tenham capacidade de resfriamento passivo para efetuar a remoção de calor por decaimento. O PWR3 para a substituição do Vanguard será em grande parte um design dos EUA.

O principal reator russo é o VM-5 PWR com uma unidade geradora de vapor OK-650 de 190 MWt, usando 20-45% de combustível enriquecido. Essa instalação é geralmente conhecida simplesmente como sistema de energia nuclear OK-650. Os grandes submarinos de mísseis balísticos (SSBN) e submarinos de mísseis de cruzeiro têm 2 deles com turbinas a vapor que fornecem 74 MW juntos, e seus submarinos de ataque de terceira geração (SSN) possuem uma única unidade VM-5 mais OK-650, alimentando uma turbina a vapor de 32 MW. A quarta geração SSBN da classe Borei com uma única usina OK-650 de 195 MWt é o primeiro projeto russo a usar propulsão a jato. É relatado que um reator naval de quinta geração é do tipo supercrítico (SCWR) com circuito de vapor único e espera-se que funcione 30 anos sem reabastecimento. Um protótipo em grande escala estava sendo testado no início de 2013.O porta-aviões Shtorm da Rússia (Projeto 23000) será equipado com reatores RITM-200. A China desenvolveu sua primeira usina nuclear submarina na década de 1970, com alguma ajuda russa. Diz-se que o reator 300 MWe Qinshan de 2 circuitos encomendado em 1994 se baseia nos primeiros reatores submarinos. Pouco se sabe sobre as usinas nos submarinos nucleares chineses de hoje, mas as do tipo 93 e 94 são mais barulhentas devido às bombas de refrigeração, e isso está sendo corrigido nos SSNs do tipo 95 e no tipo 96 SSBNs, possivelmente com engenharia reversa a partir de equipamentos civis dos EUA. Pelo menos em reatores anteriores, acredita-se que a China use combustível de urânio com baixo enriquecimento. O Arihant da Índia (6000 dwt) possui um PWR de 85 MWe usando urânio enriquecido em 40%, acionando uma ou duas turbinas a vapor de 35 MW. Ele possui 13 conjuntos de combustível, cada um com 348 barras de combustível, e foi construído de maneira autônoma. O reator foi crítico em agosto de 2013. Uma unidade de protótipo de 20 MW operou por vários anos a partir de 2003.A Marinha do Brasil estava propondo a construção de um reator protótipo de 11 MW até 2014 para operar por cerca de 8 anos, com vista a uma versão em tamanho real usando urânio com baixo enriquecimento em seu submarino SNBR de 6000 toneladas e 100 m de comprimento a ser lançado em 2025. O Centro Atômico de Bariloche, na Argentina, está considerando planos semelhantes para um submarino TR-1700 com energia nuclear.

O desmantelamento de submarinos nucleares descomissionados tornou-se uma tarefa importante para as marinhas dos EUA e da Rússia. Após o desmonte, a prática normal é cortar a seção do reator da embarcação para descarte em aterros rasos como lixo de baixo nível (o restante sendo reciclado normalmente). Na Rússia, os navios inteiros, ou as seções seladas do reator, às vezes permanecem armazenados à tona indefinidamente, embora os programas financiados pelo ocidente estejam tratando disso e todos os submarinos descomissionados devam ser desmantelados. Em 2015, 195 dos 201 submarinos russos descomissionados haviam sido desmantelados, e o restante, bem como 14 navios de apoio, devem ser desmontados até 2020.