परमाणु रिएक्टर के मुख्य भाग क्या हैं? परमाणु ऊर्जा संयंत्र: यह कैसे काम करता है

यह नॉनडिस्क्रिप्ट ग्रे सिलेंडर रूसी परमाणु उद्योग की प्रमुख कड़ी है। बेशक, यह बहुत प्रस्तुत करने योग्य नहीं दिखता है, लेकिन जैसे ही आप इसका उद्देश्य समझते हैं और तकनीकी विशेषताओं को देखते हैं, आपको एहसास होना शुरू हो जाता है कि राज्य अपनी आंख के तारे की तरह इसके निर्माण और संरचना के रहस्य की रक्षा क्यों करता है।

हाँ, मैं परिचय देना भूल गया: आपके सामने यूरेनियम आइसोटोप VT-3F (n-th पीढ़ी) को अलग करने के लिए एक गैस सेंट्रीफ्यूज है। ऑपरेशन का सिद्धांत प्राथमिक है, दूध विभाजक की तरह, केन्द्रापसारक बल के प्रभाव में भारी को प्रकाश से अलग किया जाता है। तो महत्व और विशिष्टता क्या है?

आरंभ करने के लिए, आइए एक और प्रश्न का उत्तर दें - लेकिन सामान्य तौर पर, यूरेनियम को अलग क्यों करें?

प्राकृतिक यूरेनियम, जो सीधे जमीन में होता है, दो समस्थानिकों का मिश्रण है: यूरेनियम-238और यूरेनियम-235(और 0.0054% यू-234)।
यूरेनियम-238, यह सिर्फ भारी, भूरे रंग की धातु है। आप इससे एक तोपखाने का गोला बना सकते हैं, या... एक चाबी का गुच्छा। और यहाँ आप क्या कर सकते हैं यूरेनियम-235? खैर, सबसे पहले, एक परमाणु बम, और दूसरा, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन। और यहां हम मुख्य प्रश्न पर आते हैं - इन दोनों, लगभग समान परमाणुओं को एक दूसरे से कैसे अलग किया जाए? सच में नहीं कैसे?!

वैसे:यूरेनियम परमाणु के नाभिक की त्रिज्या 1.5 · 10 -8 सेमी है।

यूरेनियम परमाणुओं को तकनीकी श्रृंखला में संचालित करने के लिए, इसे (यूरेनियम) को गैसीय अवस्था में बदलना होगा। उबालने का कोई मतलब नहीं है, यह यूरेनियम को फ्लोरीन के साथ मिलाने और यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। एचएफसी. इसके उत्पादन की तकनीक बहुत जटिल और महंगी नहीं है, और इसलिए एचएफसीठीक वहीं पहुँचें जहाँ इस यूरेनियम का खनन किया जाता है। UF6 एकमात्र अत्यधिक अस्थिर यूरेनियम यौगिक है (जब 53°C तक गर्म किया जाता है, तो हेक्साफ्लोराइड (चित्रित) सीधे ठोस से गैसीय में चला जाता है)। फिर इसे विशेष कंटेनरों में डाला जाता है और संवर्धन के लिए भेजा जाता है।

इतिहास का हिस्सा

परमाणु दौड़ की शुरुआत में, सबसे महान वैज्ञानिक दिमाग, यूएसएसआर और यूएसए दोनों ने, प्रसार पृथक्करण के विचार में महारत हासिल की - एक छलनी के माध्यम से यूरेनियम को पास करना। छोटा 235आइसोटोप फिसल जाएगा, और "मोटा" 238अटक गए। और 1946 में सोवियत उद्योग के लिए नैनो-छेद वाली छलनी बनाना सबसे कठिन काम नहीं था।

पीपुल्स कमिसर्स काउंसिल के तहत वैज्ञानिक और तकनीकी परिषद में इसहाक कोन्स्टेंटिनोविच किकोइन की रिपोर्ट से (यूएसएसआर परमाणु परियोजना (एड। रयाबेव) पर अवर्गीकृत सामग्रियों के संग्रह में दिया गया है): वर्तमान में, हमने सीखा है कि लगभग 5/1,000 मिमी के छेद वाली जाली कैसे बनाई जाती है, अर्थात। वायुमंडलीय दबाव पर अणुओं के औसत मुक्त पथ का 50 गुना। इसलिए, गैस का दबाव जिस पर ऐसे ग्रिड पर आइसोटोप पृथक्करण होगा, वायुमंडलीय दबाव के 1/50 से कम होना चाहिए। व्यवहार में, हम लगभग 0.01 वायुमंडल के दबाव पर काम करने की उम्मीद करते हैं, यानी। अच्छी निर्वात परिस्थितियों में। गणना से पता चलता है कि एक हल्के आइसोटोप में 90% की सांद्रता से समृद्ध उत्पाद प्राप्त करने के लिए (ऐसी सांद्रता एक विस्फोटक प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है), लगभग 2,000 ऐसे चरणों को एक कैस्केड में जोड़ा जाना चाहिए। हमारे द्वारा डिज़ाइन और आंशिक रूप से निर्मित मशीन में, प्रति दिन 75-100 ग्राम यूरेनियम-235 का उत्पादन करने की गणना की गई है। इंस्टॉलेशन में लगभग 80-100 "कॉलम" शामिल होंगे, जिनमें से प्रत्येक में 20-25 चरण होंगे।

नीचे एक दस्तावेज़ है - पहले परमाणु विस्फोट की तैयारी पर बेरिया की स्टालिन को रिपोर्ट। नीचे 1949 की गर्मियों की शुरुआत तक संचित परमाणु सामग्रियों के बारे में एक छोटा सा संदर्भ दिया गया है।

और अब आप स्वयं कल्पना करें - कुछ 100 ग्राम के लिए 2000 भारी-भरकम इंस्टालेशन! खैर, कहां जाएं, बम तो चाहिए ही। और उन्होंने फ़ैक्टरियाँ बनाना शुरू कर दिया, और न केवल फ़ैक्टरियाँ, बल्कि पूरे शहर। और ठीक है, केवल शहरों में, इन प्रसार संयंत्रों को इतनी अधिक बिजली की आवश्यकता होती थी कि उन्हें पास में ही अलग बिजली संयंत्र बनाने पड़ते थे।

यूएसएसआर में, प्लांट नंबर 813 के पहले चरण डी-1 को शक्ति में समान 3100 पृथक्करण चरणों के 2 कैस्केड में प्रति दिन 92-93% यूरेनियम -235 के 140 ग्राम के कुल उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया था। स्वेर्दलोव्स्क से 60 किमी दूर वेरख-नेविंस्क गांव में एक अधूरा विमान संयंत्र उत्पादन के लिए आवंटित किया गया था। बाद में, यह स्वेर्दलोव्स्क-44 में बदल गया, और 813वां संयंत्र (चित्रित) यूराल इलेक्ट्रोकेमिकल प्लांट में बदल गया - जो दुनिया का सबसे बड़ा पृथक्करण संयंत्र है।

और यद्यपि प्रसार पृथक्करण की तकनीक, हालांकि बड़ी तकनीकी कठिनाइयों के साथ, डिबग की गई थी, अधिक किफायती केन्द्रापसारक प्रक्रिया में महारत हासिल करने के विचार ने एजेंडा नहीं छोड़ा। आखिरकार, यदि आप एक अपकेंद्रित्र बनाने का प्रबंधन करते हैं, तो ऊर्जा की खपत 20 से 50 गुना कम हो जाएगी!

सेंट्रीफ्यूज कैसे स्थापित किया जाता है?

इसे प्राथमिक रूप से अधिक व्यवस्थित किया गया है और यह पुराने जैसा दिखता है। वॉशिंग मशीन"स्पिन/ड्राई" मोड में काम करना। एक सीलबंद आवरण में एक घूमने वाला रोटर होता है। इस रोटर को गैस की आपूर्ति की जाती है (यूएफ6). पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से सैकड़ों-हजारों गुना अधिक केन्द्रापसारक बल के कारण, गैस "भारी" और "हल्के" अंशों में विभाजित होने लगती है। हल्के और भारी अणु रोटर के विभिन्न क्षेत्रों में समूहित होने लगते हैं, लेकिन केंद्र में और परिधि के साथ नहीं, बल्कि ऊपर और नीचे।

यह संवहन धाराओं के कारण होता है - रोटर कवर गर्म होता है और गैस का बैकफ्लो होता है। सिलेंडर के ऊपर और नीचे दो छोटी ट्यूब होती हैं - इनटेक। एक ख़त्म हुआ मिश्रण निचली ट्यूब में प्रवेश करता है, परमाणुओं की उच्च सांद्रता वाला मिश्रण ऊपरी ट्यूब में प्रवेश करता है 235यू. यह मिश्रण अगले अपकेंद्रित्र में प्रवेश करता है, और इसी तरह, एकाग्रता तक 235यूरेनियम वांछित मूल्य तक नहीं पहुंच पाएगा। सेंट्रीफ्यूज की श्रृंखला को कैस्केड कहा जाता है।

तकनीकी सुविधाओं।

खैर, सबसे पहले, घूर्णन गति - वाई आधुनिक पीढ़ीसेंट्रीफ्यूज, यह 2000 आरपीएम तक पहुंचता है (मुझे यह भी नहीं पता कि इसकी तुलना किससे की जाए ... एक विमान इंजन में टरबाइन से 10 गुना तेज)! और यह तीन दशकों से बिना रुके काम कर रहा है! वे। अब ब्रेझनेव के तहत चालू किए गए सेंट्रीफ्यूज कैस्केड में घूम रहे हैं! यूएसएसआर अब अस्तित्व में नहीं है, लेकिन वे घूमते और घूमते रहते हैं। यह गणना करना कठिन नहीं है कि अपने कार्य चक्र के दौरान रोटर 2,000,000,000,000 (दो ट्रिलियन) चक्कर लगाता है। और किस प्रकार का असर इसे संभाल सकता है? हाँ, कोई नहीं! कोई बियरिंग नहीं हैं.

रोटर अपने आप में एक साधारण शीर्ष है, इसके निचले हिस्से में एक मजबूत सुई होती है जो कोरंडम थ्रस्ट बियरिंग पर टिकी होती है, और ऊपरी सिरा एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा आयोजित वैक्यूम में लटका होता है। सुई भी साधारण नहीं है, पियानो के तारों के लिए साधारण तार से बनी है, इसे बहुत ही पेचीदा तरीके से कठोर किया जाता है (क्या - जीटी)। यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि इतनी उन्मत्त घूर्णन गति के साथ, अपकेंद्रित्र स्वयं न केवल टिकाऊ होना चाहिए, बल्कि सुपर-मजबूत होना चाहिए।

शिक्षाविद् जोसेफ फ्रीडलैंडर याद करते हैं: “उन्हें तीन बार गोली मारी जा सकती थी। एक बार, जब हम पहले ही लेनिन पुरस्कार प्राप्त कर चुके थे, एक बड़ी दुर्घटना हुई, सेंट्रीफ्यूज का ढक्कन उड़ गया। टुकड़े बिखर गये, अन्य सेंट्रीफ्यूज नष्ट हो गये। एक रेडियोधर्मी बादल उमड़ आया है. मुझे पूरी लाइन रोकनी पड़ी - एक किलोमीटर की स्थापना! श्रीदमाश में सेंट्रीफ्यूज की कमान जनरल ज्वेरेव के हाथ में थी, परमाणु परियोजना से पहले उन्होंने बेरिया विभाग में काम किया था। बैठक में जनरल ने कहा: “स्थिति गंभीर है। देश की रक्षा ख़तरे में है. यदि हमने स्थिति को शीघ्र नहीं सुधारा तो 37वां वर्ष आपके लिए दोहराया जाएगा। और तुरंत मीटिंग बंद कर दी गई. फिर हम पूरी तरह से सामने आए नई टेक्नोलॉजीपूरी तरह से आइसोट्रोपिक समान ढक्कन संरचना के साथ, लेकिन बहुत जटिल सेटअप की आवश्यकता थी। तब से, इन कवरों का उत्पादन किया गया है। अब कोई परेशानी नहीं थी. रूस में 3 संवर्धन संयंत्र हैं, कई सैकड़ों हजारों सेंट्रीफ्यूज हैं।
फोटो में: सेंट्रीफ्यूज की पहली पीढ़ी के परीक्षण

रोटर केस भी पहले धातु के थे, जब तक कि उन्हें कार्बन फाइबर द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया गया। हल्का और अत्यधिक आंसू प्रतिरोधी, यह घूमने वाले सिलेंडर के लिए एक आदर्श सामग्री है।

यूईआईपी के महानिदेशक (2009-2012) अलेक्जेंडर कुर्किन याद करते हैं: “यह हास्यास्पद हो गया। नई, अधिक "घूमने वाली" पीढ़ी के सेंट्रीफ्यूज का परीक्षण और परीक्षण करते समय, कर्मचारियों में से एक ने रोटर के पूरी तरह से बंद होने का इंतजार नहीं किया, इसे कैस्केड से अलग कर दिया और इसे अपनी बाहों में स्टैंड पर स्थानांतरित करने का फैसला किया। लेकिन आगे बढ़ने के बजाय, चाहे उसने कितना भी विरोध किया हो, उसने इस सिलेंडर को गले लगा लिया और पीछे की ओर बढ़ने लगा। इसलिए हमने अपनी आँखों से देखा कि पृथ्वी घूमती है, और जाइरोस्कोप एक महान शक्ति है।

किसने खोज की?

ओह, यह रहस्य में डूबा हुआ और अस्पष्टता में डूबा हुआ एक रहस्य है। यहां आपके पास पकड़े गए जर्मन भौतिक विज्ञानी, सीआईए, एसएमईआरएसएच अधिकारी और यहां तक ​​कि मार गिराए गए जासूस पायलट पॉवर्स भी हैं। सामान्य तौर पर, गैस सेंट्रीफ्यूज के सिद्धांत का वर्णन 19वीं शताब्दी के अंत में किया गया था।

परमाणु परियोजना की शुरुआत में भी, किरोव संयंत्र के विशेष डिजाइन ब्यूरो के इंजीनियर विक्टर सर्गेव ने एक केन्द्रापसारक पृथक्करण विधि का प्रस्ताव रखा, लेकिन पहले तो उनके सहयोगियों ने उनके विचार को स्वीकार नहीं किया। उसी समय, पराजित जर्मनी के वैज्ञानिकों ने सुखुमी में एक विशेष एनआईआई-5 में एक पृथक्करण सेंट्रीफ्यूज के निर्माण पर लड़ाई लड़ी: डॉ. मैक्स स्टीनबेक, जिन्होंने सीमेंस के मुख्य अभियंता के रूप में हिटलर के अधीन काम किया, और गर्नोट ज़िप्पे, एक पूर्व लूफ़्टवाफे़ मैकेनिक , वियना विश्वविद्यालय से स्नातक। कुल मिलाकर, समूह में लगभग 300 "निर्यातित" भौतिक विज्ञानी शामिल थे।

स्टेट कॉरपोरेशन रोसाटॉम के सीजेएससी सेंट्रोटेक-एसपीबी के जनरल डायरेक्टर अलेक्सी कलितेव्स्की याद करते हैं: “हमारे विशेषज्ञ इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जर्मन सेंट्रीफ्यूज औद्योगिक उत्पादन के लिए बिल्कुल अनुपयुक्त है। स्टीनबेक उपकरण में आंशिक रूप से समृद्ध उत्पाद को अगले चरण में स्थानांतरित करने की प्रणाली नहीं थी। ढक्कन के सिरों को ठंडा करने और गैस को फ्रीज करने और फिर इसे अनफ्रीज करने, इसे इकट्ठा करने और अगले सेंट्रीफ्यूज में डालने का प्रस्ताव किया गया था। यानि योजना काम नहीं कर रही है. हालाँकि, इस परियोजना में कुछ बहुत ही रोचक और असामान्य तकनीकी समाधान थे। इन "दिलचस्प और असामान्य समाधानों" को सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त परिणामों के साथ जोड़ा गया था, विशेष रूप से विक्टर सर्गेव के प्रस्तावों के साथ। तुलनात्मक रूप से कहें तो, हमारा कॉम्पैक्ट सेंट्रीफ्यूज एक तिहाई जर्मन विचार का फल है, और दो-तिहाई सोवियत विचार का।वैसे, जब सर्गेव अबकाज़िया आए और उन्हीं स्टीनबेक और ज़िप्पे को यूरेनियम के चयन पर अपने विचार व्यक्त किए, तो स्टीनबेक और ज़िप्पे ने उन्हें अवास्तविक बताकर खारिज कर दिया।

तो सर्गेयेव क्या लेकर आए?

