Nuclear reactor safety system
अमेरिकी परमाणु नियामक आयोग द्वारा परिभाषित परमाणु रिएक्टर सुरक्षा प्रणालियों के तीन प्राथमिक उद्देश्य रिएक्टर को बंद करना, इसे बंद करने की स्थिति में बनाए रखना और रेडियोधर्मी सामग्री के रिलीज को रोकना है। रिएक्टर सुरक्षा प्रणाली (आर. पी. एस.) एक रिएक्टर सुरक्षा प्रणाली को परमाणु प्रतिक्रिया को तुरंत समाप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को तोड़ने से ऊष्मा का स्रोत समाप्त हो जाता है। इसके बाद अन्य प्रणालियों का उपयोग कोर से क्षय गर्मी को हटाने के लिए किया जा सकता है। सभी परमाणु संयंत्रों में किसी न किसी रूप में रिएक्टर सुरक्षा प्रणाली होती है। कंट्रोल रॉड रॉड की एक श्रृंखला है जिसे न्यूट्रॉन को अवशोषित करने और परमाणु प्रतिक्रिया को तेजी से समाप्त करने के लिए रिएक्टर कोर में जल्दी से डाला जा सकता है। वे आम तौर पर स्टील जैसे संरचनात्मक समर्थन के साथ विभिन्न मिश्र धातुओं में एक्टिनाइड्स, लैंथेनाइड्स, संक्रमण धातुओं और बोरॉन से बने होते हैं। न्यूट्रॉन अवशोषक होने के अलावा, उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातुओं में थर्मल विस्तार का कम से कम गुणांक होना भी आवश्यक है ताकि वे उच्च तापमान में जाम न हों, और उन्हें धातु पर स्व-स्नेहक धातु होना चाहिए, क्योंकि परमाणु रिएक्टर कोर द्वारा अनुभव किए गए तापमान पर तेल स्नेहन बहुत जल्दी खराब हो जाएगा। सुरक्षा इंजेक्शन/स्टैंडबाय तरल नियंत्रण उबलते पानी के रिएक्टर अपनी नियंत्रण छड़ की मदद से रिएक्टर को पूरी तरह से SCRAM करने में सक्षम हैं। शीतलक दुर्घटना (एल. ओ. सी. ए.) के नुकसान के मामले में, प्राथमिक शीतलन प्रणाली के जल-नुकसान की भरपाई शीतलन परिपथ में पंप किए गए सामान्य पानी से की जा सकती है। दूसरी ओर, स्टैंडबाय लिक्विड कंट्रोल (एस. एल. सी.) सिस्टम (एस. एल. सी. एस.) में बोरिक एसिड युक्त एक घोल होता है, जो एक न्यूट्रॉन जहर के रूप में कार्य करता है और श्रृंखला प्रतिक्रिया को रोकने में समस्याओं के मामले में तेजी से कोर को भर देता है। दबाव वाले जल रिएक्टर भी अपनी नियंत्रण छड़ की मदद से रिएक्टर को पूरी तरह से SCRAM कर सकते हैं। पीडब्लूआर अपने रासायनिक और आयतन नियंत्रण प्रणाली (सीवीसीएस) का उपयोग करके रिएक्टर बिजली स्तर, या प्रतिक्रियाशीलता में ठीक समायोजन करने के लिए बोरिक एसिड का भी उपयोग करते हैं। एल. ओ. सी. ए. के मामले में, पी. डब्ल्यू. आर. में बैक-अप कूलिंग वाटर, हाई प्रेशर इंजेक्शन (एच. पी. आई.), लो प्रेशर इंजेक्शन (एल. पी. आई.) और कोर फ्लड टैंक (सी. एफ. टी.) के तीन स्रोत हैं। वे सभी बोरॉन की उच्च सांद्रता वाले पानी का उपयोग करते हैं। आवश्यक सेवा जल प्रणाली आवश्यक सेवा जल प्रणाली (ई. एस. डब्ल्यू. एस.) उस पानी को प्रसारित करती है जो पर्यावरण में गर्मी को नष्ट करने से पहले संयंत्र के ताप विनिमायकों और अन्य घटकों को ठंडा करता है। क्योंकि इसमें उन प्रणालियों को ठंडा करना शामिल है जो प्राथमिक प्रणाली और खर्च किए गए ईंधन छड़ शीतलन तालाबों दोनों से क्षय गर्मी को हटा देते हैं, ईएसडब्ल्यूएस एक सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणाली है। चूंकि पानी अक्सर किसी निकटवर्ती नदी, समुद्र या पानी के अन्य बड़े निकाय से खींचा जाता है, इसलिए इस प्रणाली को समुद्री शैवाल, समुद्री जीवों, तेल प्रदूषण, बर्फ और मलबे द्वारा दूषित किया जा सकता है। जिन स्थानों पर पानी का एक बड़ा निकाय नहीं है, जहां गर्मी को दूर करने के लिए, कूलिंग टावर के माध्यम से पानी का पुनर्चक्रण किया जाता है। ईएसडब्ल्यूएस पंपों में से आधे की विफलता उन कारकों में से एक थी जिसने 1999 के ब्लायस परमाणु ऊर्जा संयंत्र की बाढ़ में सुरक्षा को खतरे में डाल दिया था, जबकि 2011 में फुकुशिमा I और फुकुशिमा II परमाणु दुर्घटनाओं के दौरान कुल नुकसान हुआ था। आपातकालीन कोर शीतलन प्रणाली (ई. सी. सी. एस.) को दुर्घटना की स्थिति के दौरान परमाणु रिएक्टर को सुरक्षित रूप से बंद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ई. सी. सी. एस. संयंत्र को विभिन्न प्रकार की दुर्घटना स्थितियों (जैसे. एल. ओ. सी. ए.) और अतिरिक्त रूप से अतिरेक लागू करें ताकि एक या अधिक उप-प्रणाली विफलताओं के साथ भी संयंत्र को बंद किया जा सके। अधिकांश संयंत्रों में, ई. सी. सी. एस. निम्नलिखित प्रणालियों से बना हैः उच्च दबाव शीतलक इंजेक्शन प्रणाली उच्च दबाव शीतलक इंजेक्शन (एच. पी. सी. आई.) प्रणाली में एक पंप या पंप होते हैं जिनमें रिएक्टर पोत में शीतलक को इंजेक्ट करने के लिए पर्याप्त दबाव होता है जब यह दबाव में होता है। यह रिएक्टर पोत में शीतलक के स्तर की निगरानी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और जब स्तर एक सीमा से नीचे गिर जाता है तो स्वचालित रूप से शीतलक को इंजेक्ट कर देता है। यह प्रणाली आम तौर पर एक रिएक्टर के लिए रक्षा की पहली पंक्ति है क्योंकि इसका उपयोग तब किया जा सकता है जब रिएक्टर पोत अभी भी अत्यधिक दबाव में हो। स्वचालित अवसाद प्रणाली स्वचालित अवसाद प्रणाली (एडीएस) में वाल्वों की एक श्रृंखला होती है जो दबाव दमन प्रकार में तरल पानी के एक बड़े पूल (जिसे वेटवेल या टोरस के रूप में जाना जाता है) की सतह के नीचे कई फीट भाप निकालने के लिए खुलती है (आमतौर पर उबलते पानी के रिएक्टर डिजाइन में उपयोग की जाती है), या सीधे अन्य प्रकार के कंटेनमेंट में प्राथमिक नियंत्रण संरचना में, जैसे कि बड़े सूखे या बर्फ-संघनक कंटेनमेंट (आमतौर पर दबाव वाले पानी के रिएक्टर डिजाइन में उपयोग की जाती है)। इन वाल्वों का सक्रियण रिएक्टर पोत को दबावहीन कर देता है और निम्न दबाव शीतलक इंजेक्शन प्रणालियों को कार्य करने की अनुमति देता है, जिनमें उच्च दबाव प्रणालियों की तुलना में बहुत बड़ी क्षमता होती है। कुछ अवसादन प्रणालियाँ कार्य में स्वचालित होती हैं, जबकि अन्य के लिए प्रचालक को उन्हें हाथ से सक्रिय करने की आवश्यकता हो सकती है। बड़े सूखे या बर्फ संघनक युक्त दबाव वाले जल रिएक्टरों में, प्रणाली के वाल्वों को पायलट-संचालित राहत वाल्व कहा जाता है। एक एल. पी. सी. आई. एक आपातकालीन प्रणाली है जिसमें एक पंप होता है जो रिएक्टर पोत में एक शीतलक को इंजेक्ट करता है जब यह अवसादग्रस्त हो जाता