Steam generator (nuclear power)
একটি বাষ্প জেনারেটর (ওরফে পারমাণবিক বাষ্প উত্তোলন কেন্দ্র ('এন. এস. আর. পি')) হল একটি তাপ বিনিময়কারী যা পারমাণবিক চুল্লির কেন্দ্রে উৎপাদিত তাপ থেকে জলকে বাষ্পে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলি প্রাথমিক এবং গৌণ কুল্যান্ট লুপগুলির মধ্যে চাপযুক্ত জল চুল্লিতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ পি. ডব্লিউ. আর নকশায়, প্রাথমিক কুল্যান্ট হল উচ্চ বিশুদ্ধ জল, যা উচ্চ চাপে রাখা হয় যাতে এটি ফুটতে না পারে। এই প্রাথমিক কুল্যান্টটি চুল্লির মূল অংশের মাধ্যমে পাম্প করা হয় যেখানে এটি জ্বালানী রড থেকে তাপ শোষণ করে। এরপরে এটি বাষ্প জেনারেটরের মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে এটি তার তাপ (ধাতুর মাধ্যমে সঞ্চালনের মাধ্যমে) নিম্ন-চাপের জলে স্থানান্তর করে যা ফুটতে দেওয়া হয়। উদ্দেশ্য পিডব্লিউআর-এর বিপরীতে, ফুটন্ত জলের চুল্লিগুলি (বিডব্লিউআর) বাষ্প জেনারেটর ব্যবহার করে না। প্রাথমিক কুল্যান্টটি সরাসরি চুল্লির কেন্দ্রে ফুটতে দেওয়া হয় এবং বাষ্পটি কেবল একটি বাষ্প টারবাইনের মধ্য দিয়ে যায়। তাত্ত্বিকভাবে সহজ হলেও, রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রে এর একটি নেতিবাচক দিক রয়েছে। মূল অংশের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, প্রাথমিক শীতল জল উচ্চ নিউট্রন প্রবাহের শিকার হয়। এটি জলে অক্সিজেন এবং দ্রবীভূত নাইট্রোজেনকে সক্রিয় করে। প্রধান বিক্রিয়াটি হলঃ অক্সিজেন-16-এর একটি পরমাণু 1টি নিউট্রন শোষণ করে এবং 1টি প্রোটন নির্গত করে, যা নাইট্রোজেন-16 হয়ে ওঠে। নাইট্রোজেন-16-এর অর্ধ-জীবনকাল 7 সেকেন্ড এবং এটি অক্সিজেন-16-এ ফিরে গেলে একটি গামা রশ্মি তৈরি করে। 7-সেকেন্ডের অর্ধ-জীবন চুল্লি থেকে জল প্রবাহিত হওয়ার জন্য যথেষ্ট দীর্ঘ। একটি বিডব্লিউআর-এ, এর অর্থ হল যে জল বাষ্প টারবাইনে থাকতে পারে যখন এটি তার গামা রশ্মি ছেড়ে দেয়। যদিও এই প্রতিক্রিয়া দ্বারা কোনও দীর্ঘস্থায়ী রেডিওআইসোটোপ তৈরি হয় না, গামা বিকিরণের অর্থ হল চুল্লি পরিচালনার সময় এবং তার পরে অল্প সময়ের জন্য মানুষ বিডব্লিউআর-এর টারবাইন হলে উপস্থিত থাকতে পারে না। বিপরীতে, একটি পি. ডব্লিউ. আর-এ, বাষ্প জেনারেটর সক্রিয় প্রাথমিক কুল্যান্ট জলকে সেকেন্ডারি কুল্যান্ট থেকে পৃথক করে যা বাষ্প টারবাইনের মধ্য দিয়ে যায়। এইভাবে, মানুষ অপারেশন চলাকালীন একটি পিডব্লিউআর-এর টারবাইন এবং অন্যান্য বাষ্প প্ল্যান্টের উপাদানগুলি অবাধে অ্যাক্সেস করতে পারে। এটি রক্ষণাবেক্ষণের খরচ হ্রাস করে এবং আপ-টাইম উন্নত করে। বাণিজ্যিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে, প্রতি চুল্লিতে দুই থেকে চারটি বাষ্প জেনারেটর থাকে; প্রতিটি বাষ্প জেনারেটর উচ্চতা পর্যন্ত পরিমাপ করতে পারে এবং ওজন 800 টন পর্যন্ত হতে পারে। প্রতিটি বাষ্প জেনারেটরে 3,000 থেকে 16,000 টিউব থাকতে পারে, যার