और सर्गेयेव का प्रस्ताव पिटोट ट्यूब के रूप में गैस नमूनाकरण उपकरण बनाने का था। लेकिन डॉ. स्टीनबेक, जैसा कि उनका मानना ​​था, इस विषय पर अपने दाँत खा गए, स्पष्ट थे: "वे प्रवाह को धीमा कर देंगे, अशांति पैदा करेंगे, और कोई अलगाव नहीं होगा!" वर्षों बाद, अपने संस्मरणों पर काम करते हुए, उन्हें इस बात का पछतावा होगा: “एक विचार हमारे पास आने लायक है! लेकिन यह मेरे दिमाग में नहीं आया…”

बाद में, जब वह यूएसएसआर से बाहर थे, स्टीनबेक ने अब सेंट्रीफ्यूज का काम नहीं किया। लेकिन जर्मनी जाने से पहले गेरोन्ट ज़िप्पे को सर्गेयेव के सेंट्रीफ्यूज के प्रोटोटाइप और इसके संचालन के सरल सरल सिद्धांत से परिचित होने का अवसर मिला। एक बार पश्चिम में, "चालाक ज़िप्पे", जैसा कि उन्हें अक्सर कहा जाता था, ने अपने नाम के तहत सेंट्रीफ्यूज के डिजाइन का पेटेंट कराया (पेटेंट संख्या 1071597, 1957, 13 देशों में लंबित)। 1957 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थानांतरित होने के बाद, Zippe ने मेमोरी से सर्गेव के प्रोटोटाइप को पुन: प्रस्तुत करते हुए, वहां एक कार्यशील इंस्टॉलेशन बनाया। और उन्होंने इसे बुलाया, आइए श्रद्धांजलि अर्पित करें, "रूसी सेंट्रीफ्यूज" (चित्रित)।

वैसे, रूसी इंजीनियरिंग ने कई अन्य मामलों में भी खुद को दिखाया है। एक उदाहरण प्राथमिक आपातकालीन शट-ऑफ वाल्व है। कोई सेंसर, डिटेक्टर और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट नहीं हैं। केवल एक समोवर नल है, जो अपनी पंखुड़ी से झरने के फ्रेम को छूता है। यदि कुछ गलत होता है, और सेंट्रीफ्यूज अंतरिक्ष में अपनी स्थिति बदलता है, तो यह बस मुड़ जाता है और इनलेट लाइन को बंद कर देता है। यह अंतरिक्ष में एक अमेरिकी पेन और एक रूसी पेंसिल के बारे में एक मजाक जैसा है।

हमारे दिन

इस सप्ताह इन पंक्तियों के लेखक एक महत्वपूर्ण कार्यक्रम में उपस्थित थे - अनुबंध के तहत अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पर्यवेक्षकों के रूसी कार्यालय को बंद करना हेउ-लेउ. यह सौदा (उच्च-संवर्धित यूरेनियम-निम्न-संवर्धित यूरेनियम) रूस और अमेरिका के बीच सबसे बड़ा परमाणु ऊर्जा समझौता था और अब भी है। अनुबंध की शर्तों के तहत, रूसी परमाणु वैज्ञानिकों ने अमेरिकी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए हमारे हथियार-ग्रेड (90%) यूरेनियम के 500 टन को ईंधन (4%) एचएफसी में संसाधित किया। 1993-2009 के लिए राजस्व 8.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर था। यह युद्ध के बाद के वर्षों में आइसोटोप पृथक्करण के क्षेत्र में हमारे परमाणु वैज्ञानिकों की तकनीकी सफलता का तार्किक परिणाम था।
फोटो में: यूईआईपी कार्यशालाओं में से एक में गैस सेंट्रीफ्यूज के झरने। यहां इनकी संख्या लगभग 100,000 है।

सेंट्रीफ्यूज के लिए धन्यवाद, हमें सैन्य और वाणिज्यिक दोनों तरह के हजारों टन अपेक्षाकृत सस्ते उत्पाद प्राप्त हुए हैं। परमाणु उद्योग, कुछ शेष (सैन्य विमानन, अंतरिक्ष) में से एक है, जहां रूस निर्विवाद श्रेष्ठता रखता है। दस साल आगे (2013 से 2022 तक) के लिए केवल विदेशी ऑर्डर, अनुबंध को छोड़कर रोसाटॉम का पोर्टफोलियो हेउ-लेउ 69.3 बिलियन डॉलर है. 2011 में, यह 50 बिलियन से अधिक हो गया...
फोटो में, यूईआईपी में एचएफसी वाले कंटेनरों का एक गोदाम।

28 सितंबर, 1942 को, राज्य रक्षा समिति संख्या 2352ss का संकल्प "यूरेनियम पर काम के संगठन पर" अपनाया गया था। इस तिथि को रूस में परमाणु उद्योग के इतिहास की आधिकारिक शुरुआत माना जाता है।

आज हम परमाणु भौतिकी की दुनिया में एक छोटी यात्रा करेंगे। हमारे भ्रमण का विषय परमाणु रिएक्टर होगा। आप सीखेंगे कि यह कैसे काम करता है, इसके संचालन के पीछे कौन से भौतिक सिद्धांत हैं और इस उपकरण का उपयोग कहाँ किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा का जन्म

विश्व का पहला परमाणु रिएक्टर 1942 में संयुक्त राज्य अमेरिका में बनाया गया था।पुरस्कार विजेता के नेतृत्व में भौतिकविदों का प्रायोगिक समूह नोबेल पुरस्कारएनरिको फर्मी. साथ ही, उन्होंने एक आत्मनिर्भर यूरेनियम विखंडन प्रतिक्रिया को अंजाम दिया। परमाणु जिन्न निकल चुका है.

पहला सोवियत परमाणु रिएक्टर 1946 में लॉन्च किया गया था,और 8 साल बाद, ओबनिंस्क शहर में दुनिया के पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र ने करंट दिया। यूएसएसआर के परमाणु ऊर्जा उद्योग में काम के मुख्य वैज्ञानिक पर्यवेक्षक एक उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी थे इगोर वासिलिविच कुरचटोव।

तब से, परमाणु रिएक्टरों की कई पीढ़ियाँ बदल गई हैं, लेकिन इसके डिज़ाइन के मुख्य तत्व अपरिवर्तित रहे हैं।

परमाणु रिएक्टर की शारीरिक रचना

यह परमाणु सुविधा एक मोटी दीवार वाला स्टील टैंक है जिसकी बेलनाकार क्षमता कुछ घन सेंटीमीटर से लेकर कई घन मीटर तक है।

इस बेलन के अंदर परम पवित्र स्थान है - रिएक्टर कोर.यहीं पर परमाणु ईंधन के विखंडन की श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है।

आइए देखें कि यह प्रक्रिया कैसे होती है।

विशेषकर भारी तत्वों के नाभिक यूरेनियम-235 (यू-235),एक छोटे से ऊर्जा धक्का के प्रभाव में, वे लगभग समान द्रव्यमान के 2 टुकड़ों में विभाजित होने में सक्षम होते हैं। इस प्रक्रिया का प्रेरक एजेंट न्यूट्रॉन है।

टुकड़े अक्सर बेरियम और क्रिप्टन नाभिक होते हैं। उनमें से प्रत्येक पर एक सकारात्मक चार्ज होता है, इसलिए कूलम्ब प्रतिकर्षण बल उन्हें प्रकाश की गति के लगभग 1/30 की गति से अलग-अलग दिशाओं में बिखरने के लिए मजबूर करते हैं। ये टुकड़े विशाल गतिज ऊर्जा के वाहक हैं।

ऊर्जा के व्यावहारिक उपयोग के लिए यह आवश्यक है कि इसका विमोचन आत्मनिर्भर हो। श्रृंखला अभिक्रिया,जो प्रश्न में है वह और भी दिलचस्प है क्योंकि प्रत्येक विखंडन घटना के साथ नए न्यूट्रॉन का उत्सर्जन होता है। एक प्रारंभिक न्यूट्रॉन के लिए औसतन 2-3 नए न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। विखंडनीय यूरेनियम नाभिकों की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ रही है,जिससे अत्यधिक ऊर्जा का विमोचन होता है। यदि इस प्रक्रिया को नियंत्रित नहीं किया गया तो परमाणु विस्फोट होगा। यह उस में जगह लेता है ।

न्यूट्रॉन की संख्या को नियंत्रित करने के लिए न्यूट्रॉन को अवशोषित करने वाली सामग्री को सिस्टम में पेश किया जाता है,ऊर्जा की सुचारू रिहाई प्रदान करना। कैडमियम या बोरॉन का उपयोग न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में किया जाता है।

टुकड़ों की विशाल गतिज ऊर्जा पर अंकुश और उपयोग कैसे करें? इन उद्देश्यों के लिए, शीतलक का उपयोग किया जाता है, अर्थात। एक विशेष माध्यम, जिसमें चलते हुए टुकड़ों की गति धीमी हो जाती है और उन्हें अत्यधिक उच्च तापमान तक गर्म किया जाता है। ऐसा माध्यम साधारण या भारी पानी, तरल धातु (सोडियम), साथ ही कुछ गैसें भी हो सकता है। ताकि शीतलक का वाष्प अवस्था में परिवर्तन न हो, कोर में उच्च दबाव (160 एटीएम तक) बना रहता है।इस कारण से, रिएक्टर की दीवारें विशेष ग्रेड के दस-सेंटीमीटर स्टील से बनी होती हैं।

यदि न्यूट्रॉन परमाणु ईंधन से बाहर उड़ जाते हैं, तो श्रृंखला प्रतिक्रिया बाधित हो सकती है। इसलिए, विखंडनीय सामग्री का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान है, अर्थात। इसका न्यूनतम द्रव्यमान जिस पर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया बनी रहेगी। यह विभिन्न मापदंडों पर निर्भर करता है, जिसमें रिएक्टर कोर के आसपास एक परावर्तक की उपस्थिति भी शामिल है। यह पर्यावरण में न्यूट्रॉन के रिसाव को रोकने का काम करता है। इस संरचनात्मक तत्व के लिए सबसे आम सामग्री ग्रेफाइट है।

रिएक्टर में होने वाली प्रक्रियाएं सबसे खतरनाक प्रकार के विकिरण - गामा विकिरण की रिहाई के साथ होती हैं। इस खतरे को कम करने के लिए, यह विकिरण-विरोधी सुरक्षा प्रदान करता है।

परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है

परमाणु ईंधन, जिसे ईंधन तत्व कहा जाता है, रिएक्टर कोर में रखा जाता है। वे विखंडनीय पदार्थ से बनी गोलियाँ हैं और लगभग 3.5 मीटर लंबी और 10 मिमी व्यास वाली पतली ट्यूबों में पैक की जाती हैं।

एक ही प्रकार की सैकड़ों ईंधन असेंबलियों को कोर में रखा जाता है, और वे श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा के स्रोत बन जाते हैं। ईंधन छड़ों को धोने वाला शीतलक रिएक्टर का पहला सर्किट बनाता है।

उच्च मापदंडों तक गर्म करके, इसे भाप जनरेटर में पंप किया जाता है, जहां यह अपनी ऊर्जा को द्वितीयक सर्किट के पानी में स्थानांतरित करता है, इसे भाप में बदल देता है। परिणामी भाप टरबाइन जनरेटर को घुमाती है। इस इकाई द्वारा उत्पन्न बिजली उपभोक्ता को हस्तांतरित की जाती है। और निकास भाप, शीतलन तालाब से पानी द्वारा ठंडा करके, संघनन के रूप में, भाप जनरेटर में वापस कर दी जाती है। चक्र बंद हो जाता है.

परमाणु संस्थापन का ऐसा दो-सर्किट संचालन इसकी सीमा से परे कोर में होने वाली प्रक्रियाओं के साथ होने वाले विकिरण के प्रवेश को बाहर करता है।

तो, रिएक्टर में ऊर्जा परिवर्तनों की एक श्रृंखला होती है: विखंडनीय सामग्री की परमाणु ऊर्जा → टुकड़ों की गतिज ऊर्जा में → शीतलक की तापीय ऊर्जा → टरबाइन की गतिज ऊर्जा → और जनरेटर में विद्युत ऊर्जा में।

ऊर्जा की अपरिहार्य हानि इस तथ्य की ओर ले जाती है परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की दक्षता अपेक्षाकृत कम, 33-34% है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के अलावा, परमाणु रिएक्टरों का उपयोग विभिन्न रेडियोधर्मी आइसोटोप का उत्पादन करने, उद्योग के कई क्षेत्रों में अनुसंधान के लिए और औद्योगिक रिएक्टरों के अनुमेय मापदंडों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। परिवहन रिएक्टर, जो वाहन इंजनों को ऊर्जा प्रदान करते हैं, अधिक से अधिक व्यापक होते जा रहे हैं।

परमाणु रिएक्टरों के प्रकार

आमतौर पर, परमाणु रिएक्टर यूरेनियम U-235 पर चलते हैं। हालाँकि, प्राकृतिक सामग्री में इसकी सामग्री बेहद कम है, केवल 0.7%। प्राकृतिक यूरेनियम का मुख्य द्रव्यमान U-238 आइसोटोप है। U-235 में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया केवल धीमे न्यूट्रॉन के कारण हो सकती है, और U-238 आइसोटोप केवल तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित होता है। परमाणु विखंडन के परिणामस्वरूप धीमे और तेज़ दोनों तरह के न्यूट्रॉन पैदा होते हैं। तेज़ न्यूट्रॉन, शीतलक (पानी) में मंदी का अनुभव करते हुए, धीमे हो जाते हैं। लेकिन प्राकृतिक यूरेनियम में U-235 आइसोटोप की मात्रा इतनी कम है कि इसके संवर्धन का सहारा लेना आवश्यक है, जिससे इसकी सांद्रता 3-5% हो जाती है। यह प्रक्रिया बहुत महंगी और आर्थिक रूप से नुकसानदेह है। इसके अलावा, थकावट का समय प्राकृतिक संसाधनयह आइसोटोप केवल 100-120 वर्ष पुराना होने का अनुमान है।

इसलिए, परमाणु उद्योग में तीव्र न्यूट्रॉन पर चलने वाले रिएक्टरों में क्रमिक परिवर्तन हो रहा है।

उनका मुख्य अंतर यह है कि तरल धातुओं का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाता है, जो न्यूट्रॉन को धीमा नहीं करते हैं, और U-238 का उपयोग परमाणु ईंधन के रूप में किया जाता है। इस आइसोटोप के नाभिक प्लूटोनियम-239 में परमाणु परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं, जो यू-235 की तरह ही एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के अधीन है। अर्थात्, परमाणु ईंधन का पुनरुत्पादन हो रहा है, और इसकी खपत से अधिक मात्रा में।

विशेषज्ञों के अनुसार यूरेनियम-238 आइसोटोप भंडार 3,000 वर्षों तक रहना चाहिए।यह समय मानवता के लिए अन्य प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए पर्याप्त समय देने के लिए काफी है।

परमाणु ऊर्जा के उपयोग में समस्याएँ

परमाणु ऊर्जा के स्पष्ट लाभों के साथ-साथ, परमाणु सुविधाओं के संचालन से जुड़ी समस्याओं के पैमाने को कम करके नहीं आंका जा सकता है।

इनमें से पहला है रेडियोधर्मी कचरे और विखंडित उपकरणों का निपटानपरमाणु ऊर्जा। इन तत्वों में सक्रिय विकिरण पृष्ठभूमि होती है, जो लंबे समय तक बनी रहती है। इन कचरों के निपटान के लिए विशेष सीसे के कंटेनरों का उपयोग किया जाता है। ऐसा माना जाता है कि वे पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों में 600 मीटर की गहराई तक दबे हुए हैं। इसलिए, रेडियोधर्मी कचरे को संसाधित करने का एक तरीका खोजने के लिए लगातार काम चल रहा है, जिससे निपटान की समस्या का समाधान हो और हमारे ग्रह की पारिस्थितिकी को संरक्षित करने में मदद मिले।

दूसरी बड़ी समस्या है एनपीपी संचालन के दौरान सुरक्षा सुनिश्चित करना।चेर्नोबिल जैसी बड़ी दुर्घटनाएँ बहुत कुछ छीन सकती हैं मानव जीवनऔर विशाल क्षेत्रों को निष्क्रिय करना।

जापानी परमाणु ऊर्जा संयंत्र "फुकुशिमा-1" में दुर्घटना ने केवल संभावित खतरे की पुष्टि की जो परमाणु सुविधाओं पर आपातकालीन स्थिति की स्थिति में प्रकट होता है।

हालाँकि, परमाणु ऊर्जा की संभावनाएँ इतनी अधिक हैं कि पर्यावरणीय समस्याएँ पृष्ठभूमि में फीकी पड़ जाती हैं।

आज मानवता के पास लगातार बढ़ती ऊर्जा की भूख को संतुष्ट करने का कोई दूसरा रास्ता नहीं है। भविष्य के परमाणु ऊर्जा उद्योग का आधार संभवतः परमाणु ईंधन के प्रजनन के कार्य वाले "तेज" रिएक्टर होंगे।

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बीसवीं सदी के मध्य में, मानव जाति का ध्यान परमाणु और वैज्ञानिकों की परमाणु प्रतिक्रिया की व्याख्या पर केंद्रित था, जिसे उन्होंने शुरू में सैन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग करने का निर्णय लिया, मैनहट्टन परियोजना के तहत पहले परमाणु बम का आविष्कार किया। लेकिन XX सदी के 50 के दशक में, यूएसएसआर में एक परमाणु रिएक्टर का उपयोग शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए किया गया था। यह सर्वविदित है कि 27 जून, 1954 को 5000 किलोवाट क्षमता वाला दुनिया का पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र मानव सेवा में आया था। आज, एक परमाणु रिएक्टर 4,000 मेगावाट या उससे अधिक बिजली पैदा कर सकता है, यानी आधी सदी पहले की तुलना में 800 गुना अधिक।