है। कुछ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में एल. पी. सी. आई. अवशिष्ट गर्मी हटाने की प्रणाली के संचालन का एक तरीका है, जिसे आर. एच. आर. या आर. एच. एस. के रूप में भी जाना जाता है, लेकिन इसे आम तौर पर एल. पी. सी. आई. कहा जाता है। यह एक स्टैंड-अलोन वाल्व या प्रणाली भी नहीं है। कोर स्प्रे प्रणाली (केवल बी. डब्ल्यू. आर. में) यह प्रणाली रिएक्टर दबाव पात्र के भीतर स्पार्जर (कई छोटे स्प्रे नलिकाओं की एक सरणी से सुसज्जित पाइप) का उपयोग करती है ताकि भाप के उत्पादन को दबाने के लिए सीधे ईंधन की छड़ पर पानी का छिड़काव किया जा सके। रिएक्टर डिजाइन में उच्च दबाव और निम्न दबाव मोड में कोर स्प्रे शामिल हो सकता है। कंटेनमेंट स्प्रे सिस्टम इस प्रणाली में पंपों और स्पार्गरों की एक श्रृंखला होती है जो प्राथमिक नियंत्रण संरचना के ऊपरी हिस्से में शीतलक का छिड़काव करते हैं। इसे प्राथमिक नियंत्रण संरचना के भीतर भाप को तरल में संघनित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि अधिक दबाव और अधिक तापमान को रोका जा सके, जिससे रिसाव हो सकता है, जिसके बाद अनैच्छिक अवसाद हो सकता है। अलगाव शीतलन प्रणाली यह प्रणाली अक्सर एक भाप टरबाइन द्वारा संचालित होती है जो रिएक्टर को सुरक्षित रूप से ठंडा करने के लिए पर्याप्त पानी प्रदान करती है यदि रिएक्टर भवन को नियंत्रण और टरबाइन भवनों से अलग किया जाता है। वायवीय नियंत्रण के साथ भाप टरबाइन संचालित शीतलन पंप बैटरी शक्ति, आपातकालीन जनरेटर या ऑफ-साइट विद्युत शक्ति के बिना यांत्रिक रूप से नियंत्रित समायोज्य गति से चल सकते हैं। अलगाव शीतलन प्रणाली एक स्थिति के खिलाफ एक रक्षात्मक प्रणाली है जिसे स्टेशन ब्लैकआउट के रूप में जाना जाता है। यह प्रणाली ई. सी. सी. एस. का हिस्सा नहीं है और इसमें कम शीतलक दुर्घटना कार्य नहीं है। दबाव वाले जल रिएक्टरों के लिए, यह प्रणाली द्वितीयक शीतलन परिपथ में कार्य करती है और इसे टरबाइन संचालित सहायक फीड वाटर प्रणाली कहा जाता है। आपातकालीन विद्युत प्रणालियाँ सामान्य परिस्थितियों में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र जनरेटर से बिजली प्राप्त करते हैं। हालांकि, एक दुर्घटना के दौरान एक संयंत्र इस बिजली की आपूर्ति तक पहुंच खो सकता है और इस प्रकार अपनी आपातकालीन प्रणालियों की आपूर्ति के लिए अपनी बिजली उत्पन्न करने की आवश्यकता हो सकती है। इन विद्युत प्रणालियों में आमतौर पर डीजल जनरेटर और बैटरी होती हैं। डीजल जनरेटर डीजल जनरेटर आपातकालीन स्थितियों के दौरान साइट को बिजली देने के लिए नियोजित किए जाते हैं। वे आम तौर पर इस तरह के आकार के होते हैं कि एक एकल आपात स्थिति के दौरान एक सुविधा को बंद करने के लिए सभी आवश्यक शक्ति प्रदान कर सकता है। सुविधाओं में अतिरेक के लिए कई जनरेटर हैं। इसके अतिरिक्त, रिएक्टर को बंद करने के लिए आवश्यक प्रणालियों में अलग-अलग विद्युत स्रोत (अक्सर अलग-अलग जनरेटर) होते हैं ताकि वे बंद करने की क्षमता को प्रभावित न करें। मोटर जनरेटर फ्लाईव्हील बिजली का नुकसान अचानक हो सकता है और उपकरण को नुकसान या कमजोर कर सकता है। क्षति