परमाणु ऊर्जा संयंत्र: उपकरण और पर्यावरणीय प्रभाव

एनपीपी: अतीत से वर्तमान तक

एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र एक उद्यम है जो विद्युत ऊर्जा के उत्पादन के लिए उपकरणों और सुविधाओं का एक संयोजन है। इस स्थापना की विशिष्टता गर्मी प्राप्त करने की विधि में निहित है। बिजली उत्पन्न करने के लिए आवश्यक तापमान परमाणुओं के क्षय की प्रक्रिया में उत्पन्न होता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन की भूमिका सबसे अधिक बार 235 (235U) की बड़ी संख्या के साथ यूरेनियम द्वारा की जाती है। सटीक रूप से क्योंकि यह रेडियोधर्मी तत्व परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन करने में सक्षम है, इसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है और इसका उपयोग परमाणु हथियारों में भी किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की सबसे बड़ी संख्या वाले देश

दुनिया में सबसे बड़ा परमाणु ऊर्जा संयंत्र

आज, दुनिया के 31 देशों में 192 परमाणु ऊर्जा संयंत्र संचालित हैं, जिनमें कुल 454 परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों का उपयोग किया गया है, जिनकी कुल क्षमता 394 डब्ल्यूडब्ल्यू है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का अधिकांश हिस्सा यूरोप, उत्तरी अमेरिका, सुदूर पूर्व एशिया और पूर्व यूएसएसआर के क्षेत्र में स्थित है, जबकि अफ्रीका में लगभग कोई भी नहीं है, और ऑस्ट्रेलिया और ओशिनिया में कोई भी नहीं है। एक और 41 रिएक्टरों ने 1.5 से 20 साल तक बिजली का उत्पादन नहीं किया, और उनमें से 40 जापान में हैं।

पिछले 10 वर्षों में, दुनिया में 47 बिजली इकाइयाँ चालू की गई हैं, उनमें से लगभग सभी एशिया में (चीन में 26) या पूर्वी यूरोप में स्थित हैं। वर्तमान में निर्माणाधीन दो तिहाई रिएक्टर चीन, भारत और रूस में हैं। चीन नए एनपीपी के निर्माण के लिए सबसे महत्वाकांक्षी कार्यक्रम को लागू कर रहा है, दुनिया भर में लगभग एक दर्जन से अधिक देश एनपीपी का निर्माण कर रहे हैं या उनके निर्माण के लिए परियोजनाओं का विकास कर रहे हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका के अलावा, परमाणु ऊर्जा के क्षेत्र में सबसे उन्नत देशों की सूची में शामिल हैं:

• फ्रांस;
• जापान;
• रूस,
• दक्षिण कोरिया।

2007 में, रूस ने दुनिया के पहले फ्लोटिंग न्यूक्लियर पावर प्लांट का निर्माण शुरू किया, जिससे देश के दूरदराज के तटीय क्षेत्रों में ऊर्जा की कमी की समस्या का समाधान हो गया।^[12]। निर्माण में देरी का सामना करना पड़ा। विभिन्न अनुमानों के अनुसार, 2018-2019 में पहला तैरता हुआ परमाणु ऊर्जा संयंत्र काम करेगा।

संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, दक्षिण कोरिया, रूस, अर्जेंटीना सहित कई देश विभिन्न उद्योगों, आवासीय परिसरों, और भविष्य में - व्यक्तिगत घरों की गर्मी और बिजली आपूर्ति के प्रयोजनों के लिए लगभग 10-20 मेगावाट की क्षमता वाले मिनी परमाणु ऊर्जा संयंत्र विकसित कर रहे हैं। यह माना जाता है कि छोटे आकार के रिएक्टर (उदाहरण के लिए, हाइपरियन एनपीपी) को सुरक्षित प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके बनाया जा सकता है जो बार-बार परमाणु पदार्थ के रिसाव की संभावना को कम करते हैं^[13]। अर्जेंटीना में एक छोटे आकार के CAREM25 रिएक्टर का निर्माण चल रहा है। मिनी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग करने का पहला अनुभव यूएसएसआर (बिलिबिनो एनपीपी) द्वारा प्राप्त किया गया था।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन का सिद्धांत

परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन का सिद्धांत परमाणु (कभी-कभी परमाणु कहा जाता है) रिएक्टर के संचालन पर आधारित है - एक विशेष थोक डिजाइन जिसमें परमाणुओं का विभाजन ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है।