परमाणु रिएक्टर क्या है: इकाई की मूल परिभाषा और मुख्य घटक

परमाणु रिएक्टर एक विशेष इकाई है जिसकी सहायता से नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया के सही रखरखाव के परिणामस्वरूप ऊर्जा उत्पन्न होती है। "रिएक्टर" शब्द के साथ संयोजन में "परमाणु" शब्द के उपयोग की अनुमति है। कई लोग आम तौर पर "परमाणु" और "परमाणु" की अवधारणाओं को पर्यायवाची मानते हैं, क्योंकि वे उनके बीच कोई बुनियादी अंतर नहीं पाते हैं। लेकिन विज्ञान के प्रतिनिधियों का झुकाव अधिक सही संयोजन - "परमाणु रिएक्टर" की ओर है।

दिलचस्प तथ्य!परमाणु प्रतिक्रियाएँ ऊर्जा की रिहाई या अवशोषण के साथ आगे बढ़ सकती हैं।

परमाणु रिएक्टर के उपकरण में मुख्य घटक निम्नलिखित तत्व हैं:

• मॉडरेटर;
• नियंत्रक छड़ें;
• यूरेनियम आइसोटोप के समृद्ध मिश्रण वाली छड़ें;
• विकिरण के विरुद्ध विशेष सुरक्षात्मक तत्व;
• शीतलक;
• वाष्प जेनरेटर;
• टरबाइन;
• जेनरेटर;
• संधारित्र;
• परमाणु ईंधन।

भौतिकविदों द्वारा निर्धारित परमाणु रिएक्टर के संचालन के मूलभूत सिद्धांत क्या हैं और वे अटल क्यों हैं

परमाणु रिएक्टर के संचालन का मूल सिद्धांत परमाणु प्रतिक्रिया की अभिव्यक्ति की विशेषताओं पर आधारित है। एक मानक भौतिक श्रृंखला परमाणु प्रक्रिया के क्षण में, कण परमाणु नाभिक के साथ संपर्क करता है, परिणामस्वरूप, द्वितीयक कणों की रिहाई के साथ नाभिक एक नए में बदल जाता है, जिसे वैज्ञानिक गामा क्वांटा कहते हैं। परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान, भारी मात्रा में तापीय ऊर्जा निकलती है। वह स्थान जिसमें श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है, रिएक्टर कोर कहलाता है।

दिलचस्प तथ्य!सक्रिय क्षेत्र बाह्य रूप से एक बॉयलर जैसा दिखता है जिसके माध्यम से साधारण पानी बहता है, जो शीतलक के रूप में कार्य करता है।

न्यूट्रॉन के नुकसान को रोकने के लिए, रिएक्टर कोर क्षेत्र एक विशेष न्यूट्रॉन परावर्तक से घिरा हुआ है। इसका प्राथमिक कार्य अधिकांश उत्सर्जित न्यूट्रॉन को कोर में अस्वीकार करना है। परावर्तक आमतौर पर वही पदार्थ होता है जो मॉडरेटर के रूप में कार्य करता है।

परमाणु रिएक्टर का मुख्य नियंत्रण विशेष नियंत्रण छड़ों की सहायता से होता है। यह ज्ञात है कि इन छड़ों को रिएक्टर कोर में पेश किया जाता है और इकाई के संचालन के लिए सभी स्थितियां तैयार की जाती हैं। आमतौर पर, नियंत्रण छड़ें बनाई जाती हैं रासायनिक यौगिकबोरॉन और कैडमियम. इन तत्वों का उपयोग क्यों किया जाता है? हां, ऐसा इसलिए है क्योंकि बोरॉन या कैडमियम थर्मल न्यूट्रॉन को प्रभावी ढंग से अवशोषित करने में सक्षम हैं। और जैसे ही प्रक्षेपण की योजना बनाई जाती है, परमाणु रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत के अनुसार, नियंत्रण छड़ें कोर में पेश की जाती हैं। उनका प्राथमिक कार्य न्यूट्रॉन के एक महत्वपूर्ण हिस्से को अवशोषित करना है, जिससे एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास को बढ़ावा मिलता है। परिणाम वांछित स्तर तक पहुंचना चाहिए. जब शक्ति निर्धारित स्तर से ऊपर बढ़ जाती है, तो स्वचालित मशीनें चालू हो जाती हैं, जो आवश्यक रूप से नियंत्रण छड़ों को रिएक्टर कोर में गहराई तक डुबो देती हैं।

इस प्रकार, यह स्पष्ट हो जाता है कि थर्मल परमाणु रिएक्टर के संचालन में नियंत्रण या नियंत्रण छड़ें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

और न्यूट्रॉन के रिसाव को कम करने के लिए, रिएक्टर कोर एक न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर से घिरा होता है जो स्वतंत्र रूप से उत्सर्जित न्यूट्रॉन के एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान को कोर में फेंकता है। परावर्तक के अर्थ में सामान्यतः वही पदार्थ प्रयुक्त होता है जो मॉडरेटर के लिए होता है।

मानक के अनुसार, मॉडरेटर पदार्थ के परमाणुओं के नाभिक का द्रव्यमान अपेक्षाकृत छोटा होता है, जिससे कि किसी हल्के नाभिक से टकराने पर श्रृंखला में मौजूद न्यूट्रॉन किसी भारी नाभिक से टकराने की तुलना में अधिक ऊर्जा खो देता है। सबसे आम मॉडरेटर साधारण पानी या ग्रेफाइट हैं।

दिलचस्प तथ्य!परमाणु प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में न्यूट्रॉन की गति की गति अत्यंत उच्च होती है, और इसलिए एक मॉडरेटर की आवश्यकता होती है, जो न्यूट्रॉन को अपनी कुछ ऊर्जा खोने के लिए प्रेरित करता है।

विश्व में कोई भी रिएक्टर शीतलक की सहायता के बिना सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता है, क्योंकि इसका उद्देश्य रिएक्टर के हृदय में उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को हटाना है। शीतलक के रूप में, तरल या गैसों का उपयोग आवश्यक रूप से किया जाता है, क्योंकि वे न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में सक्षम नहीं होते हैं। आइए हम एक कॉम्पैक्ट परमाणु रिएक्टर के लिए शीतलक का एक उदाहरण दें - पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, और कभी-कभी तरल धात्विक सोडियम भी।

इस प्रकार, परमाणु रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत पूरी तरह से एक श्रृंखला प्रतिक्रिया, उसके पाठ्यक्रम के नियमों पर आधारित हैं। रिएक्टर के सभी घटक - मॉडरेटर, छड़ें, शीतलक, परमाणु ईंधन - अपना कार्य करते हैं, जिससे रिएक्टर का सामान्य संचालन होता है।

परमाणु रिएक्टरों के लिए किस ईंधन का उपयोग किया जाता है और इन रासायनिक तत्वों को क्यों चुना जाता है

रिएक्टरों में मुख्य ईंधन यूरेनियम आइसोटोप, प्लूटोनियम या थोरियम भी हो सकता है।

1934 में, एफ. जूलियट-क्यूरी ने यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रक्रिया का अवलोकन करते हुए देखा कि परिणामस्वरूप रासायनिक प्रतिक्रियायूरेनियम नाभिक टुकड़ों-नाभिकों और दो या तीन मुक्त न्यूट्रॉनों में विभाजित होता है। और इसका मतलब यह है कि ऐसी संभावना है कि मुक्त न्यूट्रॉन अन्य यूरेनियम नाभिक में शामिल हो जाएंगे और एक और विखंडन भड़काएंगे। और इसलिए, जैसा कि श्रृंखला प्रतिक्रिया भविष्यवाणी करती है: तीन यूरेनियम नाभिक से छह से नौ न्यूट्रॉन जारी किए जाएंगे, और वे फिर से नवगठित नाभिक में शामिल हो जाएंगे। और इसी तरह अनंत काल तक।

याद रखना महत्वपूर्ण है!परमाणु विखंडन के दौरान दिखाई देने वाले न्यूट्रॉन 235 की द्रव्यमान संख्या के साथ यूरेनियम आइसोटोप के नाभिक के विखंडन को उत्तेजित करने में सक्षम हैं, और 238 की द्रव्यमान संख्या के साथ यूरेनियम आइसोटोप के नाभिक के विनाश के लिए, थोड़ी ऊर्जा उत्पन्न हो सकती है क्षय की प्रक्रिया.

यूरेनियम क्रमांक 235 प्रकृति में दुर्लभ है। यह केवल 0.7% है, लेकिन प्राकृतिक यूरेनियम-238 अधिक विशाल स्थान रखता है और 99.3% है।

प्रकृति में यूरेनियम-235 के इतने छोटे अनुपात के बावजूद, भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ अभी भी इसे मना नहीं कर सकते हैं, क्योंकि यह परमाणु रिएक्टर के संचालन के लिए सबसे प्रभावी है, जिससे मानव जाति के लिए ऊर्जा प्राप्त करने की लागत कम हो जाती है।

पहला परमाणु रिएक्टर कब दिखाई दिया और आज उनका उपयोग कहां किया जाता है

1919 में, भौतिकविदों ने पहले ही जीत हासिल कर ली थी जब रदरफोर्ड ने नाइट्रोजन परमाणुओं के नाभिक के साथ अल्फा कणों की टक्कर के परिणामस्वरूप गतिशील प्रोटॉन के निर्माण की प्रक्रिया की खोज की और उसका वर्णन किया। इस खोज का मतलब था कि नाइट्रोजन आइसोटोप का नाभिक, एक अल्फा कण के साथ टकराव के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन आइसोटोप के नाभिक में बदल गया।

पहले परमाणु रिएक्टरों के प्रकट होने से पहले, दुनिया ने भौतिकी के कई नए नियम सीखे जो परमाणु प्रतिक्रिया के सभी महत्वपूर्ण पहलुओं से संबंधित थे। तो, 1934 में, एफ. जूलियट-क्यूरी, एच. हल्बन, एल. कोवरस्की ने पहली बार समाज और विश्व वैज्ञानिकों के समूह को परमाणु प्रतिक्रियाओं की संभावना पर एक सैद्धांतिक धारणा और साक्ष्य आधार की पेशकश की। सभी प्रयोग यूरेनियम नाभिक के विखंडन के अवलोकन से संबंधित थे।

1939 में, ई. फर्मी, आई. जूलियट-क्यूरी, ओ. हैन, ओ. फ्रिस्क ने न्यूट्रॉन के साथ बमबारी के दौरान यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रतिक्रिया का पता लगाया। शोध के दौरान वैज्ञानिकों ने पाया है कि जब एक त्वरित न्यूट्रॉन यूरेनियम नाभिक में प्रवेश करता है, तो मौजूदा नाभिक दो या तीन भागों में विभाजित हो जाता है।

श्रृंखला प्रतिक्रिया 20वीं सदी के मध्य में व्यावहारिक रूप से सिद्ध हो गई थी। 1939 में, वैज्ञानिक यह साबित करने में कामयाब रहे कि एक यूरेनियम नाभिक के विखंडन से लगभग 200 MeV ऊर्जा निकलती है। लेकिन लगभग 165 MeV को टुकड़े के नाभिक की गतिज ऊर्जा के लिए आवंटित किया जाता है, और शेष गामा क्वांटा को अपने साथ ले जाता है। इस खोज ने क्वांटम भौतिकी में एक बड़ी सफलता हासिल की।

ई. फर्मी ने कई वर्षों तक काम और अनुसंधान जारी रखा और 1942 में संयुक्त राज्य अमेरिका में पहला परमाणु रिएक्टर लॉन्च किया। सन्निहित परियोजना को "शिकागो वुडपाइल" कहा गया और इसे पटरी पर लाया गया। 5 सितंबर, 1945 को कनाडा ने अपना ZEEP परमाणु रिएक्टर लॉन्च किया। यूरोपीय महाद्वीप भी पीछे नहीं रहा और उसी समय F-1 संस्थापन का निर्माण किया जा रहा था। और रूसियों के लिए एक और यादगार तारीख है - 25 दिसंबर, 1946 को आई. कुरचटोव के नेतृत्व में मास्को में एक रिएक्टर लॉन्च किया गया। ये सबसे शक्तिशाली परमाणु रिएक्टर नहीं थे, लेकिन यह मनुष्य द्वारा परमाणु के विकास की शुरुआत थी।

शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए, 1954 में यूएसएसआर में एक वैज्ञानिक परमाणु रिएक्टर बनाया गया था। परमाणु ऊर्जा संयंत्र के साथ दुनिया का पहला शांतिपूर्ण जहाज, लेनिन परमाणु आइसब्रेकर, 1959 में सोवियत संघ में बनाया गया था। और हमारे राज्य की एक और उपलब्धि परमाणु आइसब्रेकर आर्कटिका है। यह सतही जहाज दुनिया में पहली बार उत्तरी ध्रुव पर पहुंचा। यह 1975 में हुआ था.

पहले पोर्टेबल परमाणु रिएक्टर धीमे न्यूट्रॉन पर संचालित होते थे।

परमाणु रिएक्टरों का उपयोग कहां किया जाता है और मानवता किस प्रकार का उपयोग करती है

• औद्योगिक रिएक्टर. इनका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
• परमाणु रिएक्टर परमाणु पनडुब्बियों के प्रणोदन के रूप में कार्य करते हैं।
• प्रायोगिक (पोर्टेबल, छोटे) रिएक्टर। उनके बिना, एक भी आधुनिक नहीं वैज्ञानिक अनुभवया अनुसंधान.

आज वैज्ञानिक प्रकाश ने विशेष रिएक्टरों की सहायता से अलवणीकरण करना सीख लिया है समुद्र का पानीजनसंख्या को गुणवत्ता प्रदान करना पेय जल. रूस में बहुत सारे सक्रिय परमाणु रिएक्टर हैं। तो, आंकड़ों के अनुसार, 2018 तक, राज्य में लगभग 37 ब्लॉक संचालित हो रहे हैं।

और वर्गीकरण के अनुसार वे इस प्रकार हो सकते हैं:

• अनुसंधान (ऐतिहासिक)। इनमें एफ-1 स्टेशन भी शामिल है, जिसे प्लूटोनियम के उत्पादन के लिए प्रायोगिक स्थल के रूप में बनाया गया था। आई. वी. कुरचटोव ने एफ-1 में काम किया, पहले भौतिक रिएक्टर का पर्यवेक्षण किया।
• अनुसंधान (सक्रिय)।
• शस्त्रागार. उदाहरण के तौर पर रिएक्टर - A-1, जो इतिहास में पहले कूलिंग रिएक्टर के रूप में दर्ज हुआ। परमाणु रिएक्टर की पिछली शक्ति छोटी, लेकिन कार्यात्मक होती है।
• ऊर्जा।
• जहाज। यह ज्ञात है कि जहाजों और पनडुब्बियों पर, आवश्यकता और तकनीकी व्यवहार्यता के अनुसार, जल-ठंडा या तरल-धातु रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है।
• अंतरिक्ष। एक उदाहरण के रूप में, आइए अंतरिक्ष यान पर येनिसी इंस्टॉलेशन को कॉल करें, जो अतिरिक्त मात्रा में ऊर्जा निकालने के लिए आवश्यक होने पर कार्रवाई में आता है, और इसे इसका उपयोग करके प्राप्त करना होगा सौर पेनल्सऔर आइसोटोप स्रोत।

इस प्रकार, परमाणु रिएक्टरों का विषय काफी विस्तृत है, इसलिए इसमें क्वांटम भौतिकी के नियमों के गहन अध्ययन और समझ की आवश्यकता है। लेकिन बिजली उद्योग और राज्य की अर्थव्यवस्था के लिए परमाणु रिएक्टरों का महत्व पहले से ही, इसमें कोई संदेह नहीं है, उपयोगिता और लाभ की आभा से प्रेरित है।

के लिए समान्य व्यक्तिआधुनिक हाई-टेक उपकरण इतने रहस्यमय और रहस्यपूर्ण हैं कि उनकी पूजा करना उचित है, जैसे कि प्राचीन लोग बिजली की पूजा करते थे। स्कूली पाठगणितीय गणनाओं से परिपूर्ण भौतिक विज्ञानी समस्या का समाधान नहीं करते हैं। लेकिन एक परमाणु रिएक्टर के बारे में बताना भी दिलचस्प है, जिसके संचालन का सिद्धांत एक किशोर के लिए भी स्पष्ट है।

परमाणु रिएक्टर कैसे काम करता है?