को रोकने के लिए, मोटर-जनरेटरों को फ्लाईव्हील से बांधा जा सकता है जो एक संक्षिप्त अवधि के लिए उपकरणों को निर्बाध विद्युत शक्ति प्रदान कर सकते हैं। अक्सर इनका उपयोग विद्युत शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है जब तक कि संयंत्र की विद्युत आपूर्ति को बैटरी और/या डीजल जनरेटर पर स्विच नहीं किया जा सकता है। बैटरियाँ अक्सर अंतिम अनावश्यक सहायक विद्युत प्रणाली बनाती हैं और एक संयंत्र को बंद करने के लिए पर्याप्त विद्युत शक्ति प्रदान करने में भी सक्षम होती हैं। कंटेनमेंट सिस्टम कंटेनमेंट सिस्टम को पर्यावरण में रेडियोधर्मी सामग्री के रिलीज को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। फ्यूल क्लैडिंग फ्यूल क्लैडिंग परमाणु ईंधन के आसपास सुरक्षा की पहली परत है और इसे ईंधन को जंग से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो पूरे रिएक्टर शीतलक परिपथ में ईंधन सामग्री फैलाएगा। अधिकांश रिएक्टरों में यह एक सीलबंद धातु या चीनी मिट्टी की परत का रूप लेता है। यह विखंडन उत्पादों को फंसाने का भी काम करता है, विशेष रूप से वे जो रिएक्टर के संचालन तापमान पर गैसीय होते हैं, जैसे कि क्रिप्टन, ज़ेनॉन और आयोडीन। क्लैडिंग परिरक्षण का गठन नहीं करता है, और इसे इस तरह से विकसित किया जाना चाहिए कि यह जितना संभव हो उतना कम विकिरण को अवशोषित करे। इस कारण से, मैग्नीशियम और जिरकोनियम जैसी सामग्रियों का उपयोग उनके कम न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन के लिए किया जाता है। रिएक्टर पोत रिएक्टर पोत परमाणु ईंधन के चारों ओर सुरक्षा की पहली परत है और आमतौर पर परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान जारी अधिकांश विकिरण को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिएक्टर पोत को उच्च दबाव का सामना करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। प्राथमिक नियंत्रण प्राथमिक नियंत्रण प्रणाली में आमतौर पर एक बड़ी धातु और/या ठोस संरचना (अक्सर बेलनाकार या बल्ब के आकार की) होती है जिसमें रिएक्टर पोत होता है। अधिकांश रिएक्टरों में इसमें रेडियोधर्मी रूप से दूषित प्रणालियाँ भी होती हैं। प्राथमिक नियंत्रण प्रणाली को रिएक्टर पोत के रिसाव या जानबूझकर अवसाद के परिणामस्वरूप मजबूत आंतरिक दबाव का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। द्वितीयक नियंत्रण कुछ पौधों में एक द्वितीयक नियंत्रण प्रणाली होती है जो प्राथमिक प्रणाली को शामिल करती है। बी. डब्ल्यू. आर. में यह बहुत आम है क्योंकि टरबाइन सहित अधिकांश भाप प्रणालियों में रेडियोधर्मी पदार्थ होते हैं। कोर कैचिंग पूर्ण रूप से पिघलने के मामले में, ईंधन के प्राथमिक नियंत्रण भवन के कंक्रीट के फर्श पर समाप्त होने की सबसे अधिक संभावना है। कंक्रीट बहुत अधिक गर्मी का सामना कर सकता है, इसलिए प्राथमिक नियंत्रण में मोटी सपाट कंक्रीट का फर्श अक्सर तथाकथित चाइना सिंड्रोम के खिलाफ पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करेगा। चेरनोबिल संयंत्र में एक नियंत्रण भवन नहीं था, लेकिन मूल को अंततः कंक्रीट