जब निष्क्रिय सुरक्षा के बिना रिएक्टरों में बैकअप कूलिंग विफल हो जाती है, तो रेडियोधर्मी संदूषण का खतरा क्या है?

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अधिकांश / सभी परमाणु विखंडन रिएक्टरों को ठंडा करने की आवश्यकता होती है। रेडियोधर्मी क्षय गर्मी के कारण, यह तब भी सच है जब रिएक्टर बंद हो जाता है। इसलिए, परमाणु संयंत्रों के लिए हर समय शक्ति होना आवश्यक है: उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, उनके पास 4-8 घंटे ( उदाहरण स्रोत ) के लिए बैकअप बैटरी शक्ति होनी चाहिए , इस धारणा के साथ कि शक्ति बाद में बहाल हो जाती है।

यदि, परमाणु रिएक्टर के लिए बिजली जल्दी से बहाल नहीं की जाती है और शीतलन घटना का लंबे समय तक नुकसान होता है , तो पर्यावरण के बड़े पैमाने पर रेडियोधर्मी संदूषण का खतरा क्या है?

इस प्रश्न के उद्देश्य के लिए, परमाणु रिएक्टर मॉडल मानें जो वर्तमान में संयुक्त राज्य या पश्चिमी यूरोप में आम हैं।

safety nuclear-technology nuclear-engineering

— Gerrit
स्रोत

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आपका प्रश्न बहुत व्यापक और अस्पष्ट (अधिक विवरण की आवश्यकता) के बीच में है। आपके द्वारा चित्रित मामले में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए मानक प्रक्रिया संयंत्र को बंद करने के लिए होगी। इस तरह के सट्टा प्रश्न इस साइट के लिए एक अच्छा फिट नहीं हैं।

— GlenH7

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"क्या होगा अगर बिजली चली जाती है और वापस नहीं आती है" को संयंत्र के जोखिम मूल्यांकन में शामिल किया जाना है, इसलिए कोई इसे शुरुआती बिंदु के रूप में ले सकता है और मानव हस्तक्षेप को बाहर निकाल सकता है। मुझे लगता है कि यदि हम जोखिम का आकलन करते हैं तो प्रश्न उत्तर देने योग्य होता है, लेकिन उत्तर बिल्कुल एक संयंत्र के लिए मान्य होगा। जोखिम मूल्यांकन सभी अनुमान लगाने के बारे में है कि "क्या होगा?"

— मार्ट

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@ GlenH7 मैंने सोचा कि निष्क्रिय सुरक्षा डिजाइन के अभाव में, संयंत्र बंद होने के बाद भी सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होती है, और बैकअप शीतलन की विफलता फुकुशिमा दाइची परमाणु आपदा का कारण बनती है।

— gerrit

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विभिन्न प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं।

सबसे अधिक कॉमन्स प्रेशर वाटर रिएक्टर और उबलते वाटर रिएक्टर हैं। विश्व परमाणु संघ प्रकाशित किया है निम्न जानकारी:

वर्तमान में प्रेशर वॉटर रिएक्टर (PWR) का उपयोग अमेरिका, फ्रांस, जापान, रूस और चीन में किया जाता है। ऐसे रिएक्टरों की संख्या 277 है।

अमेरिका, जापान और स्वीडन में मुख्य रूप से 80 उबलते पानी रिएक्टर (BWR) हैं ।

PWR और BWR दोनों प्रकार के रिएक्टर, शीतलक के रूप में ईंधन और साधारण पानी के लिए समृद्ध यूरेनियम का उपयोग करते हैं।

इसके अतिरिक्त, कनाडा और भारत में 49 दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर (PHWR) का उपयोग किया जाता है। PWRs और BWR के विपरीत, ये रिएक्टर प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग अपने ईंधन और शीतलक के रूप में भारी पानी के रूप में करते हैं।

अन्य प्रकार के रिएक्टर जो उपयोग किए गए हैं वे गैस-कूल्ड रिएक्टर हैं, जिनमें से 15 यूके में निर्मित हैं। इन रिएक्टरों ने शीतलक के रूप में ईंधन और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए प्राकृतिक और समृद्ध यूरेनियम का उपयोग किया।

रूसियों ने 15 लाइट वाटर ग्रेफाइट रिएक्टर भी बनाए हैं जो ईंधन के लिए समृद्ध यूरेनियम और शीतलक के रूप में साधारण पानी का उपयोग करते हैं।