इस उच्च तकनीक उपकरण के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है:

1. जब एक न्यूट्रॉन अवशोषित होता है, तो परमाणु ईंधन (अक्सर यह यूरेनियम-235या प्लूटोनियम-239) परमाणु नाभिक का विभाजन होता है;
2. गतिज ऊर्जा, गामा विकिरण और मुक्त न्यूट्रॉन निकलते हैं;
3. गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है (जब नाभिक आसपास के परमाणुओं से टकराता है), गामा विकिरण रिएक्टर द्वारा ही अवशोषित हो जाता है और ऊष्मा में भी परिवर्तित हो जाता है;
4. उत्पन्न न्यूट्रॉन में से कुछ ईंधन परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं, जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का कारण बनता है। इसे नियंत्रित करने के लिए न्यूट्रॉन अवशोषक और मॉडरेटर का उपयोग किया जाता है;
5. शीतलक (पानी, गैस या तरल सोडियम) की मदद से, प्रतिक्रिया स्थल से गर्मी हटा दी जाती है;
6. गर्म पानी से दबावयुक्त भाप का उपयोग भाप टरबाइनों को चलाने के लिए किया जाता है;
7. जनरेटर की सहायता से टर्बाइनों के घूमने की यांत्रिक ऊर्जा को प्रत्यावर्ती विद्युत धारा में परिवर्तित किया जाता है।

वर्गीकरण के दृष्टिकोण

रिएक्टरों की टाइपोलॉजी के कई कारण हो सकते हैं:

• परमाणु प्रतिक्रिया के प्रकार से. विखंडन (सभी वाणिज्यिक प्रतिष्ठान) या संलयन (थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा, केवल कुछ अनुसंधान संस्थानों में व्यापक है);
• शीतलक द्वारा. अधिकांश मामलों में, इस उद्देश्य के लिए पानी (उबलता या भारी) का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी वैकल्पिक समाधानों का उपयोग किया जाता है: तरल धातु (सोडियम, सीसा-बिस्मथ मिश्र धातु, पारा), गैस (हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड या नाइट्रोजन), पिघला हुआ नमक (फ्लोराइड लवण);
• पीढ़ी दर पीढ़ी.पहला प्रारंभिक प्रोटोटाइप है, जिसका कोई व्यावसायिक अर्थ नहीं था। दूसरा वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र हैं जो 1996 से पहले बनाए गए थे। तीसरी पीढ़ी केवल मामूली सुधारों में पिछली पीढ़ी से भिन्न है। चौथी पीढ़ी पर काम अभी भी चल रहा है;
• समुच्चय अवस्था के अनुसारईंधन (गैस अभी भी केवल कागज पर मौजूद है);
• उपयोग के उद्देश्य से(बिजली के उत्पादन, इंजन शुरू करने, हाइड्रोजन उत्पादन, अलवणीकरण, तत्वों के रूपांतरण, तंत्रिका विकिरण प्राप्त करने, सैद्धांतिक और खोजी उद्देश्यों के लिए)।

परमाणु रिएक्टर उपकरण

अधिकांश बिजली संयंत्रों में रिएक्टरों के मुख्य घटक हैं:

1. परमाणु ईंधन - एक पदार्थ जो बिजली टर्बाइनों (आमतौर पर कम समृद्ध यूरेनियम) के लिए गर्मी के उत्पादन के लिए आवश्यक है;
2. परमाणु रिएक्टर का सक्रिय क्षेत्र - यहीं पर परमाणु प्रतिक्रिया होती है;
3. न्यूट्रॉन मॉडरेटर - तेज न्यूट्रॉन की गति को कम कर देता है, उन्हें थर्मल न्यूट्रॉन में बदल देता है;
4. शुरुआती न्यूट्रॉन स्रोत - परमाणु प्रतिक्रिया के विश्वसनीय और स्थिर स्टार्ट-अप के लिए उपयोग किया जाता है;
5. न्यूट्रॉन अवशोषक - ताजा ईंधन की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को कम करने के लिए कुछ बिजली संयंत्रों में उपलब्ध है;
6. न्यूट्रॉन हॉवित्ज़र - बंद होने के बाद प्रतिक्रिया को फिर से शुरू करने के लिए उपयोग किया जाता है;
7. शीतलक (शुद्ध पानी);
8. नियंत्रण छड़ें - यूरेनियम या प्लूटोनियम नाभिक के विखंडन की दर को नियंत्रित करने के लिए;
9. जल पंप - भाप बॉयलर में पानी पंप करता है;
10. भाप टरबाइन - भाप की तापीय ऊर्जा को घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है;
11. कूलिंग टॉवर - वातावरण में अतिरिक्त गर्मी को हटाने के लिए एक उपकरण;
12. रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्राप्त करने और भंडारण के लिए प्रणाली;
13. सुरक्षा प्रणालियाँ (आपातकालीन डीजल जनरेटर, आपातकालीन कोर कूलिंग के लिए उपकरण)।

नवीनतम मॉडल कैसे काम करते हैं

रिएक्टरों की नवीनतम चौथी पीढ़ी वाणिज्यिक संचालन के लिए उपलब्ध होगी 2030 से पहले नहीं. वर्तमान में इनके कार्य का सिद्धांत एवं व्यवस्था विकास के स्तर पर है। मौजूदा आंकड़ों के मुताबिक, ये संशोधन मौजूदा मॉडलों से अलग होंगे फ़ायदे:

• तीव्र गैस शीतलन प्रणाली. यह माना जाता है कि हीलियम का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाएगा। के अनुसार परियोजना प्रलेखन, इस प्रकार रिएक्टरों को 850 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठंडा करना संभव है। ऐसे उच्च तापमान पर काम करने के लिए विशिष्ट कच्चे माल की भी आवश्यकता होती है: मिश्रित सिरेमिक सामग्री और एक्टिनाइड यौगिक;
• प्राथमिक शीतलक के रूप में सीसा या सीसा-बिस्मथ मिश्र धातु का उपयोग करना संभव है। इन सामग्रियों में न्यूट्रॉन अवशोषण कम होता है और ये अपेक्षाकृत होते हैं हल्का तापमानपिघलना;
• इसके अलावा, पिघले हुए नमक के मिश्रण का उपयोग मुख्य शीतलक के रूप में किया जा सकता है। इस प्रकार, आधुनिक वाटर-कूल्ड समकक्षों की तुलना में उच्च तापमान पर काम करना संभव होगा।

प्रकृति में प्राकृतिक अनुरूपता

परमाणु रिएक्टर के रूप में माना जाता है सार्वजनिक चेतनाविशेष रूप से उच्च प्रौद्योगिकी के उत्पाद के रूप में। हालाँकि, वास्तव में पहला उपकरण प्राकृतिक उत्पत्ति का है. इसकी खोज मध्य अफ़्रीकी राज्य गैबॉन के ओक्लो क्षेत्र में की गई थी:

• रिएक्टर का निर्माण यूरेनियम चट्टानों की बाढ़ के कारण हुआ था भूजल. उन्होंने न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य किया;
• यूरेनियम के क्षय के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा पानी को भाप में बदल देती है, और श्रृंखला प्रतिक्रिया बंद हो जाती है;
• शीतलक तापमान गिरने के बाद, सब कुछ फिर से दोहराया जाता है;
• यदि तरल उबल नहीं गया होता और प्रतिक्रिया का क्रम नहीं रुका होता, तो मानवता को एक नई प्राकृतिक आपदा का सामना करना पड़ता;
• इस रिएक्टर में लगभग डेढ़ अरब वर्ष पहले आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन शुरू हुआ था। इस दौरान, लगभग 0.1 मिलियन वाट आउटपुट पावर आवंटित की गई थी;
• पृथ्वी पर दुनिया का ऐसा अजूबा एकमात्र ज्ञात है। नए का उद्भव असंभव है: प्राकृतिक कच्चे माल में यूरेनियम -235 का अनुपात श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए आवश्यक स्तर से बहुत कम है।

दक्षिण कोरिया में कितने परमाणु रिएक्टर हैं?

प्राकृतिक संसाधनों में गरीब, लेकिन औद्योगीकृत और अधिक आबादी वाले कोरिया गणराज्य को ऊर्जा की सख्त जरूरत है। जर्मनी द्वारा शांतिपूर्ण परमाणु को अस्वीकार करने की पृष्ठभूमि में, इस देश को परमाणु प्रौद्योगिकी पर अंकुश लगाने की बहुत उम्मीदें हैं:

• यह योजना बनाई गई है कि 2035 तक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पन्न बिजली का हिस्सा 60% तक पहुंच जाएगा, और कुल उत्पादन - 40 गीगावाट से अधिक;
• देश के पास परमाणु हथियार नहीं हैं, लेकिन परमाणु भौतिकी में अनुसंधान जारी है। कोरियाई वैज्ञानिकों ने आधुनिक रिएक्टरों के लिए डिज़ाइन विकसित किए हैं: मॉड्यूलर, हाइड्रोजन, तरल धातु आदि के साथ;
• स्थानीय शोधकर्ताओं की सफलता आपको विदेशों में प्रौद्योगिकी बेचने की अनुमति देती है। उम्मीद है कि अगले 15-20 वर्षों में देश ऐसी 80 इकाइयों का निर्यात करेगा;
• लेकिन आज की स्थिति के अनुसार, अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र अमेरिकी या फ्रांसीसी वैज्ञानिकों की सहायता से बनाए गए हैं;
• ऑपरेटिंग स्टेशनों की संख्या अपेक्षाकृत कम है (केवल चार), लेकिन उनमें से प्रत्येक में रिएक्टरों की एक महत्वपूर्ण संख्या है - कुल मिलाकर 40, और यह आंकड़ा बढ़ेगा।

जब न्यूट्रॉन के साथ बमबारी की जाती है, तो परमाणु ईंधन एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप भारी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। सिस्टम में पानी इस गर्मी को लेता है और इसे भाप में बदल देता है, जो टरबाइनों को चालू करता है जो बिजली का उत्पादन करते हैं। यहां परमाणु रिएक्टर के संचालन का एक सरल चित्र दिया गया है, जो पृथ्वी पर ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली स्रोत है।

वीडियो: परमाणु रिएक्टर कैसे काम करते हैं

इस वीडियो में, परमाणु भौतिक विज्ञानी व्लादिमीर चाइकिन आपको बताएंगे कि परमाणु रिएक्टरों में बिजली कैसे उत्पन्न होती है, उनकी विस्तृत संरचना:

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परमाणु रिएक्टर क्या है?

एक परमाणु रिएक्टर, जिसे पहले "परमाणु बॉयलर" के रूप में जाना जाता था, एक उपकरण है जिसका उपयोग निरंतर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने और नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों का उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बिजली उत्पन्न करने और जहाज के इंजनों के लिए किया जाता है। परमाणु विखंडन से निकलने वाली गर्मी को कार्यशील तरल पदार्थ (पानी या गैस) में स्थानांतरित किया जाता है जिसे भाप टरबाइन के माध्यम से पारित किया जाता है। पानी या गैस जहाज के ब्लेड को चलाता है या विद्युत जनरेटर को घुमाता है। परमाणु प्रतिक्रिया से उत्पन्न भाप, सैद्धांतिक रूप से, थर्मल उद्योग या जिला हीटिंग के लिए उपयोग की जा सकती है। कुछ रिएक्टरों का उपयोग चिकित्सा और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आइसोटोप का उत्पादन करने या हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। उनमें से कुछ केवल शोध उद्देश्यों के लिए हैं। आज, लगभग 450 परमाणु ऊर्जा रिएक्टर हैं जिनका उपयोग दुनिया भर के लगभग 30 देशों में बिजली पैदा करने के लिए किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत

जिस तरह पारंपरिक बिजली संयंत्र जीवाश्म ईंधन को जलाने से निकलने वाली तापीय ऊर्जा का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करते हैं, उसी तरह परमाणु रिएक्टर नियंत्रित परमाणु विखंडन द्वारा जारी ऊर्जा को यांत्रिक या विद्युत रूपों में आगे रूपांतरण के लिए थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

परमाणु विखंडन प्रक्रिया

जब बड़ी संख्या में क्षयकारी परमाणु नाभिक (जैसे यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239) न्यूट्रॉन को अवशोषित करते हैं, तो परमाणु क्षय की प्रक्रिया हो सकती है। एक भारी नाभिक दो या दो से अधिक हल्के नाभिकों (विखंडन उत्पादों) में विघटित हो जाता है, जिससे गतिज ऊर्जा, गामा किरणें और मुक्त न्यूट्रॉन मुक्त होते हैं। इनमें से कुछ न्यूट्रॉन बाद में अन्य विखंडनीय परमाणुओं द्वारा अवशोषित किए जा सकते हैं और आगे विखंडन का कारण बन सकते हैं, जिससे और भी अधिक न्यूट्रॉन निकलते हैं, इत्यादि। इस प्रक्रिया को परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

ऐसी परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने के लिए, न्यूट्रॉन अवशोषक और मॉडरेटर अधिक नाभिक के विखंडन में जाने वाले न्यूट्रॉन के अनुपात को बदल सकते हैं। खतरनाक स्थितियों की पहचान होने पर क्षय प्रतिक्रिया को रोकने में सक्षम होने के लिए परमाणु रिएक्टरों को मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जाता है।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन फ्लक्स नियामक साधारण ("हल्का") पानी (दुनिया में 74.8% रिएक्टर), ठोस ग्रेफाइट (रिएक्टर का 20%) और "भारी" पानी (रिएक्टर का 5%) हैं। कुछ प्रायोगिक प्रकार के रिएक्टरों में बेरिलियम और हाइड्रोकार्बन का उपयोग करने का प्रस्ताव है।

परमाणु रिएक्टर में ऊष्मा उत्पन्न करना

रिएक्टर का कार्य क्षेत्र कई प्रकार से ऊष्मा उत्पन्न करता है:

• जब नाभिक पड़ोसी परमाणुओं से टकराता है तो विखंडन उत्पादों की गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
• रिएक्टर विखंडन के दौरान उत्पन्न कुछ गामा विकिरण को अवशोषित करता है और इसकी ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है।
• विखंडन उत्पादों और उन सामग्रियों के रेडियोधर्मी क्षय से गर्मी उत्पन्न होती है जो न्यूट्रॉन अवशोषण से प्रभावित होती हैं। रिएक्टर बंद होने के बाद भी यह ऊष्मा स्रोत कुछ समय तक अपरिवर्तित रहेगा।

परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान, एक किलोग्राम यूरेनियम-235 (यू-235) पारंपरिक रूप से जलाए गए एक किलोग्राम कोयले की तुलना में लगभग तीन मिलियन गुना अधिक ऊर्जा छोड़ता है (2.4 × 107 जूल प्रति किलोग्राम कोयले की तुलना में यूरेनियम-235 के प्रति किलोग्राम 7.2 × 1013 जूल) ,

परमाणु रिएक्टर शीतलन प्रणाली

परमाणु रिएक्टर का शीतलक - आमतौर पर पानी, लेकिन कभी-कभी गैस, तरल धातु (जैसे तरल सोडियम), या पिघला हुआ नमक - उत्पन्न गर्मी को अवशोषित करने के लिए रिएक्टर कोर के चारों ओर प्रसारित किया जाता है। रिएक्टर से गर्मी निकाली जाती है और फिर भाप उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकांश रिएक्टर एक शीतलन प्रणाली का उपयोग करते हैं जो पानी से भौतिक रूप से अलग होती है जो उबलती है और टरबाइन के लिए उपयोग की जाने वाली भाप उत्पन्न करती है, दबाव वाले पानी रिएक्टर की तरह। हालाँकि, कुछ रिएक्टरों में, भाप टरबाइन के लिए पानी सीधे रिएक्टर कोर में उबाला जाता है; उदाहरण के लिए, एक दबावयुक्त जल रिएक्टर में।

रिएक्टर में न्यूट्रॉन प्रवाह नियंत्रण

रिएक्टर बिजली उत्पादन को अधिक विखंडन पैदा करने में सक्षम न्यूट्रॉन की संख्या को नियंत्रित करके नियंत्रित किया जाता है।

नियंत्रण छड़ें जो "न्यूट्रॉन जहर" से बनी होती हैं, उनका उपयोग न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के लिए किया जाता है। नियंत्रण छड़ द्वारा जितने अधिक न्यूट्रॉन अवशोषित किये जायेंगे, उतने ही कम न्यूट्रॉन आगे विखंडन का कारण बन सकते हैं। इस प्रकार, अवशोषण छड़ों को रिएक्टर में गहराई तक डुबाने से इसकी उत्पादन शक्ति कम हो जाती है और, इसके विपरीत, नियंत्रण छड़ को हटाने से इसमें वृद्धि होगी।

सभी परमाणु रिएक्टरों में नियंत्रण के पहले स्तर पर, कई न्यूट्रॉन-समृद्ध विखंडन आइसोटोप से न्यूट्रॉन का विलंबित उत्सर्जन एक महत्वपूर्ण शारीरिक प्रक्रिया है। ये विलंबित न्यूट्रॉन विखंडन के दौरान उत्पादित न्यूट्रॉन की कुल संख्या का लगभग 0.65% बनाते हैं, जबकि बाकी (तथाकथित "तेज़ न्यूट्रॉन") विखंडन के दौरान तुरंत बनते हैं। विलंबित न्यूट्रॉन बनाने वाले विखंडन उत्पादों का आधा जीवन मिलीसेकंड से लेकर कई मिनट तक होता है, और इसलिए रिएक्टर तक पहुंचने पर सटीक रूप से निर्धारित करने में काफी समय लगता है महत्वपूर्ण बिन्दू. रिएक्टर को श्रृंखला प्रतिक्रियाशीलता मोड में बनाए रखना, जहां महत्वपूर्ण द्रव्यमान तक पहुंचने के लिए विलंबित न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है, "वास्तविक समय" में श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने के लिए यांत्रिक उपकरणों या मानव नियंत्रण द्वारा प्राप्त किया जाता है; अन्यथा, एक सामान्य परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया में घातीय शक्ति वृद्धि के परिणामस्वरूप गंभीरता तक पहुंचने और परमाणु रिएक्टर के कोर के पिघलने के बीच का समय हस्तक्षेप करने के लिए बहुत कम होगा। यह अंतिम चरण, जहां विलंबित न्यूट्रॉन को अब क्रांतिकता बनाए रखने की आवश्यकता नहीं है, उसे त्वरित क्रांतिकता के रूप में जाना जाता है। संख्यात्मक रूप में गंभीरता का वर्णन करने के लिए एक पैमाना है, जिसमें प्रारंभिक गंभीरता को "शून्य डॉलर" शब्द से दर्शाया जाता है, तेज़ महत्वपूर्ण बिंदु को "एक डॉलर" के रूप में दर्शाया जाता है, प्रक्रिया में अन्य बिंदुओं को "सेंट" में प्रक्षेपित किया जाता है।