প্রতিটির ব্যাস প্রায়। কুল্যান্ট (পরিশোধিত জল), যা ফুটন্ত প্রতিরোধের জন্য উচ্চ চাপে রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়, পারমাণবিক চুল্লির কেন্দ্রের মাধ্যমে পাম্প করা হয়। চুল্লিটির মূল অংশ এবং প্রবাহিত জলের মধ্যে তাপ স্থানান্তর ঘটে এবং চুল্লিটিকে চুল্লিটির মূল অংশে ফিরে আসার আগে কুল্যান্ট পাম্প দ্বারা বাষ্প জেনারেটরের প্রাথমিক নলের পাশ দিয়ে পাম্প করা হয়। এটিকে প্রাইমারি লুপ বলা হয়। বাষ্প জেনারেটরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত সেই জল বাষ্প উৎপাদনের জন্য খোলের দিকে (যা প্রাথমিক দিকের তুলনায় কম চাপে রাখা হয়) জল ফুটিয়ে তোলে। এটিকে সেকেন্ডারি লুপ বলা হয়। বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য টারবাইনে সেকেন্ডারি-সাইড বাষ্প সরবরাহ করা হয়। বাষ্পটি পরবর্তীকালে একটি তৃতীয় লুপটি থেকে শীতল জলের মাধ্যমে ঘনীভূত হয় এবং আবার গরম করার জন্য বাষ্প জেনারেটরে ফিরে আসে। টারশিয়ারি কুলিং ওয়াটারকে কুলিং টাওয়ারে পুনর্ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে এটি আরও বাষ্প ঘনীভূত করার আগে বর্জ্য তাপ ফেলে। অন্যথায় একটি নদী, হ্রদ বা মহাসাগর দ্বারা তৃতীয় পর্যায়ের শীতলকরণ সরবরাহ করা যেতে পারে। এই প্রাথমিক, গৌণ, তৃতীয় শীতলকরণ প্রকল্পটি চাপযুক্ত জল চুল্লির ভিত্তি, যা বিশ্বব্যাপী সবচেয়ে সাধারণ পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নকশা। অন্যান্য ধরনের চুল্লিতে, যেমন কান্ডু নকশার চাপযুক্ত ভারী জলের চুল্লিতে, প্রাথমিক তরল হল ভারী জল। রাশিয়ান বি. এন-600 চুল্লির মতো তরল ধাতব শীতল চুল্লিগুলি প্রাথমিক কুল্যান্ট হিসাবে সোডিয়ামের মতো তরল ধাতু ব্যবহার করে। এগুলি প্রাথমিক ধাতব কুল্যান্ট এবং গৌণ জল কুল্যান্টের মধ্যে তাপ বিনিময়কারীও ব্যবহার করে এবং এইভাবে তাদের গৌণ এবং তৃতীয় শীতলকরণ একটি পিডব্লিউআর-এর অনুরূপ। একটি বাষ্প জেনারেটরের তাপ-বিনিময় টিউবগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা ভূমিকা রয়েছে, কারণ তারা তেজস্ক্রিয় এবং অ-তেজস্ক্রিয় তরল ব্যবস্থাকে পৃথক করে। (প্রাথমিক কুল্যান্টটি কোরের সংস্পর্শে আসার ফলে সংক্ষেপে তেজস্ক্রিয় হয়ে ওঠে এবং এতে দীর্ঘস্থায়ী তেজস্ক্রিয় আইসোটোপগুলি দ্রবীভূত হয়, যেমন পাইপ থেকে লোহার দ্রবীভূত পরমাণু)। যেহেতু প্রাথমিক কুল্যান্ট উচ্চ চাপে থাকে, তাই একটি ফেটে যাওয়া তাপ-বিনিময় নল প্রাথমিক কুল্যান্টকে গৌণ লুপে ফুটিয়ে তোলে। সাধারণত এর জন্য মেরামতের জন্য কারখানাটি বন্ধ করতে হয়। এই ধরনের প্রাথমিক-মাধ্যমিক ফুটো এড়ানোর জন্য, বাষ্প জেনারেটর টিউবগুলি পর্যায়ক্রমে এডি-কারেন্ট পরীক্ষার মাধ্যমে পরিদর্শন করা হয় এবং সেগুলি অপসারণের জন্য পৃথক টিউবগুলি প্লাগ করা যেতে পারে। অনেক পারমাণবিক উপাদানের মতো, যান্ত্রিক প্রকৌশলীরা উপাদানটিতে ক্ষয় এবং ফাটল বিস্তারের জ্ঞাত হার ব্যবহার করে