विभिन्न प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं:

1. PHWR ("दबाव वाले भारी जल रिएक्टर" के रूप में भी जाना जाता है) का उपयोग मुख्य रूप से कनाडा और भारतीय शहरों में किया जाता है। यह पानी पर आधारित है, जिसका सूत्र D2O है। यह शीतलक और न्यूट्रॉन मध्यस्थ दोनों का कार्य करता है। दक्षता 29% के करीब है;
2. VVER (वाटर-कूल्ड पावर रिएक्टर)। वर्तमान में, WWERs केवल CIS, विशेष रूप से, VVER-100 मॉडल में संचालित होते हैं। रिएक्टर की दक्षता 33% है;
3. जीसीआर, एजीआर (ग्रेफाइट पानी)। ऐसे रिएक्टर में निहित तरल एक शीतलक के रूप में कार्य करता है। इस डिजाइन में, न्यूट्रॉन मॉडरेटर ग्रेफाइट है, इसलिए नाम। दक्षता लगभग 40% है।

डिवाइस के सिद्धांत के अनुसार, रिएक्टरों को भी विभाजित किया जाता है:

• पीडब्लूआर (दबाव वाले पानी के रिएक्टर) - ऐसा डिज़ाइन किया गया है कि एक निश्चित दबाव में पानी प्रतिक्रिया को धीमा कर देता है और गर्मी की आपूर्ति करता है;
• बीडब्ल्यूआर (इस तरह से डिजाइन किया गया कि भाप और पानी बिना पानी के सर्किट के उपकरण के मुख्य भाग में हैं);
• आरबीएमके (चैनल रिएक्टर विशेष रूप से बड़ी क्षमता वाला);
• बीएन (न्यूट्रॉन के तेजी से आदान-प्रदान के कारण सिस्टम काम करता है)।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र की संरचना और संरचना। परमाणु ऊर्जा संयंत्र कैसे काम करता है?

एनपीपी डिवाइस

एक विशिष्ट परमाणु ऊर्जा संयंत्र में ब्लॉक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक के भीतर विभिन्न तकनीकी उपकरण रखे जाते हैं। इन इकाइयों में सबसे महत्वपूर्ण एक रिएक्टर हॉल के साथ जटिल है, जो पूरे एनपीपी की संचालन क्षमता सुनिश्चित करता है। इसमें निम्नलिखित डिवाइस शामिल हैं:

• रिएक्टर;
• बेसिन (इसे परमाणु ईंधन में संग्रहीत किया जाता है);
• ईंधन लोडिंग मशीनें;
• नियंत्रण कक्ष (ब्लॉकों में नियंत्रण कक्ष, इसकी मदद से ऑपरेटर परमाणु विखंडन की प्रक्रिया का निरीक्षण कर सकते हैं)।

इस भवन के बाद एक हॉल है। यह भाप जनरेटर से सुसज्जित है और मुख्य टरबाइन है। उनके पीछे तुरंत कैपेसिटर हैं, साथ ही साथ बिजली की ट्रांसमिशन लाइनें हैं जो क्षेत्र की सीमाओं से परे विस्तारित होती हैं।

अन्य बातों के अलावा, खर्च किए गए ईंधन के लिए पूल के साथ एक इकाई है और विशेष इकाइयों को ठंडा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है (उन्हें कूलिंग टॉवर कहा जाता है)। इसके अलावा, स्प्रे पूल और प्राकृतिक जलाशयों को ठंडा करने के लिए उपयोग किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन का सिद्धांत

अपवाद के बिना सभी एनपीपी में, विद्युत ऊर्जा रूपांतरण के 3 चरण हैं:

• गर्मी के लिए संक्रमण के साथ परमाणु;
• थर्मल, यांत्रिक में बदल;
• यांत्रिक, विद्युत में परिवर्तित।