कुछ रिएक्टरों में, शीतलक न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में भी कार्य करता है। मॉडरेटर विखंडन के दौरान निकलने वाले तेज़ न्यूट्रॉन को ऊर्जा खोने और थर्मल न्यूट्रॉन बनने के कारण रिएक्टर की शक्ति बढ़ाता है। थर्मल न्यूट्रॉन में तेज़ न्यूट्रॉन की तुलना में विखंडन होने की संभावना अधिक होती है। यदि शीतलक एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर भी है, तो तापमान में परिवर्तन शीतलक/मॉडरेटर के घनत्व को प्रभावित कर सकता है और इसलिए रिएक्टर पावर आउटपुट में परिवर्तन हो सकता है। शीतलक का तापमान जितना अधिक होगा, यह उतना ही कम सघन होगा, और इसलिए कम प्रभावी मॉडरेटर होगा।

अन्य प्रकार के रिएक्टरों में, शीतलक "न्यूट्रॉन जहर" के रूप में कार्य करता है, नियंत्रण छड़ों की तरह ही न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है। इन रिएक्टरों में, शीतलक को गर्म करके, इसे कम सघन बनाकर बिजली उत्पादन बढ़ाया जा सकता है। परमाणु रिएक्टरों में आमतौर पर आपातकालीन शटडाउन के लिए रिएक्टर को बंद करने के लिए स्वचालित और मैन्युअल सिस्टम होते हैं। खतरनाक स्थितियों का पता चलने या संदेह होने पर विखंडन प्रक्रिया को रोकने के लिए ये सिस्टम रिएक्टर में बड़ी मात्रा में "न्यूट्रॉन जहर" (अक्सर बोरिक एसिड के रूप में बोरान) डालते हैं।

अधिकांश प्रकार के रिएक्टर "क्सीनन पिट" या "आयोडीन पिट" नामक प्रक्रिया के प्रति संवेदनशील होते हैं। एक सामान्य विखंडन उत्पाद, क्सीनन-135, न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में कार्य करता है जो रिएक्टर को बंद करना चाहता है। ज़ेनॉन-135 के संचय को पर्याप्त उच्च शक्ति स्तर बनाए रखकर नियंत्रित किया जा सकता है ताकि न्यूट्रॉन को उत्पन्न होते ही जल्दी से अवशोषित करके इसे नष्ट किया जा सके। विखंडन के परिणामस्वरूप आयोडीन-135 का निर्माण भी होता है, जो बदले में क्षय होकर (6.57 घंटे के आधे जीवन के साथ) ज़ेनॉन-135 बनाता है। जब रिएक्टर बंद हो जाता है, तो आयोडीन-135 क्षय होकर ज़ेनॉन-135 बनाता है, जिससे एक या दो दिन के भीतर रिएक्टर को फिर से चालू करना अधिक कठिन हो जाता है, क्योंकि ज़ेनॉन-135 क्षय होकर सीज़ियम-135 बनाता है, जो न्यूट्रॉन अवशोषक नहीं है क्सीनन-135.135, 9.2 घंटे के आधे जीवन के साथ। यह अस्थायी अवस्था "आयोडीन पिट" है। यदि रिएक्टर में पर्याप्त अतिरिक्त शक्ति है, तो इसे फिर से शुरू किया जा सकता है। अधिक क्सीनन-135, क्सीनन-136 में बदल जाएगा, जो न्यूट्रॉन अवशोषक से कम है, और कुछ घंटों के भीतर रिएक्टर तथाकथित "क्सीनन बर्न-अप चरण" का अनुभव करता है। इसके अतिरिक्त, खोए हुए क्सीनन-135 को बदलने के लिए न्यूट्रॉन के अवशोषण की भरपाई के लिए नियंत्रण छड़ें रिएक्टर में डाली जानी चाहिए। इस प्रक्रिया का ठीक से पालन न करना चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना का एक प्रमुख कारण था।

समुद्री परमाणु प्रतिष्ठानों (विशेष रूप से परमाणु पनडुब्बियों) में उपयोग किए जाने वाले रिएक्टरों को अक्सर भूमि-आधारित बिजली रिएक्टरों की तरह निरंतर बिजली मोड में शुरू नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, ऐसे बिजली संयंत्रों को ईंधन में बदलाव किए बिना लंबे समय तक संचालन की आवश्यकता होती है। इस कारण से, कई डिज़ाइन अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम का उपयोग करते हैं लेकिन ईंधन छड़ों में जलने योग्य न्यूट्रॉन अवशोषक होते हैं। इससे विखंडनीय सामग्री की अधिकता के साथ एक रिएक्टर को डिजाइन करना संभव हो जाता है, जो न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री की उपस्थिति के कारण रिएक्टर ईंधन चक्र के बर्नअप की शुरुआत में अपेक्षाकृत सुरक्षित होता है, जिसे बाद में पारंपरिक लंबे समय तक चलने वाले न्यूट्रॉन अवशोषक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। (ज़ेनॉन-135 से अधिक टिकाऊ), जो रिएक्टर के जीवनकाल के दौरान धीरे-धीरे जमा होता है। ईंधन।

बिजली का उत्पादन कैसे होता है?

विखंडन के दौरान उत्पन्न ऊर्जा से ऊष्मा उत्पन्न होती है, जिसमें से कुछ को उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। सामान्य विधिइस थर्मल ऊर्जा का उपयोग पानी को उबालने और दबावयुक्त भाप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जो बदले में एक भाप टरबाइन को चलाता है जो एक अल्टरनेटर को चलाता है और बिजली उत्पन्न करता है।

पहले रिएक्टरों की उपस्थिति का इतिहास

न्यूट्रॉन की खोज 1932 में की गई थी। न्यूट्रॉन के संपर्क के परिणामस्वरूप परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्पन्न श्रृंखला प्रतिक्रिया की योजना पहली बार 1933 में हंगरी के वैज्ञानिक लियो सिलार्ड द्वारा की गई थी। उन्होंने अगले वर्ष लंदन में एडमिरल्टी में अपने सरल रिएक्टर विचार के लिए पेटेंट के लिए आवेदन किया। हालाँकि, स्ज़ीलार्ड के विचार में न्यूट्रॉन के स्रोत के रूप में परमाणु विखंडन का सिद्धांत शामिल नहीं था, क्योंकि इस प्रक्रिया की अभी तक खोज नहीं हुई थी। प्रकाश तत्वों में न्यूट्रॉन-मध्यस्थ परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग करके परमाणु रिएक्टरों के लिए स्ज़ीलार्ड के विचार अव्यवहारिक साबित हुए।

यूरेनियम का उपयोग करके एक नए प्रकार के रिएक्टर के निर्माण के लिए प्रेरणा 1938 में लिसे मीटनर, फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन और ओटो हैन की खोज थी, जिन्होंने न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम पर "बमबारी" की थी (बेरिलियम की अल्फा क्षय प्रतिक्रिया, "न्यूट्रॉन गन" का उपयोग करके) बेरियम बनाने के लिए, जैसा कि उनका मानना ​​था कि यह यूरेनियम नाभिक के क्षय से उत्पन्न हुआ था। 1939 की शुरुआत में किए गए बाद के अध्ययनों (स्ज़ीलार्ड और फर्मी) से पता चला कि परमाणु के विभाजन के दौरान कुछ न्यूट्रॉन भी उत्पन्न हुए थे और इससे परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव हो गई थी, जिसकी कल्पना स्ज़ीलार्ड ने छह साल पहले की थी।

2 अगस्त, 1939 को, अल्बर्ट आइंस्टीन ने स्ज़ीलार्ड द्वारा राष्ट्रपति फ्रैंकलिन डी. रूजवेल्ट को लिखे एक पत्र पर हस्ताक्षर किए, जिसमें कहा गया था कि यूरेनियम विखंडन की खोज से "अत्यंत शक्तिशाली नए प्रकार के बम" का निर्माण हो सकता है। इससे रिएक्टरों और रेडियोधर्मी क्षय के अध्ययन को प्रोत्साहन मिला। स्ज़ीलार्ड और आइंस्टीन एक-दूसरे को अच्छी तरह से जानते थे और कई वर्षों तक एक साथ काम किया था, लेकिन आइंस्टीन ने परमाणु ऊर्जा के लिए ऐसी संभावना के बारे में कभी नहीं सोचा था जब तक कि स्ज़ीलार्ड ने उन्हें अपनी खोज की शुरुआत में, हमें सरकार को चेतावनी देने के लिए आइंस्टीन-स्ज़ीलार्ड पत्र लिखने के लिए सूचित नहीं किया था।

इसके तुरंत बाद, 1939 में, नाज़ी जर्मनी ने पोलैंड पर आक्रमण किया, जिससे यूरोप में द्वितीय विश्व युद्ध शुरू हो गया। आधिकारिक तौर पर, अमेरिका अभी तक युद्ध में नहीं था, लेकिन अक्टूबर में, जब आइंस्टीन-स्ज़ीलार्ड पत्र दिया गया था, रूजवेल्ट ने कहा कि अध्ययन का उद्देश्य यह सुनिश्चित करना था कि "नाज़ी हमें उड़ा न दें।" अमेरिकी परमाणु परियोजना कुछ देरी से शुरू हुई, क्योंकि संदेह बना रहा (विशेष रूप से फर्मी से) और शुरुआत में परियोजना की देखरेख करने वाले सरकारी अधिकारियों की कम संख्या के कारण।

अगले वर्ष, अमेरिकी सरकार को ब्रिटेन से एक फ्रिस्क-पीयरल्स ज्ञापन प्राप्त हुआ जिसमें कहा गया था कि श्रृंखला प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक यूरेनियम की मात्रा पहले की तुलना में बहुत कम थी। ज्ञापन मौड कमेटी की भागीदारी से बनाया गया था, जिसने यूके में परमाणु बम परियोजना पर काम किया था, जिसे बाद में कोड नाम "ट्यूब अलॉयज" (ट्यूबलर अलॉयज) के तहत जाना गया और बाद में मैनहट्टन प्रोजेक्ट में शामिल किया गया।

अंततः, पहला मानव निर्मित परमाणु रिएक्टर, जिसे शिकागो वुडपाइल 1 कहा जाता है, 1942 के अंत में एनरिको फर्मी के नेतृत्व में एक टीम द्वारा शिकागो विश्वविद्यालय में बनाया गया था। इस समय तक, देश के प्रवेश से अमेरिकी परमाणु कार्यक्रम पहले ही तेज हो चुका था। युद्ध। "शिकागो वुडपाइल" 2 दिसंबर, 1942 को 15 घंटे 25 मिनट पर एक महत्वपूर्ण बिंदु पर पहुंच गया। रिएक्टर का फ्रेम लकड़ी का था, जो प्राकृतिक यूरेनियम ऑक्साइड के नेस्टेड "ब्रिकेट्स" या "स्यूडोस्फेयर" के साथ ग्रेफाइट ब्लॉकों (इसलिए नाम) के ढेर को एक साथ रखता था।

1943 में शिकागो वुडपाइल के निर्माण के तुरंत बाद, अमेरिकी सेना ने मैनहट्टन परियोजना के लिए परमाणु रिएक्टरों की एक पूरी श्रृंखला विकसित की। सबसे बड़े रिएक्टरों (वाशिंगटन राज्य में हनफोर्ड परिसर में स्थित) का मुख्य उद्देश्य परमाणु हथियारों के लिए प्लूटोनियम का बड़े पैमाने पर उत्पादन करना था। फर्मी और स्ज़ीलार्ड ने 19 दिसंबर, 1944 को रिएक्टरों के लिए एक पेटेंट आवेदन दायर किया। युद्धकालीन गोपनीयता के कारण इसके जारी होने में 10 साल की देरी हुई।

"दुनिया का पहला" - यह शिलालेख EBR-I रिएक्टर की साइट पर बनाया गया था, जो अब आर्को, इडाहो शहर के पास एक संग्रहालय है। मूल रूप से "शिकागो वुडपाइल-4" नाम दिया गया यह रिएक्टर, अरेगॉन नेशनल लेबोरेटरी के लिए वाल्टर ज़िन के निर्देशन में बनाया गया था। यह प्रायोगिक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग के निपटान में था। 20 दिसंबर 1951 को परीक्षण के दौरान रिएक्टर ने 0.8 किलोवाट बिजली का उत्पादन किया और अगले दिन 200 किलोवाट (विद्युत शक्ति) की डिजाइन क्षमता के साथ 100 किलोवाट बिजली (विद्युत) का उत्पादन किया।

परमाणु रिएक्टरों के सैन्य उपयोग के अलावा, शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा में अनुसंधान जारी रखने के राजनीतिक कारण भी थे। अमेरिकी राष्ट्रपति ड्वाइट आइजनहावर ने उन्हें बनाया प्रसिद्ध भाषण 8 दिसंबर, 1953 को संयुक्त राष्ट्र महासभा में "शांति के लिए परमाणु" इस कूटनीतिक कदम के कारण अमेरिका और दुनिया भर में रिएक्टर प्रौद्योगिकी का प्रसार हुआ।

नागरिक उद्देश्यों के लिए बनाया गया पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र ओबनिंस्क में एएम-1 परमाणु ऊर्जा संयंत्र था, जिसे 27 जून, 1954 को सोवियत संघ में लॉन्च किया गया था। इससे लगभग 5 मेगावाट विद्युत ऊर्जा का उत्पादन हुआ।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, अमेरिकी सेना ने परमाणु रिएक्टर प्रौद्योगिकी के लिए अन्य अनुप्रयोगों की तलाश की। सेना और वायु सेना में किए गए अध्ययनों को लागू नहीं किया गया; हालाँकि, अमेरिकी नौसेना ने 17 जनवरी, 1955 को परमाणु पनडुब्बी यूएसएस नॉटिलस (SSN-571) को लॉन्च करके सफलता हासिल की।

पहला वाणिज्यिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र (सेलफील्ड, इंग्लैंड में काल्डर हॉल) 1956 में 50 मेगावाट (बाद में 200 मेगावाट) की प्रारंभिक क्षमता के साथ खोला गया था।

पहले पोर्टेबल परमाणु रिएक्टर "अल्को पीएम-2ए" का उपयोग 1960 से अमेरिकी सैन्य अड्डे "कैंप सेंचुरी" के लिए बिजली (2 मेगावाट) उत्पन्न करने के लिए किया जाता रहा है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र के मुख्य घटक

अधिकांश प्रकार के परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के मुख्य घटक हैं:

परमाणु रिएक्टर के तत्व

• परमाणु ईंधन (परमाणु रिएक्टर कोर; न्यूट्रॉन मॉडरेटर)
• न्यूट्रॉन का प्रारंभिक स्रोत
• न्यूट्रॉन अवशोषक
• न्यूट्रॉन गन (बंद होने के बाद प्रतिक्रिया को फिर से शुरू करने के लिए न्यूट्रॉन का एक निरंतर स्रोत प्रदान करता है)
• शीतलन प्रणाली (अक्सर न्यूट्रॉन मॉडरेटर और शीतलक एक ही होते हैं, आमतौर पर शुद्ध पानी)
• नियंत्रक छड़ें
• परमाणु रिएक्टर पोत (एनआरसी)

बॉयलर जल पंप

• भाप जनरेटर (उबलते पानी रिएक्टरों में नहीं)
• वाष्प टरबाइन
• बिजली जनरेटर
• संधारित्र
• कूलिंग टावर (हमेशा आवश्यक नहीं)
• रेडियोधर्मी अपशिष्ट उपचार प्रणाली (रेडियोधर्मी अपशिष्ट निपटान संयंत्र का हिस्सा)
• परमाणु ईंधन पुनः लोडिंग साइट
• खर्च किया गया ईंधन पूल

विकिरण सुरक्षा प्रणाली

• रेक्टर सुरक्षा प्रणाली (एसजेडआर)
• आपातकालीन डीजल जनरेटर
• रिएक्टर कोर आपातकालीन शीतलन प्रणाली (ईसीसीएस)
• आपातकालीन द्रव नियंत्रण प्रणाली (बोरॉन आपातकालीन इंजेक्शन, केवल उबलते पानी रिएक्टरों में)
• जिम्मेदार उपभोक्ताओं के लिए सेवा जल आपूर्ति प्रणाली (SOTVOP)

सुरक्षा कवच

• रिमोट कंट्रोल
• आपातकालीन स्थापना
• परमाणु प्रशिक्षण परिसर (एक नियम के रूप में, नियंत्रण कक्ष का अनुकरण होता है)

परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण

परमाणु रिएक्टरों के प्रकार

परमाणु रिएक्टरों को कई प्रकार से वर्गीकृत किया जाता है; सारांशये वर्गीकरण विधियाँ नीचे प्रस्तुत की गई हैं।

मॉडरेटर के प्रकार के आधार पर परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण

प्रयुक्त थर्मल रिएक्टर:

• ग्रेफाइट रिएक्टर
  
• दबावयुक्त जल रिएक्टर
• भारी जल रिएक्टर(कनाडा, भारत, अर्जेंटीना, चीन, पाकिस्तान, रोमानिया और दक्षिण कोरिया में प्रयुक्त)।
• हल्के जल रिएक्टर(एलवीआर)। हल्के जल रिएक्टर (थर्मल रिएक्टर का सबसे सामान्य प्रकार) रिएक्टरों को नियंत्रित और ठंडा करने के लिए साधारण पानी का उपयोग करते हैं। यदि पानी का तापमान बढ़ता है, तो इसका घनत्व कम हो जाता है, जिससे न्यूट्रॉन प्रवाह इतना धीमा हो जाता है कि आगे की श्रृंखला प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। यह नकारात्मक प्रतिक्रिया परमाणु प्रतिक्रिया की दर को स्थिर करती है। ग्रेफाइट और भारी जल रिएक्टर हल्के जल रिएक्टरों की तुलना में अधिक तीव्रता से गर्म होते हैं। अतिरिक्त गर्मी के कारण, ऐसे रिएक्टर प्राकृतिक यूरेनियम/असंवर्धित ईंधन का उपयोग कर सकते हैं।
• प्रकाश तत्व मॉडरेटर पर आधारित रिएक्टर.
• पिघला हुआ नमक संचालित रिएक्टर(एमएसआर) को लिथियम या बेरिलियम जैसे प्रकाश तत्वों की उपस्थिति से नियंत्रित किया जाता है, जो LiF और BEF2 शीतलक/ईंधन मैट्रिक्स लवण का हिस्सा हैं।
• तरल धातु कूलर वाले रिएक्टर, जहां शीतलक सीसा और बिस्मथ का मिश्रण है, न्यूट्रॉन अवशोषक में BeO ऑक्साइड का उपयोग कर सकते हैं।
• कार्बनिक मॉडरेटर पर आधारित रिएक्टर(ओएमआर) डिफेनिल और टेरफिनाइल को मॉडरेटर और शीतलक घटकों के रूप में उपयोग करते हैं।

शीतलक के प्रकार के आधार पर परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण

• पानी ठंडा रिएक्टर. संयुक्त राज्य अमेरिका में 104 ऑपरेटिंग रिएक्टर हैं। इनमें से 69 दबावयुक्त जल रिएक्टर (पीडब्ल्यूआर) और 35 उबलते पानी रिएक्टर (बीडब्ल्यूआर) हैं। दबावयुक्त जल परमाणु रिएक्टर (पीडब्लूआर) सभी पश्चिमी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का विशाल बहुमत बनाते हैं। आरवीडी प्रकार की मुख्य विशेषता एक सुपरचार्जर, एक विशेष उच्च दबाव वाले पोत की उपस्थिति है। अधिकांश वाणिज्यिक उच्च दबाव रिएक्टर और नौसैनिक रिएक्टर संयंत्र सुपरचार्जर का उपयोग करते हैं। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, ब्लोअर आंशिक रूप से पानी से भरा होता है और इसके ऊपर एक भाप का बुलबुला बना रहता है, जो विसर्जन हीटर के साथ पानी को गर्म करके बनाया जाता है। सामान्य मोड में, सुपरचार्जर रिएक्टर के दबाव पोत (एचआरवी) से जुड़ा होता है और दबाव कम्पेसाटर रिएक्टर में पानी की मात्रा में बदलाव के मामले में एक गुहा प्रदान करता है। ऐसी योजना हीटर का उपयोग करके कम्पेसाटर में भाप के दबाव को बढ़ाकर या घटाकर रिएक्टर में दबाव का नियंत्रण भी प्रदान करती है।

• उच्च दाब भारी जल रिएक्टरविभिन्न प्रकार के दबावयुक्त जल रिएक्टरों (पीडब्लूआर) से संबंधित हैं, जो दबाव का उपयोग करने के सिद्धांतों को जोड़ते हैं, एक अलग थर्मल चक्र, शीतलक और मॉडरेटर के रूप में भारी पानी के उपयोग को मानते हैं, जो आर्थिक रूप से फायदेमंद है।
• उबलता पानी रिएक्टर(बीडब्ल्यूआर). उबलते पानी रिएक्टरों के मॉडल की विशेषता मुख्य रिएक्टर पोत के नीचे ईंधन छड़ों के आसपास उबलते पानी की उपस्थिति है। उबलता पानी रिएक्टर यूरेनियम डाइऑक्साइड के रूप में ईंधन के रूप में समृद्ध 235U का उपयोग करता है। ईंधन को स्टील के बर्तन में रखी छड़ों में व्यवस्थित किया जाता है, जिसे बाद में पानी में डुबोया जाता है। परमाणु विखंडन प्रक्रिया के कारण पानी उबलता है और भाप बनती है। यह भाप टर्बाइनों में पाइपलाइनों से होकर गुजरती है। टर्बाइन भाप से संचालित होते हैं और इस प्रक्रिया से बिजली उत्पन्न होती है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, दबाव को रिएक्टर दबाव पोत से टरबाइन में बहने वाली भाप की मात्रा द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
• पूल प्रकार रिएक्टर
• तरल धातु शीतलक के साथ रिएक्टर. चूँकि पानी एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर है, इसलिए इसे तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर में शीतलक के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। तरल धातु शीतलक में सोडियम, NaK, सीसा, सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक और प्रारंभिक पीढ़ी के रिएक्टरों के लिए पारा शामिल हैं।
• सोडियम कूलेंट के साथ फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर.
• सीसा शीतलक के साथ तेज़ न्यूट्रॉन पर रिएक्टर।
• गैस ठंडा रिएक्टरउच्च तापमान संरचनाओं में हीलियम के साथ संश्लेषित अक्रिय गैस को प्रसारित करके ठंडा किया जाता है। वहीं, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग पहले ब्रिटिश और फ्रांसीसी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता था। नाइट्रोजन का भी प्रयोग किया गया है। ऊष्मा का उपयोग रिएक्टर के प्रकार पर निर्भर करता है। कुछ रिएक्टर इतने गर्म होते हैं कि गैस सीधे गैस टरबाइन को चला सकती है। पुराने रिएक्टर डिज़ाइन में आमतौर पर भाप टरबाइन के लिए भाप उत्पन्न करने के लिए हीट एक्सचेंजर के माध्यम से गैस पास करना शामिल होता है।
• पिघला हुआ नमक रिएक्टर(MSR) को पिघले हुए नमक (आमतौर पर FLiBe जैसे फ्लोराइड लवण के यूटेक्टिक मिश्रण) को प्रसारित करके ठंडा किया जाता है। एक विशिष्ट एमएसआर में, शीतलक का उपयोग एक मैट्रिक्स के रूप में भी किया जाता है जिसमें विखंडनीय सामग्री घुल जाती है।

परमाणु रिएक्टरों की पीढ़ियाँ

• पहली पीढ़ी का रिएक्टर(प्रारंभिक प्रोटोटाइप, अनुसंधान रिएक्टर, गैर-वाणिज्यिक बिजली रिएक्टर)
• दूसरी पीढ़ी का रिएक्टर(अधिकांश आधुनिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र 1965-1996)
• तीसरी पीढ़ी का रिएक्टर(मौजूदा डिज़ाइनों में विकासवादी सुधार 1996-वर्तमान)
• चौथी पीढ़ी का रिएक्टर(प्रौद्योगिकियाँ अभी भी विकासाधीन हैं, अज्ञात प्रारंभ तिथि, संभवतः 2030)

2003 में, परमाणु ऊर्जा के लिए फ्रांसीसी कमिश्नरी (सीईए) ने अपने न्यूक्लियोनिक्स वीक के दौरान पहली बार "जनरल II" पदनाम पेश किया।

2000 में "जनरल III" का पहला उल्लेख जेनरेशन IV इंटरनेशनल फोरम (जीआईएफ) की शुरुआत के संबंध में किया गया था।

नए प्रकार के बिजली संयंत्रों के विकास के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग (डीओई) द्वारा 2000 में "जनरल IV" का उल्लेख किया गया था।

ईंधन के प्रकार के आधार पर परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण

• ठोस ईंधन रिएक्टर
• तरल ईंधन रिएक्टर
• सजातीय जल शीतलित रिएक्टर
• पिघला हुआ नमक रिएक्टर
• गैस से चलने वाले रिएक्टर (सैद्धांतिक रूप से)

उद्देश्य के आधार पर परमाणु रिएक्टरों का वर्गीकरण

• विद्युत उत्पादन
• छोटे क्लस्टर रिएक्टरों सहित परमाणु ऊर्जा संयंत्र
• स्व-चालित उपकरण (परमाणु ऊर्जा संयंत्र देखें)
• परमाणु अपतटीय प्रतिष्ठान
• विभिन्न प्रस्तावित प्रकार के रॉकेट इंजन
• ताप के अन्य उपयोग
• डिसेलिनेशन
• घरेलू और औद्योगिक हीटिंग के लिए ताप उत्पादन
• हाइड्रोजन ऊर्जा में उपयोग के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन
• तत्व रूपांतरण के लिए उत्पादन रिएक्टर
• ब्रीडर रिएक्टर श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान उपभोग की तुलना में अधिक विखंडनीय सामग्री का उत्पादन करने में सक्षम हैं (मूल आइसोटोप यू-238 को पीयू-239, या थ-232 से यू-233 में परिवर्तित करके)। इस प्रकार, एक चक्र पूरा करने के बाद, यूरेनियम ब्रीडर रिएक्टर को बार-बार प्राकृतिक या यहां तक ​​कि घटे हुए यूरेनियम से ईंधन भरा जा सकता है। बदले में, थोरियम ब्रीडर रिएक्टर को थोरियम से फिर से भरा जा सकता है। हालाँकि, विखंडनीय सामग्री की प्रारंभिक आपूर्ति की आवश्यकता है।
• विभिन्न रेडियोधर्मी आइसोटोप का निर्माण, जैसे कि धूम्रपान डिटेक्टरों और कोबाल्ट -60, मोलिब्डेनम -99 और अन्य में उपयोग के लिए अमेरिकियम, ट्रेसर के रूप में और उपचार के लिए उपयोग किया जाता है।
• परमाणु हथियारों के लिए सामग्री का उत्पादन, जैसे हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम
• न्यूट्रॉन विकिरण के स्रोत का निर्माण (उदाहरण के लिए, लेडी गोडिवा स्पंदित रिएक्टर) और पॉज़िट्रॉन विकिरण (उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण और पोटेशियम-आर्गन डेटिंग)
• अनुसंधान रिएक्टर: आमतौर पर, रिएक्टरों का उपयोग वैज्ञानिक अनुसंधान और शिक्षण, सामग्री परीक्षण, या चिकित्सा और उद्योग के लिए रेडियोआइसोटोप के उत्पादन के लिए किया जाता है। वे बिजली रिएक्टरों या जहाज रिएक्टरों से बहुत छोटे होते हैं। इनमें से कई रिएक्टर विश्वविद्यालय परिसरों में स्थित हैं। 56 देशों में ऐसे लगभग 280 रिएक्टर काम कर रहे हैं। कुछ अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम ईंधन से काम करते हैं। कम समृद्ध ईंधन को बदलने के लिए अंतर्राष्ट्रीय प्रयास चल रहे हैं।

आधुनिक परमाणु रिएक्टर

दबावयुक्त जल रिएक्टर (पीडब्ल्यूआर)

ये रिएक्टर परमाणु ईंधन, नियंत्रण छड़ें, मॉडरेटर और शीतलक को रखने के लिए एक दबाव पोत का उपयोग करते हैं। रिएक्टरों को ठंडा किया जाता है और न्यूट्रॉन को उच्च दबाव में तरल पानी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दबाव पोत से निकलने वाला गर्म रेडियोधर्मी पानी भाप जनरेटर सर्किट से होकर गुजरता है, जो बदले में द्वितीयक (गैर-रेडियोधर्मी) सर्किट को गर्म करता है। ये रिएक्टर अधिकांश आधुनिक रिएक्टर बनाते हैं। यह न्यूट्रॉन रिएक्टर हीटिंग डिज़ाइन डिवाइस है, जिनमें से नवीनतम VVER-1200, उन्नत दबावयुक्त जल रिएक्टर और यूरोपीय दबावयुक्त जल रिएक्टर हैं। अमेरिकी नौसेना के रिएक्टर इसी प्रकार के होते हैं।

उबलते पानी रिएक्टर (बीडब्ल्यूआर)

उबलते पानी रिएक्टर भाप जनरेटर के बिना दबाव वाले पानी रिएक्टरों के समान हैं। उबलते पानी रिएक्टर शीतलक के रूप में पानी का उपयोग करते हैं और दबाव वाले पानी रिएक्टरों के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करते हैं, लेकिन कम दबाव पर, जो पानी को बॉयलर के अंदर उबलने की अनुमति देता है, जिससे भाप बनती है जो टरबाइनों को घुमाती है। दबावयुक्त जल रिएक्टर के विपरीत, इसमें कोई प्राथमिक और द्वितीयक सर्किट नहीं होता है। इन रिएक्टरों की ताप क्षमता अधिक हो सकती है, और वे डिज़ाइन में सरल, और अधिक स्थिर और सुरक्षित भी हो सकते हैं। यह एक थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर उपकरण है, जिनमें से नवीनतम उन्नत उबलते पानी रिएक्टर और किफायती सरलीकृत उबलते पानी परमाणु रिएक्टर हैं।

दबावयुक्त भारी जल संचालित रिएक्टर (पीएचडब्ल्यूआर)

एक कनाडाई डिज़ाइन (CANDU के नाम से जाना जाता है), ये दबावयुक्त भारी जल संचालित रिएक्टर हैं। दबावयुक्त जल रिएक्टरों की तरह, एकल दबाव पात्र का उपयोग करने के बजाय, ईंधन सैकड़ों उच्च दबाव चैनलों में होता है। ये रिएक्टर प्राकृतिक यूरेनियम पर चलते हैं और थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर हैं। भारी जल रिएक्टरों को चालू रखते हुए ईंधन भरा जा सकता है पूरी ताकत, जो यूरेनियम का उपयोग करते समय उन्हें बहुत कुशल बनाता है (यह कोर में प्रवाह के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है)। भारी जल CANDU रिएक्टर कनाडा, अर्जेंटीना, चीन, भारत, पाकिस्तान, रोमानिया और दक्षिण कोरिया में बनाए गए हैं। भारत कई भारी जल रिएक्टरों का भी संचालन करता है, जिन्हें अक्सर "CANDU-डेरिवेटिव्स" के रूप में जाना जाता है, जिसे 1974 में "स्माइलिंग बुद्धा" परमाणु हथियार परीक्षण के बाद कनाडाई सरकार द्वारा भारत के साथ परमाणु संबंध समाप्त करने के बाद बनाया गया था।

हाई पावर चैनल रिएक्टर (आरबीएमके)

सोवियत विकास, प्लूटोनियम, साथ ही बिजली का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया। आरबीएमके पानी को शीतलक के रूप में और ग्रेफाइट को न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में उपयोग करते हैं। RBMK कुछ मामलों में CANDUs के समान हैं, क्योंकि उन्हें सेवा के दौरान रिचार्ज किया जा सकता है और दबाव पोत के बजाय दबाव ट्यूबों का उपयोग किया जा सकता है (जैसा कि वे दबाव वाले पानी रिएक्टरों में करते हैं)। हालाँकि, CANDU के विपरीत, वे बहुत अस्थिर और भारी हैं, जिससे रिएक्टर कैप महंगा हो जाता है। आरबीएमके डिज़ाइनों में कई महत्वपूर्ण सुरक्षा कमियों की भी पहचान की गई है, हालांकि इनमें से कुछ कमियों को चेरनोबिल आपदा के बाद ठीक कर लिया गया था। इनकी मुख्य विशेषता हल्के पानी और असंवर्धित यूरेनियम का उपयोग है। 2010 तक, 11 रिएक्टर खुले रहे, मुख्यतः बेहतर सुरक्षा और अमेरिकी ऊर्जा विभाग जैसे अंतर्राष्ट्रीय सुरक्षा संगठनों के समर्थन के कारण। इन सुधारों के बावजूद, आरबीएमके रिएक्टरों को अभी भी उपयोग के लिए सबसे खतरनाक रिएक्टर डिजाइनों में से एक माना जाता है। आरबीएमके रिएक्टरों का उपयोग केवल पूर्व सोवियत संघ में किया जाता था।

गैस कूल्ड रिएक्टर (जीसीआर) और उन्नत गैस कूल्ड रिएक्टर (एजीआर)

वे आम तौर पर ग्रेफाइट न्यूट्रॉन मॉडरेटर और CO2 कूलर का उपयोग करते हैं। उच्च परिचालन तापमान के कारण, उनमें दबावयुक्त जल रिएक्टरों की तुलना में गर्मी उत्पन्न करने की उच्च दक्षता हो सकती है। इस डिज़ाइन के कई परिचालन रिएक्टर हैं, मुख्य रूप से यूनाइटेड किंगडम में, जहां इस अवधारणा को विकसित किया गया था। पुराने विकास (यानी मैग्नॉक्स स्टेशन) या तो बंद हैं या निकट भविष्य में बंद हो जाएंगे। हालाँकि, बेहतर गैस-कूल्ड रिएक्टरों का अनुमानित परिचालन जीवन अगले 10 से 20 वर्षों तक है। इस प्रकार के रिएक्टर थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर होते हैं। कोर की बड़ी मात्रा के कारण ऐसे रिएक्टरों को बंद करने की मौद्रिक लागत अधिक हो सकती है।

फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (एलएमएफबीआर)