পরিদর্শনের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করেন। যদি একটি পরিদর্শনে দেখা যায় যে একটি নলের প্রাচীর এতটাই পাতলা যে এটি পরবর্তী নির্ধারিত পরিদর্শনের আগে ক্ষয় হতে পারে, তাহলে নলটি প্লাগ করা হয়। (একটি নল মেরামত করার চেষ্টা করার চেয়ে সাধারণত প্লাগ করা সহজ। অনেকগুলি ছোট তাপ-বিনিময় টিউব রয়েছে এবং বাষ্প জেনারেটরগুলি অতিরিক্ত টিউব দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে কিছু কিছু প্লাগ করা যায়।) পুরো বাষ্প জেনারেটরগুলি প্রায়শই উদ্ভিদের মধ্য-জীবনে প্রতিস্থাপিত হয়, যা একটি প্রধান উদ্যোগ। বেশিরভাগ মার্কিন পি. ডব্লিউ. আর প্ল্যান্টে বাষ্প জেনারেটর প্রতিস্থাপন করা হয়েছে। ইতিহাস পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটর প্রথম পারমাণবিক সাবমেরিন ইউএসএস নটিলাস (এসএসএন-571)-এর বিদ্যুৎ কেন্দ্র হিসাবে শুরু হয়েছিল। এটি সাবমেরিনের জন্য ওয়েস্টিংহাউস ইলেকট্রিক কোম্পানি পাওয়ার কোম্পানি দ্বারা ডিজাইন এবং নির্মিত হয়েছিল; সেখান থেকে কোম্পানিটি পারমাণবিক-চালিত বাষ্প জেনারেটরের উন্নয়ন এবং গবেষণা শুরু করে। একবার শান্তিপূর্ণ পারমাণবিক চুল্লিগুলি বিদ্যুৎ কেন্দ্র হিসাবে ব্যবহারের জন্য বৈধ করা হলে, বিদ্যুৎ কর্পোরেশনগুলি পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরের ক্রমবর্ধমান বিকাশকে কাজে লাগানোর সুযোগে ঝাঁপিয়ে পড়ে। ওয়েস্টিংহাউস 1960 সালে প্রথম পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির মধ্যে একটি, ইয়াঙ্কি রো পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র (এন. পি. এস) নির্মাণ করে, যা একটি পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরও ব্যবহার করে। এই বিদ্যুৎ কেন্দ্রের একশ মেগাওয়াট (মেগাওয়াট) বিদ্যুৎ উৎপাদন ছিল। তুলনামূলকভাবে, কিছু আধুনিক কারখানায় 1100 মেগাওয়াটেরও বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন হয়। অবশেষে, ব্যাবকক অ্যান্ড উইলকক্স এবং দহন প্রকৌশলের মতো অন্যান্য আন্তর্জাতিক সংস্থাগুলি পারমাণবিক শক্তি বাষ্প উৎপাদকের গবেষণা ও উন্নয়নের জন্য তাদের নিজস্ব কর্মসূচি শুরু করে। ওয়েস্টিংহাউস এবং দহন প্রকৌশল নকশায় প্রাথমিক জলের জন্য উল্টানো টিউব সহ উল্লম্ব ইউ-টিউব রয়েছে। কানাডিয়ান, জাপানি, ফরাসি এবং জার্মান পিডব্লিউআর সরবরাহকারীরা উল্লম্ব বিন্যাসও ব্যবহার করে। রাশিয়ান ভিভিইআর চুল্লির নকশায় অনুভূমিক বাষ্প জেনারেটর ব্যবহার করা হয়, যার মধ্যে টিউবগুলি অনুভূমিকভাবে লাগানো থাকে। ব্যাবকক এবং উইলকক্স প্ল্যান্টগুলিতে (যেমন, থ্রি মাইল আইল্যান্ড) ছোট বাষ্প জেনারেটর রয়েছে যা ওটিএসজির উপরের দিক দিয়ে জলকে বাধ্য করে (একবার বাষ্প জেনারেটরের মাধ্যমে; ফিডওয়াটারে পাল্টা প্রবাহ) এবং চুল্লি কুল্যান্ট পাম্প দ্বারা পুনর্ব্যবহার করা হয়। অনুভূমিক নকশা উল্লম্ব ইউ-টিউব ডিজাইনের তুলনায় অবক্ষয়ের জন্য কম সংবেদনশীল বলে প্রমাণিত হয়েছে। উপাদান এবং