यूरेनियम न्यूट्रॉन छोड़ देता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। रिएक्टर से गर्म पानी भाप जनरेटर के माध्यम से पंपों के माध्यम से पंप किया जाता है, जहां यह कुछ गर्मी देता है, और फिर से रिएक्टर पर लौटता है। चूंकि यह पानी उच्च दबाव में है, यह एक तरल अवस्था में रहता है (आधुनिक VVER रिएक्टरों में ~ 330 ° C के तापमान पर लगभग 160 वायुमंडल होता है।^[7])। भाप जनरेटर में, इस गर्मी को माध्यमिक सर्किट के पानी में स्थानांतरित किया जाता है, जो बहुत कम दबाव (प्राथमिक सर्किट का आधा दबाव और कम) के तहत होता है, इसलिए यह उबलता है। परिणामस्वरूप भाप भाप टरबाइन में प्रवेश करती है, जो जनरेटर को घुमाती है, और फिर कंडेनसर में, जहां भाप को ठंडा किया जाता है, यह संघनित होता है और फिर से भाप जनरेटर में प्रवेश करता है। कंडेनसर को पानी के बाहरी खुले स्रोत से पानी से ठंडा किया जाता है (उदाहरण के लिए, एक ठंडा तालाब)।

पहले और दूसरे सर्किट को बंद कर दिया गया है, जिससे विकिरण के रिसाव की संभावना कम हो जाती है। प्राथमिक सर्किट संरचनाओं के आयाम को कम से कम किया जाता है, जो विकिरण जोखिम को भी कम करता है। स्टीम टरबाइन और कंडेनसर प्राथमिक सर्किट के पानी के साथ बातचीत नहीं करते हैं, जो मरम्मत की सुविधा देता है और स्टेशन के निराकरण के दौरान रेडियोधर्मी कचरे की मात्रा को कम करता है।

एनपीपी सुरक्षात्मक तंत्र

सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्र आवश्यक रूप से एकीकृत सुरक्षा प्रणालियों से सुसज्जित हैं, उदाहरण के लिए:

• स्थानीयकरण - एक दुर्घटना की स्थिति में हानिकारक पदार्थों के प्रसार को सीमित करता है जिसके परिणामस्वरूप विकिरण जारी होता है;
• प्रदान करना - सिस्टम के स्थिर संचालन के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा प्रदान करता है;
• प्रबंधक - यह सुनिश्चित करने के लिए सेवा करें कि सभी सुरक्षात्मक सिस्टम सामान्य रूप से कार्य करते हैं।

इसके अलावा, आपातकालीन स्थिति में रिएक्टर दुर्घटनाग्रस्त हो सकता है। यदि रिएक्टर में तापमान बढ़ना जारी रहता है तो इस मामले में, स्वचालित सुरक्षा श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को बाधित करेगी। इस उपाय के बाद रिएक्टर को परिचालन में लाने के लिए गंभीर बहाली कार्य की आवश्यकता होगी।

चेरनोबिल एनपीपी में खतरनाक दुर्घटना होने के बाद, इसका कारण अपूर्ण रिएक्टर डिज़ाइन निकला, उन्होंने सुरक्षात्मक उपायों पर अधिक ध्यान देना शुरू किया, और रिएक्टरों की अधिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन कार्य भी किया।

XXI सदी की तबाही और उसके परिणाम

"फुकुशिमा -1"

मार्च 2011 में, जापान के उत्तर-पूर्व में एक भूकंप आया था, जो सूनामी का कारण बना, जिसने अंततः फुकुशिमा -1 परमाणु ऊर्जा संयंत्र के 6 रिएक्टरों में से 4 को क्षतिग्रस्त कर दिया।

हादसे के दो साल से भी कम समय बाद, दुर्घटना में आधिकारिक मृत्यु टोल 1,500 से अधिक हो गई, जबकि 20,000 अभी भी बेहिसाब हैं, और अन्य 300,000 निवासियों को अपने घर छोड़ने के लिए मजबूर होना पड़ा।

ऐसे पीड़ित थे जो विकिरण की विशाल खुराक के कारण दृश्य को छोड़ने में असमर्थ थे। 2 दिनों तक चलने वाले, उनके लिए तत्काल निकासी का आयोजन किया गया था।

फिर भी, हर साल परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में दुर्घटनाओं को रोकने के तरीके, साथ ही आपातकालीन स्थितियों के बेअसर होने में सुधार हो रहा है - विज्ञान लगातार आगे बढ़ रहा है। फिर भी, भविष्य स्पष्ट रूप से बिजली पैदा करने के वैकल्पिक तरीकों की उत्तराधिकारी बन जाएगा - विशेष रूप से, अगले 10 वर्षों में विशाल आकार के कक्षीय सौर कोशिकाओं के उद्भव की उम्मीद करना तर्कसंगत है, जो भारहीन परिस्थितियों में, साथ ही साथ क्रांतिकारी ऊर्जा प्रौद्योगिकियों सहित अन्य तकनीकों में काफी प्राप्त करने योग्य है।