इस रिएक्टर का डिज़ाइन बिना मॉडरेटर के तरल धातु से ठंडा किया जाता है और खपत से अधिक ईंधन पैदा करता है। ऐसा कहा जाता है कि वे ईंधन को "प्रजनन" करते हैं क्योंकि वे न्यूट्रॉन कैप्चर के दौरान विखंडनीय ईंधन का उत्पादन करते हैं। ऐसे रिएक्टर दक्षता की दृष्टि से दबावयुक्त जल रिएक्टरों की तरह ही कार्य कर सकते हैं, उन्हें बढ़े हुए दबाव की भरपाई करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि तरल धातु का उपयोग किया जाता है जो बहुत उच्च तापमान पर भी अतिरिक्त दबाव नहीं बनाता है। यूएसएसआर में बीएन-350 और बीएन-600 और फ्रांस में सुपरफोनिक्स इस प्रकार के रिएक्टर थे, जैसा कि संयुक्त राज्य अमेरिका में फर्मी I था। जापान में मोनजू रिएक्टर, जो 1995 में सोडियम रिसाव के कारण क्षतिग्रस्त हो गया था, मई 2010 में फिर से चालू हो गया। ये सभी रिएक्टर तरल सोडियम का उपयोग/उपयोग करते हैं। ये रिएक्टर तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर हैं और थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों से संबंधित नहीं हैं। ये रिएक्टर दो प्रकार के होते हैं:

सीसा ठंडा हो गया

तरल धातु के रूप में सीसे का उपयोग उत्कृष्ट विकिरण परिरक्षण प्रदान करता है और बहुत उच्च तापमान पर संचालन की अनुमति देता है। इसके अलावा, सीसा (ज्यादातर) न्यूट्रॉन के लिए पारदर्शी होता है, इसलिए शीतलक में कम न्यूट्रॉन नष्ट होते हैं और शीतलक रेडियोधर्मी नहीं बनता है। सोडियम के विपरीत, सीसा आम तौर पर निष्क्रिय होता है, इसलिए विस्फोट या दुर्घटना का जोखिम कम होता है, लेकिन सीसे की इतनी बड़ी मात्रा विषाक्तता और अपशिष्ट निपटान की समस्या पैदा कर सकती है। अक्सर इस प्रकार के रिएक्टरों में सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक मिश्रण का उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, बिस्मथ विकिरण में थोड़ा हस्तक्षेप करेगा, क्योंकि यह न्यूट्रॉन के लिए पूरी तरह से पारदर्शी नहीं है, और सीसे की तुलना में अधिक आसानी से दूसरे आइसोटोप में बदल सकता है। रूसी अल्फा श्रेणी की पनडुब्बी अपनी मुख्य बिजली उत्पादन प्रणाली के रूप में लेड-बिस्मथ-कूल्ड फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग करती है।

सोडियम ठंडा

अधिकांश तरल धातु प्रजनन रिएक्टर (एलएमएफबीआर) इसी प्रकार के होते हैं। सोडियम प्राप्त करना अपेक्षाकृत आसान है और इसके साथ काम करना आसान है, और यह इसमें डूबे रिएक्टर के विभिन्न हिस्सों के क्षरण को रोकने में भी मदद करता है। हालाँकि, सोडियम पानी के संपर्क में आने पर हिंसक प्रतिक्रिया करता है, इसलिए सावधानी बरतनी चाहिए, हालाँकि ऐसे विस्फोट, उदाहरण के लिए, SCWRs या RWDs से अत्यधिक गर्म तरल रिसाव से अधिक शक्तिशाली नहीं होंगे। EBR-I इस प्रकार का पहला रिएक्टर है, जहां कोर में पिघला हुआ पदार्थ होता है।

बॉल-बेड रिएक्टर (पीबीआर)

वे सिरेमिक गेंदों में दबाए गए ईंधन का उपयोग करते हैं जिसमें गैस गेंदों के माध्यम से प्रसारित होती है। परिणामस्वरूप, वे सस्ते, मानकीकृत ईंधन के साथ कुशल, सरल, बहुत सुरक्षित रिएक्टर हैं। प्रोटोटाइप AVR रिएक्टर था।

पिघला हुआ नमक रिएक्टर

उनमें, ईंधन को फ्लोराइड लवण में घोल दिया जाता है, या फ्लोराइड को शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है। उनकी विविध सुरक्षा प्रणालियाँ, उच्च दक्षता और उच्च ऊर्जा घनत्व वाहनों के लिए उपयुक्त हैं। उल्लेखनीय रूप से, उनके कोर में उच्च दबाव या दहनशील घटकों के अधीन कोई भाग नहीं है। प्रोटोटाइप MSRE रिएक्टर था, जिसमें थोरियम ईंधन चक्र का भी उपयोग किया गया था। एक ब्रीडर रिएक्टर के रूप में, यह खर्च किए गए ईंधन को पुन: संसाधित करता है, यूरेनियम और ट्रांसयूरेनियम दोनों तत्वों को पुनर्प्राप्त करता है, वर्तमान में परिचालन में आने वाले पारंपरिक वन-थ्रू यूरेनियम प्रकाश जल रिएक्टरों की तुलना में केवल 0.1% ट्रांसयूरेनियम अपशिष्ट छोड़ता है। एक अलग मुद्दा रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद है, जिन्हें पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है और पारंपरिक रिएक्टरों में निपटाया जाना चाहिए।

जलीय सजातीय रिएक्टर (एएचआर)

ये रिएक्टर घुलनशील नमक के रूप में ईंधन का उपयोग करते हैं जो पानी में घुल जाते हैं और शीतलक और न्यूट्रॉन मॉडरेटर के साथ मिश्रित होते हैं।

नवोन्मेषी परमाणु प्रणालियाँ और परियोजनाएँ

उन्नत रिएक्टर

एक दर्जन से अधिक उन्नत रिएक्टर परियोजनाएं विकास के विभिन्न चरणों में हैं। इनमें से कुछ आरडब्ल्यूडी, बीडब्ल्यूआर और पीएचडब्ल्यूआर डिज़ाइन से विकसित हुए हैं, कुछ अधिक महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हैं। पूर्व में उन्नत उबलते पानी रिएक्टर (ABWR) (जिनमें से दो वर्तमान में चालू हैं और अन्य निर्माणाधीन हैं), साथ ही नियोजित आर्थिक सरलीकृत निष्क्रिय सुरक्षा उबलते पानी रिएक्टर (ESBWR) और AP1000 इंस्टॉलेशन (नीचे देखें) शामिल हैं। परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम 2010).

इंटीग्रल फास्ट न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर(आईएफआर) का निर्माण, परीक्षण और परीक्षण पूरे 1980 के दशक में किया गया था, फिर परमाणु अप्रसार नीतियों के कारण 1990 के दशक में क्लिंटन प्रशासन के इस्तीफे के बाद इसे निष्क्रिय कर दिया गया। खर्च किए गए परमाणु ईंधन का पुनर्प्रसंस्करण इसके डिजाइन के केंद्र में है और इसलिए यह ऑपरेटिंग रिएक्टरों से अपशिष्ट का केवल एक अंश उत्पन्न करता है।

मॉड्यूलर उच्च तापमान गैस-कूल्ड रिएक्टररिएक्टर (HTGCR) को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि उच्च तापमान न्यूट्रॉन बीम के क्रॉस सेक्शन के डॉपलर चौड़ीकरण के कारण बिजली उत्पादन को कम कर देता है। रिएक्टर सिरेमिक प्रकार के ईंधन का उपयोग करता है, इसलिए इसका सुरक्षित संचालन तापमान व्युत्पन्न तापमान सीमा से अधिक है। अधिकांश संरचनाओं को अक्रिय हीलियम से ठंडा किया जाता है। हीलियम वाष्प विस्तार के कारण विस्फोट का कारण नहीं बन सकता है, न्यूट्रॉन को अवशोषित नहीं करता है, जिससे रेडियोधर्मिता हो सकती है, और उन दूषित पदार्थों को भंग नहीं करता है जो रेडियोधर्मी हो सकते हैं। विशिष्ट डिज़ाइनों में हल्के जल रिएक्टरों (आमतौर पर 3) की तुलना में निष्क्रिय सुरक्षा की अधिक परतें (7 तक) होती हैं। एक अनूठी विशेषता जो सुरक्षा प्रदान कर सकती है वह यह है कि ईंधन की गेंदें वास्तव में कोर बनाती हैं और समय के साथ एक-एक करके बदल दी जाती हैं। ईंधन कोशिकाओं की डिज़ाइन विशेषताएँ उन्हें पुनर्चक्रित करना महंगा बनाती हैं।

छोटा, बंद, मोबाइल, स्वायत्त रिएक्टर (एसएसटीएआर)मूल रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में परीक्षण और विकास किया गया था। रिएक्टर की कल्पना एक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर के रूप में की गई थी, जिसमें एक निष्क्रिय सुरक्षा प्रणाली थी जिसे खराबी का संदेह होने पर दूर से बंद किया जा सकता था।

स्वच्छ और पर्यावरण के अनुकूल उन्नत रिएक्टर (सीज़र)एक परमाणु रिएक्टर के लिए एक अवधारणा है जो न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में भाप का उपयोग करती है - यह डिज़ाइन अभी भी विकास में है।

रिड्यूस्ड वॉटर मॉडरेटेड रिएक्टर वर्तमान में प्रचालन में चल रहे एडवांस्ड बॉयलिंग वॉटर रिएक्टर (ABWR) पर आधारित है। यह एक पूर्ण तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर नहीं है, लेकिन मुख्य रूप से एपिथर्मल न्यूट्रॉन का उपयोग करता है, जिनमें थर्मल और तेज़ के बीच मध्यवर्ती वेग होते हैं।

हाइड्रोजन मॉडरेटर के साथ स्व-विनियमन परमाणु ऊर्जा मॉड्यूल (एचपीएम)लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी द्वारा जारी एक डिज़ाइन प्रकार का रिएक्टर है जो ईंधन के रूप में यूरेनियम हाइड्राइड का उपयोग करता है।

सबक्रिटिकल परमाणु रिएक्टरसुरक्षित और अधिक स्थिर कार्य के रूप में डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन इंजीनियरिंग और आर्थिक दृष्टि से कठिन हैं। एक उदाहरण "ऊर्जा एम्पलीफायर" है।

थोरियम आधारित रिएक्टर. इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए रिएक्टरों में थोरियम-232 को यू-233 में परिवर्तित करना संभव है। इस प्रकार, थोरियम, जो यूरेनियम से चार गुना अधिक सामान्य है, का उपयोग यू-233 पर आधारित परमाणु ईंधन बनाने के लिए किया जा सकता है। माना जाता है कि यू-233 में विशेष रूप से पारंपरिक यू-235 की तुलना में अनुकूल परमाणु गुण हैं सर्वोत्तम संभावनाएँन्यूट्रॉन का लाभकारी उपयोग और उत्पादित लंबे समय तक रहने वाले ट्रांसयूरेनियम अपशिष्ट की मात्रा को कम करना।

उन्नत भारी जल रिएक्टर (एएचडब्ल्यूआर)- प्रस्तावित भारी जल रिएक्टर, जो विकास का प्रतिनिधित्व करेगा आने वाली पीढ़ी PHWR प्रकार. भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (बीएआरसी), भारत में विकासाधीन।

कामिनी- ईंधन के रूप में यूरेनियम-233 आइसोटोप का उपयोग करने वाला एक अनूठा रिएक्टर। भारत में BARC अनुसंधान केंद्र और इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (IGCAR) में निर्मित।

भारत थोरियम-यूरेनियम-233 ईंधन चक्र का उपयोग करके तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर बनाने की भी योजना बना रहा है। एफबीटीआर (फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर) (कलपक्कम, भारत) ऑपरेशन के दौरान ईंधन के रूप में प्लूटोनियम और शीतलक के रूप में तरल सोडियम का उपयोग करता है।

चौथी पीढ़ी के रिएक्टर क्या हैं?

रिएक्टरों की चौथी पीढ़ी विभिन्न सैद्धांतिक परियोजनाओं का एक समूह है जिन पर वर्तमान में विचार किया जा रहा है। इन परियोजनाओं के 2030 तक लागू होने की संभावना नहीं है। परिचालन में आने वाले आधुनिक रिएक्टरों को आम तौर पर दूसरी या तीसरी पीढ़ी की प्रणाली माना जाता है। पहली पीढ़ी की प्रणालियों का उपयोग कुछ समय से नहीं किया जा रहा है। रिएक्टरों की इस चौथी पीढ़ी का विकास आधिकारिक तौर पर आठ प्रौद्योगिकी लक्ष्यों के आधार पर जेनरेशन IV इंटरनेशनल फोरम (जीआईएफ) में लॉन्च किया गया था। मुख्य उद्देश्य परमाणु सुरक्षा में सुधार करना, प्रसार के खिलाफ सुरक्षा बढ़ाना, अपशिष्ट को कम करना और प्राकृतिक संसाधनों का उपयोग करना, साथ ही ऐसे स्टेशनों के निर्माण और संचालन की लागत को कम करना था।

• गैस-ठंडा तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर
• लेड कूलर के साथ फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर
• तरल नमक रिएक्टर
• सोडियम-ठंडा तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर
• सुपरक्रिटिकल जल-ठंडा परमाणु रिएक्टर
• अति उच्च तापमान परमाणु रिएक्टर

पांचवीं पीढ़ी के रिएक्टर क्या हैं?

रिएक्टरों की पांचवीं पीढ़ी ऐसी परियोजनाएं हैं, जिनका कार्यान्वयन सैद्धांतिक दृष्टिकोण से संभव है, लेकिन जो वर्तमान में सक्रिय विचार और अनुसंधान का विषय नहीं हैं। हालाँकि ऐसे रिएक्टर वर्तमान या अल्पावधि में बनाए जा सकते हैं, लेकिन आर्थिक व्यवहार्यता, व्यावहारिकता या सुरक्षा के कारणों से उनमें कम रुचि होती है।

• तरल चरण रिएक्टर. परमाणु रिएक्टर के मूल में तरल के साथ एक बंद लूप, जहां विखंडनीय सामग्री पिघले हुए यूरेनियम या यूरेनियम समाधान के रूप में होती है, जिसे रोकथाम पोत के आधार में छेद के माध्यम से इंजेक्ट की गई कार्यशील गैस की मदद से ठंडा किया जाता है।
• कोर में गैस चरण वाला रिएक्टर. परमाणु-संचालित रॉकेट के लिए एक बंद-लूप संस्करण, जहां विखंडनीय सामग्री एक क्वार्ट्ज बर्तन में स्थित गैसीय यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड है। कार्यशील गैस (जैसे हाइड्रोजन) इस बर्तन के चारों ओर बहेगी और परमाणु प्रतिक्रिया से उत्पन्न पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करेगी। इस तरह के डिज़ाइन का उपयोग रॉकेट इंजन के रूप में किया जा सकता है, जैसा कि हैरी हैरिसन के 1976 के विज्ञान कथा उपन्यास स्काईफॉल में बताया गया है। सैद्धांतिक रूप से, परमाणु ईंधन के रूप में यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड का उपयोग (मध्यवर्ती के बजाय, जैसा कि वर्तमान में किया जाता है) से ऊर्जा उत्पादन लागत कम होगी, साथ ही रिएक्टरों का आकार भी काफी कम हो जाएगा। व्यवहार में, इतनी उच्च शक्ति घनत्व पर काम करने वाला एक रिएक्टर एक अनियंत्रित न्यूट्रॉन प्रवाह उत्पन्न करेगा, जिससे अधिकांश रिएक्टर सामग्रियों की ताकत के गुण कमजोर हो जाएंगे। इस प्रकार, प्रवाह थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों में जारी कणों के प्रवाह के समान होगा। बदले में, इसके लिए संलयन विकिरण सुविधा के कार्यान्वयन के लिए अंतर्राष्ट्रीय परियोजना द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के समान उपयोग की आवश्यकता होगी।
• गैस चरण विद्युत चुम्बकीय रिएक्टर. गैस चरण रिएक्टर के समान लेकिन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के साथ पराबैंगनी प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करना।
• विखंडन आधारित रिएक्टर
• हाइब्रिड परमाणु संलयन. मूल या "प्रजनन क्षेत्र में पदार्थ" के संलयन और क्षय के दौरान उत्सर्जित न्यूट्रॉन का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, U-238, Th-232, या किसी अन्य रिएक्टर से खर्च किए गए ईंधन/रेडियोधर्मी कचरे का अपेक्षाकृत अधिक सौम्य आइसोटोप में रूपांतरण।