নির্মাণ পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরের টারবাইন এবং পাইপ তৈরি করে এমন উপকরণগুলি বিশেষভাবে তৈরি করা হয় এবং চুল্লিটির তাপ এবং বিকিরণ সহ্য করার জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা হয়। জলের টিউবগুলিকেও দীর্ঘ সময়ের জন্য জল থেকে ক্ষয় প্রতিরোধ করতে সক্ষম হতে হবে। আমেরিকান চুল্লিতে ব্যবহৃত পাইপগুলি ইনকনেল দিয়ে তৈরি, হয় অ্যালোয় 600 বা অ্যালোয় 690। মিশ্র ধাতু 690 অতিরিক্ত ক্রোমিয়াম দিয়ে তৈরি করা হয় এবং বেশিরভাগ সুবিধাগুলি ধাতুটিকে তাপ এবং জারা প্রতিরোধ করতে আরও ভালভাবে সক্ষম করে তোলে। অ্যালোয় 600 এবং অ্যালোয় 690-এর উচ্চ নিকেল উপাদান এগুলিকে অ্যাসিড এবং উচ্চ মাত্রার চাপ এবং তাপমাত্রা প্রতিরোধের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। অবক্ষয় অ্যানিলড বা তাপ চিকিত্সা করা, অ্যালোয় 600 জলের রসায়নের কারণে টিউব ডেন্টিং এবং পাতলা হওয়ার প্রবণতা ছিল। যে গাছগুলি তাদের জলের নলগুলিতে মিশ্র ধাতু 600 ব্যবহার করত তাদের তাই নতুন জল রসায়ন নিয়ন্ত্রক স্থাপন করতে হয়েছিল এবং জলে রাখা রাসায়নিকগুলি পরিবর্তন করতে হয়েছিল। এই কারণে, পাইপ পাতলা করার যত্ন নেওয়া হয়েছে, তবে বিরল অনুষ্ঠানে, টিউব ডেন্টিং এখনও ঘটে, যার ফলে ফুটো এবং ফেটে যায়। এটি প্রতিরোধের একমাত্র উপায় হল নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ এবং চেক-আপ, তবে এটি চুল্লিটিকে বন্ধ করতে বাধ্য করে। কিছু ক্ষেত্রে, উদ্ভিদগুলি তাদের মিশ্র ধাতু 600 টিউবগুলিকে মিশ্র ধাতু 690 টিউব দিয়ে প্রতিস্থাপন করে এবং কয়েকটি উদ্ভিদ বন্ধ করে দেওয়া হয়। ভবিষ্যতের সমস্যাগুলি প্রতিরোধ করার জন্য, পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য বাষ্প টারবাইন নির্মাতারা তাদের ফ্যাব্রিকেশন কৌশলগুলি উন্নত করেছেন এবং টিউব ডেন্টিং প্রতিরোধের জন্য স্টেইনলেস স্টিলের মতো অন্যান্য উপকরণ ব্যবহার করেছেন। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে একটি "সাধারণ" পিডব্লিউআর-এ সাধারণ অপারেটিং অবস্থার বাষ্প জেনারেটরগুলির নিম্নলিখিত অপারেটিং শর্ত রয়েছেঃ টিউব উপাদান বাষ্প জেনারেটর টিউবিংয়ের জন্য বিভিন্ন উচ্চ-কার্যকারিতা মিশ্র ধাতু এবং সুপারঅ্যালয় ব্যবহার করা হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে টাইপ 316 স্টেইনলেস স্টিল, অ্যালোয় 400, অ্যালোয় 600এমএ (মিল অ্যানিলড), অ্যালোয় 600টিটি (তাপীয়ভাবে চিকিত্সা করা), অ্যালোয় 690টিটি এবং অ্যালোয় 800মড। আরও দেখুন নিউক্লিয়ার পাওয়ার প্ল্যান্ট পাওয়ার স্টেশন স্টিম টারবাইন রেফারেন্স এক্সটার্নাল লিঙ্ক জন এম. ডাইক এবং ডব্লিউএম। জে. গারল্যান্ড, কান্ডু স্টিম জেনারেটরের বিবর্তন-স্টিম টারবাইন ইস্যুতে একটি ঐতিহাসিক দৃষ্টিভঙ্গি ব্যাকগ্রাউন্ডার, পারমাণবিক নিয়ন্ত্রক কমিটি (মার্চ 21,2014) পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের উপাদান বয়লার