जर्मनों और रूसियों ने फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों का निर्माण किया है जो प्लूटोनियम और यूरेनियम को ईंधन और तरल सोडियम के रूप में शीतलक के रूप में उपयोग करते हैं।

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय रिएक्टर प्रकारों के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है ।

सराहना करने के लिए अगली बात परमाणु रिएक्टरों में उपयोग की जाने वाली ईंधन असेंबलियां हैं । ईंधन PWR, BWR और PHWR रिएक्टरों (सबसे आम वर्तमान में उपयोग किया रिएक्टरों) के लिए यूरेनियम ऑक्साइड पाउडर कि छोटे बेलनाकार छर्रों में गठित किया गया है। छर्रों को फिर छड़ में रखा जाता है। फिर छड़ को बंडलों में इकट्ठा किया जाता है और बंडलों को रिएक्टरों के मूल में अन्य बंडलों के करीब लाया जाता है।

रिएक्टर कोर के भीतर विखंडन छड़ में छर्रों, बंडलों में छड़ और बंडलों के बीच न्यूट्रॉन बातचीत के माध्यम से होता है।

विखंडन और ऊष्मा उत्पादन को प्रभावी ढंग से रोकने के लिए, बंडलों के बीच न्यूट्रॉन इंटरैक्शन को रोकने के लिए बंडलों को अलग करना होगा, बंडलों के भीतर छड़ को छड़ से हटाए गए छड़ और छर्रों के बीच बातचीत को रोकने के लिए अलग करना होगा और छर्रों के साथ बातचीत को रोकने के लिए अलग करना होगा।

यह सामान्य संचालन के लिए अव्यावहारिक है और केवल तब किया जाता है जब एक कोर को बंद करना पड़ता है ताकि खर्च किए गए ईंधन को प्रतिस्थापित किया जा सके। न्यूट्रॉन और विखंडन और ऊष्मा उत्पादन की दर को नियंत्रित करने के लिए इसके क्यों मॉडरेटर्स का उपयोग किया जाता है और क्यों शीतलक को लगातार रिएक्टर कोर में आपूर्ति की जानी चाहिए।

यदि रिएक्टर लंबे समय तक शीतलक की निरंतर आपूर्ति से वंचित हैं, तो कोर ज़्यादा गरम हो जाएगा। कूलेंट की गिरावट की अवधि के आधार पर, रिएक्टर संरचना क्षतिग्रस्त हो सकती है और पर्यावरण संदूषण 1986 में चेरनोबिल और 2011 में फुकुशिमा में हुआ।

ये चरम मामले हैं और यही कारण है कि फुकुशिमा में कटा हुआ संयंत्र में शीतलन की बहाली, जितनी जल्दी हो सके, एक बहुत ही उच्च प्राथमिकता थी, हालांकि वे संयंत्र में व्यापक क्षति के कारण असफल थे।

चाहे रिएक्टर कोर के कूलेंट वंचन से उत्पन्न रेडियोधर्मी संदूषण होगा महत्वपूर्ण कारक संयंत्र के डिजाइन और निर्माण और शीतलक अभाव की अवधि है। कूलेंट के एक परमाणु रिएक्टर को काफी पहले से नियंत्रित करें और संदूषण होगा। परमाणु प्रतिक्रियाएं बहुत अधिक गर्मी पैदा करती हैं।

— फ्रेड
स्रोत

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मैंने बस सोचा था कि मैं फ्रेड ने कहा कि मैं कुछ स्पष्ट करूंगा आपातकालीन स्थिति में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बंद करना आसान हिस्सा है। मुख्य मुद्दा क्षय गर्मी है। क्षय ताप कोर में अवशिष्ट रेडियोधर्मी घटकों से आता है।

यह क्षय गर्मी कुल रिएक्टर शक्ति के लगभग 7% से शुरू होती है। हालांकि, यह समय के साथ तेजी से गिरता है। लगभग एक घंटे में यह लगभग 1% तक गिर जाता है। यह बहुत गर्मी की तरह प्रतीत नहीं हो सकता है, जब एक 3GWth (~ 1GWe) पर विचार किया जाता है, जो कि 30MW है जिसे एक विस्तारित अवधि के लिए हटाया जाना चाहिए। बिना बिजली के शीतलन द्रव आदि का संचार प्रदान करता है। यह बहुत कठिन है !!

— Squigglyteeth
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