सक्रिय क्षेत्र में गैस चरण वाला रिएक्टर। परमाणु-संचालित रॉकेट के लिए एक बंद-लूप संस्करण, जहां विखंडनीय सामग्री एक क्वार्ट्ज बर्तन में स्थित गैसीय यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड है। कार्यशील गैस (जैसे हाइड्रोजन) इस बर्तन के चारों ओर बहेगी और परमाणु प्रतिक्रिया से उत्पन्न पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करेगी। इस तरह के डिज़ाइन का उपयोग रॉकेट इंजन के रूप में किया जा सकता है, जैसा कि हैरी हैरिसन के 1976 के विज्ञान कथा उपन्यास स्काईफॉल में बताया गया है। सैद्धांतिक रूप से, परमाणु ईंधन के रूप में यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड का उपयोग (मध्यवर्ती के बजाय, जैसा कि वर्तमान में किया जाता है) से ऊर्जा उत्पादन लागत कम होगी, साथ ही रिएक्टरों का आकार भी काफी कम हो जाएगा। व्यवहार में, इतनी उच्च शक्ति घनत्व पर काम करने वाला एक रिएक्टर एक अनियंत्रित न्यूट्रॉन प्रवाह उत्पन्न करेगा, जिससे अधिकांश रिएक्टर सामग्रियों की ताकत के गुण कमजोर हो जाएंगे। इस प्रकार, प्रवाह थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों में जारी कणों के प्रवाह के समान होगा। बदले में, इसके लिए संलयन विकिरण सुविधा के कार्यान्वयन के लिए अंतर्राष्ट्रीय परियोजना द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के समान उपयोग की आवश्यकता होगी।

गैस-चरण विद्युत चुम्बकीय रिएक्टर। गैस चरण रिएक्टर के समान लेकिन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के साथ पराबैंगनी प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करना।

विखंडन आधारित रिएक्टर

हाइब्रिड परमाणु संलयन. मूल या "प्रजनन क्षेत्र में पदार्थ" के संलयन और क्षय के दौरान उत्सर्जित न्यूट्रॉन का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, U-238, Th-232, या किसी अन्य रिएक्टर से खर्च किए गए ईंधन/रेडियोधर्मी कचरे का अपेक्षाकृत अधिक सौम्य आइसोटोप में रूपांतरण।

संलयन रिएक्टर

एक्टिनाइड्स के साथ काम करने की जटिलताओं के बिना बिजली का उत्पादन करने के लिए नियंत्रित संलयन का उपयोग संलयन बिजली संयंत्रों में किया जा सकता है। हालाँकि, गंभीर वैज्ञानिक और तकनीकी बाधाएँ बनी हुई हैं। कई संलयन रिएक्टर बनाए गए हैं, लेकिन हाल ही में रिएक्टर उपभोग की तुलना में अधिक ऊर्जा जारी करने में सक्षम हुए हैं। इस तथ्य के बावजूद कि अनुसंधान 1950 के दशक में शुरू हुआ, यह माना जाता है कि एक वाणिज्यिक संलयन रिएक्टर 2050 तक चालू नहीं होगा। आईटीईआर परियोजना वर्तमान में संलयन ऊर्जा का उपयोग करने का प्रयास कर रही है।

परमाणु ईंधन चक्र

थर्मल रिएक्टर आम तौर पर यूरेनियम के शुद्धिकरण और संवर्धन की डिग्री पर निर्भर करते हैं। कुछ परमाणु रिएक्टर प्लूटोनियम और यूरेनियम के मिश्रण पर चल सकते हैं (एमओएक्स ईंधन देखें)। वह प्रक्रिया जिसके द्वारा यूरेनियम अयस्क का खनन, प्रसंस्करण, संवर्धन, उपयोग, संभवतः पुनर्चक्रण और निपटान किया जाता है, परमाणु ईंधन चक्र के रूप में जाना जाता है।

प्रकृति में यूरेनियम का 1% तक आसानी से विखंडनीय आइसोटोप U-235 है। इस प्रकार, अधिकांश रिएक्टरों के डिज़ाइन में समृद्ध ईंधन का उपयोग शामिल होता है। संवर्धन में यू-235 का अनुपात बढ़ाना शामिल है और आमतौर पर गैसीय प्रसार या गैस सेंट्रीफ्यूज का उपयोग करके किया जाता है। समृद्ध उत्पाद को आगे यूरेनियम डाइऑक्साइड पाउडर में परिवर्तित किया जाता है, जिसे संपीड़ित किया जाता है और छर्रों में निकाल दिया जाता है। इन दानों को ट्यूबों में रखा जाता है, जिन्हें बाद में सील कर दिया जाता है। ऐसी ट्यूबों को ईंधन छड़ें कहा जाता है। प्रत्येक परमाणु रिएक्टर इनमें से कई ईंधन छड़ों का उपयोग करता है।

अधिकांश वाणिज्यिक बीडब्ल्यूआर और पीडब्ल्यूआर लगभग 4% यू-235 तक समृद्ध यूरेनियम का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, उच्च न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था वाले कुछ औद्योगिक रिएक्टरों को समृद्ध ईंधन की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं होती है (अर्थात, वे प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग कर सकते हैं)। अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी के अनुसार, दुनिया में कम से कम 100 अनुसंधान रिएक्टर अत्यधिक समृद्ध ईंधन (हथियार ग्रेड / 90% समृद्ध यूरेनियम) का उपयोग कर रहे हैं। इस प्रकार के ईंधन (परमाणु हथियारों के निर्माण में उपयोग के लिए संभावित) की चोरी के जोखिम के कारण कम संवर्धित यूरेनियम (जिससे प्रसार का खतरा कम होता है) वाले रिएक्टरों के उपयोग पर स्विच करने के लिए एक अभियान चलाया गया है।

परमाणु परिवर्तन प्रक्रिया में विखंडनीय U-235 और गैर-विखंडनीय, विखंडनीय U-238 का उपयोग किया जाता है। U-235 थर्मल (यानी धीमी गति से चलने वाले) न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित होता है। थर्मल न्यूट्रॉन वह है जो अपने चारों ओर के परमाणुओं के समान गति से चलता है। चूँकि परमाणुओं की कंपन आवृत्ति उनके पूर्ण तापमान के समानुपाती होती है, थर्मल न्यूट्रॉन में U-235 को विभाजित करने की अधिक क्षमता होती है जब यह समान कंपन गति से आगे बढ़ता है। दूसरी ओर, यदि न्यूट्रॉन बहुत तेजी से आगे बढ़ रहा है तो यू-238 के न्यूट्रॉन को पकड़ने की अधिक संभावना है। यू-239 परमाणु यथाशीघ्र क्षय होकर प्लूटोनियम-239 बनाता है, जो स्वयं एक ईंधन है। पीयू-239 एक पूर्ण ईंधन है और अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम ईंधन का उपयोग करते समय भी इस पर विचार किया जाना चाहिए। कुछ रिएक्टरों में प्लूटोनियम विखंडन प्रक्रियाओं को U-235 विखंडन प्रक्रियाओं पर प्राथमिकता दी जाएगी। खासकर मूल लोडेड यू-235 के ख़त्म हो जाने के बाद। प्लूटोनियम का विखंडन तेज़ और थर्मल दोनों रिएक्टरों में होता है, जो इसे परमाणु रिएक्टरों और परमाणु बम दोनों के लिए आदर्श बनाता है।

अधिकांश मौजूदा रिएक्टर थर्मल रिएक्टर हैं, जो आम तौर पर न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में पानी का उपयोग करते हैं (मॉडरेटर का मतलब है कि यह न्यूट्रॉन को थर्मल गति तक धीमा कर देता है) और शीतलक के रूप में भी। हालाँकि, तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर में, थोड़े अलग प्रकार के शीतलक का उपयोग किया जाता है, जो न्यूट्रॉन प्रवाह को बहुत अधिक धीमा नहीं करेगा। यह तेज़ न्यूट्रॉन को प्रबल होने की अनुमति देता है, जिसका उपयोग ईंधन आपूर्ति को लगातार भरने के लिए प्रभावी ढंग से किया जा सकता है। केवल सस्ते, असंवर्धित यूरेनियम को कोर में रखने से, अनायास गैर-विखंडनीय यू-238 पु-239 में परिवर्तित हो जाएगा, और ईंधन का "पुनरुत्पादन" करेगा।

थोरियम-आधारित ईंधन चक्र में, थोरियम-232 तेज़ और थर्मल दोनों रिएक्टरों में न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है। थोरियम के बीटा क्षय से प्रोटैक्टीनियम-233 और फिर यूरेनियम-233 का उत्पादन होता है, जिसका उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। अत: यूरेनियम-238 की तरह थोरियम-232 भी एक उपजाऊ पदार्थ है।

परमाणु रिएक्टरों का रखरखाव

परमाणु ईंधन टैंक में ऊर्जा की मात्रा को अक्सर "पूर्ण ऊर्जा दिनों" के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो कि 24 घंटे की अवधि (दिनों) की संख्या है, जब रिएक्टर थर्मल ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए पूरी शक्ति से संचालित होता है। रिएक्टर परिचालन चक्र में पूर्ण शक्ति संचालन के दिन (ईंधन भरने के लिए आवश्यक अंतराल के बीच) चक्र की शुरुआत में ईंधन असेंबलियों में निहित क्षयकारी यूरेनियम -235 (यू-235) की मात्रा से संबंधित होते हैं। चक्र की शुरुआत में कोर में यू-235 का प्रतिशत जितना अधिक होगा, पूर्ण शक्ति संचालन के उतने अधिक दिन रिएक्टर को संचालित करने की अनुमति देंगे।

परिचालन चक्र के अंत में, कुछ असेंबलियों में ईंधन "खत्म" हो जाता है, उतार दिया जाता है और नए (ताजा) ईंधन असेंबलियों के रूप में बदल दिया जाता है। साथ ही, परमाणु ईंधन में क्षय उत्पादों के संचय की ऐसी प्रतिक्रिया रिएक्टर में परमाणु ईंधन की सेवा जीवन को निर्धारित करती है। अंतिम विखंडन प्रक्रिया होने से बहुत पहले भी, लंबे समय तक रहने वाले न्यूट्रॉन-अवशोषित क्षय उप-उत्पादों को रिएक्टर में जमा होने का समय मिलता है, जो श्रृंखला प्रतिक्रिया को आगे बढ़ने से रोकता है। ईंधन भरने के दौरान बदले जाने वाले रिएक्टर कोर का अनुपात आमतौर पर उबलते पानी रिएक्टर के लिए एक चौथाई और दबाव वाले पानी रिएक्टर के लिए एक तिहाई होता है। इस खर्च किए गए ईंधन का निपटान और भंडारण एक औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन के संगठन में सबसे कठिन कार्यों में से एक है। इस तरह का परमाणु कचरा बेहद रेडियोधर्मी होता है और इसकी विषाक्तता हजारों वर्षों से खतरा बनी हुई है।

ईंधन भरने के लिए सभी रिएक्टरों को सेवा से बाहर करने की आवश्यकता नहीं है; उदाहरण के लिए, कंकड़ बिस्तर परमाणु रिएक्टर, आरबीएमके रिएक्टर (उच्च शक्ति चैनल रिएक्टर), पिघला हुआ नमक रिएक्टर, मैग्नॉक्स, एजीआर और कैंडू रिएक्टर संयंत्र संचालन के दौरान ईंधन तत्वों को स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। CANDU रिएक्टर में, व्यक्तिगत ईंधन तत्वों को कोर में इस तरह से रखना संभव है कि ईंधन तत्व में U-235 की सामग्री को समायोजित किया जा सके।

परमाणु ईंधन से निकाली गई ऊर्जा की मात्रा को उसका बर्नअप कहा जाता है, जिसे ईंधन के प्रारंभिक इकाई भार से उत्पन्न तापीय ऊर्जा के रूप में व्यक्त किया जाता है। बर्नअप को आमतौर पर मूल भारी धातु के प्रति टन थर्मल मेगावाट दिनों के रूप में व्यक्त किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा सुरक्षा

परमाणु सुरक्षा वह कार्रवाई है जिसका उद्देश्य परमाणु और विकिरण दुर्घटनाओं को रोकना या उनके परिणामों का स्थानीयकरण करना है। परमाणु ऊर्जा उद्योग ने रिएक्टरों की सुरक्षा और प्रदर्शन में सुधार किया है, और नए, सुरक्षित रिएक्टर डिजाइन भी पेश किए हैं (जिनका आमतौर पर परीक्षण नहीं किया गया है)। हालाँकि, इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि ऐसे रिएक्टरों का डिज़ाइन, निर्माण और संचालन विश्वसनीय रूप से किया जाएगा। गलतियाँ तब होती हैं जब जापान में फुकुशिमा परमाणु ऊर्जा संयंत्र के रिएक्टर डिजाइनरों को यह उम्मीद नहीं थी कि भूकंप से उत्पन्न सुनामी बैकअप सिस्टम को बंद कर देगी जो कि एनआरजी (राष्ट्रीय अनुसंधान समूह) की कई चेतावनियों के बावजूद, भूकंप के बाद रिएक्टर को स्थिर करने वाला था। और परमाणु सुरक्षा पर जापानी प्रशासन। यूबीएस एजी के अनुसार, फुकुशिमा I परमाणु दुर्घटनाओं ने इस बात पर संदेह पैदा कर दिया है कि क्या जापान जैसी उन्नत अर्थव्यवस्थाएं भी परमाणु सुरक्षा सुनिश्चित कर सकती हैं। आतंकवादी हमलों सहित विनाशकारी परिदृश्य भी संभव हैं। एमआईटी (मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी) की एक अंतःविषय टीम ने गणना की है कि, परमाणु ऊर्जा में अपेक्षित वृद्धि को देखते हुए, 2005-2055 की अवधि में कम से कम चार गंभीर परमाणु दुर्घटनाओं की उम्मीद की जानी चाहिए।

परमाणु एवं विकिरण दुर्घटनाएँ

कुछ गंभीर परमाणु और विकिरण दुर्घटनाएँ जो घटित हुई हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्र दुर्घटनाओं में एसएल-1 घटना (1961), थ्री माइल आइलैंड दुर्घटना (1979), चेरनोबिल आपदा (1986), और फुकुशिमा दाइची परमाणु आपदा (2011) शामिल हैं। परमाणु-संचालित दुर्घटनाओं में K-19 (1961), K-27 (1968), और K-431 (1985) पर रिएक्टर दुर्घटनाएँ शामिल हैं।

परमाणु रिएक्टरों को कम से कम 34 बार पृथ्वी की कक्षा में प्रक्षेपित किया गया है। सोवियत परमाणु-संचालित मानवरहित उपग्रह RORSAT से जुड़ी घटनाओं की एक श्रृंखला के कारण कक्षा से पृथ्वी के वायुमंडल में खर्च किए गए परमाणु ईंधन का प्रवेश हुआ।

प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर

हालाँकि अक्सर यह माना जाता है कि परमाणु विखंडन रिएक्टर किसके उत्पाद होते हैं आधुनिक प्रौद्योगिकी, पहले परमाणु रिएक्टर उपलब्ध हैं स्वाभाविक परिस्थितियां. एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर का निर्माण कुछ शर्तों के तहत किया जा सकता है जो एक डिज़ाइन किए गए रिएक्टर की स्थितियों की नकल करते हैं। अब तक, गैबॉन में ओक्लो यूरेनियम खदान के तीन अलग-अलग अयस्क भंडारों के भीतर पंद्रह प्राकृतिक परमाणु रिएक्टरों की खोज की गई है ( पश्चिम अफ्रीका). प्रसिद्ध "मृत" ओक्लो रिएक्टरों की खोज पहली बार 1972 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी फ्रांसिस पेरिन द्वारा की गई थी। लगभग 1.5 अरब साल पहले इन रिएक्टरों में एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया हुई थी, और इसे कई लाख वर्षों तक बनाए रखा गया था, इस अवधि के दौरान औसतन 100 किलोवाट बिजली उत्पादन उत्पन्न हुआ था। एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर की अवधारणा को 1956 में अरकंसास विश्वविद्यालय में पॉल कुरोदा द्वारा सिद्धांत के संदर्भ में समझाया गया था।

ऐसे रिएक्टर अब पृथ्वी पर नहीं बनाए जा सकते: समय की इस विशाल अवधि के दौरान रेडियोधर्मी क्षय ने प्राकृतिक यूरेनियम में यू-235 के अनुपात को श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए आवश्यक स्तर से कम कर दिया है।

प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर तब बने जब समृद्ध यूरेनियम खनिज भंडार भूजल से भरने लगे, जिसने न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य किया और एक महत्वपूर्ण श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू की। पानी के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर वाष्पित हो गया, जिससे प्रतिक्रिया तेज हो गई, और फिर वापस संघनित हो गई, जिससे परमाणु प्रतिक्रिया धीमी हो गई और पिघलने से रोक दिया गया। विखंडन प्रतिक्रिया सैकड़ों हजारों वर्षों तक जारी रही।

भूवैज्ञानिक सेटिंग में रेडियोधर्मी कचरे के निपटान में रुचि रखने वाले वैज्ञानिकों द्वारा ऐसे प्राकृतिक रिएक्टरों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। वे इस बात पर एक केस अध्ययन का प्रस्ताव करते हैं कि रेडियोधर्मी आइसोटोप पृथ्वी की पपड़ी के माध्यम से कैसे स्थानांतरित होंगे। यह कचरे के भूवैज्ञानिक निपटान के आलोचकों के लिए एक महत्वपूर्ण बिंदु है, जो डरते हैं कि कचरे में मौजूद आइसोटोप जल आपूर्ति में समाप्त हो सकते हैं या पर्यावरण में स्थानांतरित हो सकते हैं।

परमाणु ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

एक परमाणु रिएक्टर छोटी मात्रा में ट्रिटियम, Sr-90 को हवा और भूजल में छोड़ता है। ट्रिटियम से दूषित पानी रंगहीन और गंधहीन होता है। एसआर-90 की बड़ी खुराक से जानवरों में और संभवतः मनुष्यों में हड्डी के कैंसर और ल्यूकेमिया का खतरा बढ़ जाता है।