की नींव द्वारा रोक दिया गया था। इस चिंता के कारण कि कोर कंक्रीट के माध्यम से पिघल जाएगा, एक "कोर कैचिंग डिवाइस" का आविष्कार किया गया था, और इस तरह के उपकरण को स्थापित करने के इरादे से संयंत्र के नीचे एक खदान को जल्दी से खोदा गया था। उपकरण में धातु की एक मात्रा होती है जिसे पिघलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, कोरियम को पतला करता है और इसकी गर्मी चालकता को बढ़ाता है; पतला धातु द्रव्यमान को फिर फर्श में घूमते पानी द्वारा ठंडा किया जा सकता है। आज, सभी नए रूसी-डिज़ाइन किए गए रिएक्टर कंटेनमेंट बिल्डिंग के निचले हिस्से में कोर-कैचर्स से लैस हैं। ए. आर. ई. वी. ए. ई. पी. आर., एस. एन. आर.-300, एस. डब्ल्यू. आर. 1000, ई. एस. बी. डब्ल्यू. आर. और एटमिया I रिएक्टरों में कोर कैचर होते हैं। एबीडब्ल्यूआर में बेसाल्टिक कंक्रीट फर्श की एक मोटी परत होती है जिसे विशेष रूप से कोर को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। स्टैंडबाय गैस उपचार एक स्टैंडबाय गैस उपचार प्रणाली (एस. जी. टी. एस.) द्वितीयक नियंत्रण प्रणाली का हिस्सा है। एस. जी. टी. एस. प्रणाली द्वितीयक नियंत्रण से पर्यावरण में हवा को फ़िल्टर और पंप करती है और रेडियोधर्मी सामग्री की रिहाई को सीमित करने के लिए द्वितीयक नियंत्रण के भीतर एक नकारात्मक दबाव बनाए रखती है। प्रत्येक एस. जी. टी. एस. ट्रेन में आम तौर पर एक मिस्ट एलिमिनेटर/रफिंग फिल्टर होता है; एक इलेक्ट्रिक हीटर; एक प्रीफिल्टर; दो एब्सोल्यूट (एच. ई. पी. ए.) फिल्टर; एक सक्रिय लकड़ी का कोयला फिल्टर; एक निकास पंखा; और संबंधित वाल्व, डक्टवर्क, डैम्पर्स, इंस्ट्रूमेंटेशन और नियंत्रण। एस. जी. टी. एस. प्रणाली से गुजरने वाले संकेत पौधे-विशिष्ट होते हैं; हालाँकि, स्वचालित यात्राएँ आम तौर पर विद्युत हीटर और लकड़ी के कोयले के फिल्टर में उच्च तापमान की स्थिति से जुड़ी होती हैं। वेंटिलेशन और रेडिएशन प्रोटेक्शन रेडियोएक्टिव रिलीज के मामले में, अधिकांश संयंत्रों में कर्मचारियों और जनता पर रेडियोएक्टिविटी रिलीज के प्रभाव को कम करने के लिए हवा से रेडियोएक्टिविटी को हटाने के लिए डिज़ाइन की गई एक प्रणाली होती है। इस प्रणाली में आमतौर पर नियंत्रण वेंटिलेशन होता है जो प्राथमिक नियंत्रण से रेडियोधर्मिता और भाप को हटा देता है। नियंत्रण कक्ष वेंटिलेशन यह सुनिश्चित करता है कि संयंत्र संचालक सुरक्षित हैं। इस प्रणाली में अक्सर सक्रिय लकड़ी का कोयला फिल्टर होते हैं जो हवा से रेडियोधर्मी समस्थानिकों को हटा देते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में उबलते पानी के रिएक्टर सुरक्षा प्रणाली परमाणु दुर्घटनाएँ भी देखें। पैसिव न्यूक्लियर सेफ्टी वर्ल्ड एसोसिएशन ऑफ न्यूक्लियर ऑपरेटर्स रेफरेंस स्टैंडर्ड्स अमेरिकन नेशनल स्टैंडर्ड, एएनएसआई N18.2, "न्यूक्लियर सेफ्टी क्राइटेरिया फॉर द डिजाइन ऑफ स्टेशनरी प्रेशराइज्ड वाटर रिएक्टर प्लांट्स", अगस्त 1973। आई. ई. ई. ई. 279, "परमाणु ऊर्जा उत्पादन स्टेशनों के लिए सुरक्षा प्रणालियों के लिए मानदंड". परमाणु रिएक्टर सुरक्षा प्रणाली परमाणु ऊर्जा संयंत्र घटक