Nuclear reactor safety system
امریکی نیوکلیئر ریگولیٹری کمیشن کے بیان کردہ نیوکلیئر ری ایکٹر سیفٹی سسٹم کے تین بنیادی مقاصد ری ایکٹر کو بند کرنا، اسے بند کرنے کی حالت میں برقرار رکھنا اور تابکار مواد کے اخراج کو روکنا ہیں۔ ری ایکٹر پروٹیکشن سسٹم (آر پی ایس) ایک ری ایکٹر پروٹیکشن سسٹم جوہری رد عمل کو فوری طور پر ختم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ نیوکلیئر چین ری ایکشن کو توڑنے سے حرارت کا منبع ختم ہو جاتا ہے۔ اس کے بعد دیگر نظاموں کو کور سے گرنے والی گرمی کو دور کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تمام جوہری پلانٹس میں ری ایکٹر پروٹیکشن سسٹم کی کسی نہ کسی شکل ہوتی ہے۔ کنٹرول راڈز سلاخوں کا ایک سلسلہ ہے جسے نیوٹرانوں کو جذب کرنے اور جوہری رد عمل کو تیزی سے ختم کرنے کے لیے ری ایکٹر کے کور میں تیزی سے ڈالا جا سکتا ہے۔ وہ عام طور پر ایکٹینائڈز، لینتھانائڈز، ٹرانزیشن میٹلز، اور بوران پر مشتمل ہوتے ہیں، مختلف مرکب دھاتوں میں ساختی پشت پناہی جیسے اسٹیل کے ساتھ۔ نیوٹرون جذب کرنے والے ہونے کے علاوہ، استعمال ہونے والے مرکب دھاتوں میں تھرمل توسیع کا کم سے کم گتانک بھی ہونا ضروری ہے تاکہ وہ زیادہ درجہ حرارت پر جام نہ ہوں، اور انہیں دھات پر خود چکنا کرنے والی دھات ہونا پڑے، کیونکہ جوہری ری ایکٹر کور کے ذریعے تجربہ کیے جانے والے درجہ حرارت پر تیل کی چکنای بہت تیزی سے خراب ہو جائے گی۔ سیفٹی انجیکشن/اسٹینڈ بائی مائع کنٹرول ابلتے پانی کے ری ایکٹر اپنی کنٹرول سلاخوں کی مدد سے ری ایکٹر کو مکمل طور پر ایس سی آر اے ایم کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ کولینٹ ایکسیڈنٹ (ایل او سی اے) کے نقصان کی صورت میں، بنیادی کولنگ سسٹم کے پانی کے نقصان کی تلافی کولنگ سرکٹ میں پمپ کیے گئے عام پانی سے کی جا سکتی ہے۔ دوسری طرف، اسٹینڈ بائی لیکویڈ کنٹرول (ایس ایل سی) سسٹم (ایس ایل سی ایس) بورک ایسڈ پر مشتمل ایک محلول پر مشتمل ہوتا ہے، جو نیوٹران زہر کے طور پر کام کرتا ہے اور سلسلہ وار رد عمل کو روکنے میں دشواریوں کی صورت میں کور کو تیزی سے بھر دیتا ہے۔ دباؤ والے پانی کے ری ایکٹر بھی اپنی کنٹرول سلاخوں کی مدد سے ری ایکٹر کو مکمل طور پر ایس سی آر اے ایم کر سکتے ہیں۔ پی ڈبلیو آر اپنے کیمیائی اور حجم کنٹرول سسٹم (سی وی سی ایس) کا استعمال کرتے ہوئے ری ایکٹر پاور لیول، یا رد عمل میں عمدہ ایڈجسٹمنٹ کرنے کے لیے بورک ایسڈ کا بھی استعمال کرتے ہیں۔ ایل او سی اے کے معاملے میں، پی ڈبلیو آر میں بیک اپ کولنگ واٹر، ہائی پریشر انجیکشن (ایچ پی آئی)، لو پریشر انجیکشن (ایل پی آئی)، اور کور فلڈ ٹینکس (سی ایف ٹی) کے تین ذرائع ہوتے ہیں۔ وہ سب بورون کی زیادہ مقدار والے پانی کا استعمال کرتے ہیں۔ ضروری سروس واٹر سسٹم ضروری سروس واٹر سسٹم (ای ایس ڈبلیو ایس) پانی کو گردش کرتا ہے جو ماحول میں گرمی کو ختم کرنے سے پہلے پلانٹ کے ہیٹ ایکسچینجرز اور دیگر اجزاء کو ٹھنڈا کرتا ہے۔ کیونکہ اس میں ان نظاموں کو ٹھنڈا کرنا شامل ہے جو بنیادی نظام اور خرچ شدہ فیول راڈ کولنگ تالابوں دونوں سے گرنے والی گرمی کو دور کرتے ہیں، ای ایس ڈبلیو ایس ایک حفاظتی اہم نظام ہے۔ چونکہ پانی اکثر ملحقہ دریا، سمندر، یا پانی کے دوسرے بڑے جسم سے کھینچا جاتا ہے، اس لیے اس نظام کو سمندری گھاس، سمندری حیاتیات، تیل کی آلودگی، برف اور ملبے سے آلودہ کیا جا سکتا ہے۔ ایسی جگہوں پر جہاں پانی کا ایک بڑا ذخیرہ نہیں ہے جس میں گرمی کو ختم کرنا ہے، کولنگ ٹاور کے ذریعے پانی کو دوبارہ گردش کیا جاتا ہے۔ ای ایس ڈبلیو ایس پمپوں میں سے نصف کی ناکامی ان عوامل میں سے ایک تھی جس نے 1999 کے بلیئس نیوکلیئر پاور پلانٹ کے سیلاب میں حفاظت کو خطرے میں ڈالا، جبکہ 2011 میں فوکوشیما I اور فوکوشیما II جوہری حادثات کے دوران کل نقصان ہوا۔ ایمرجنسی کور کولنگ سسٹم (ای سی سی ایس) کو حادثے کے حالات کے دوران جوہری ری ایکٹر کو محفوظ طریقے سے بند کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ای سی سی ایس پلانٹ کو مختلف حادثاتی حالات کا جواب دینے کی اجازت دیتا ہے (مثال کے طور پر۔ ایل او سی اے) اور اضافی طور پر بے کار پن متعارف کروائیں تاکہ پلانٹ کو ایک یا زیادہ ذیلی نظام کی ناکامیوں کے باوجود بھی بند کیا جا سکے۔ زیادہ تر پلانٹس میں، ای سی سی ایس مندرجہ ذیل نظاموں پر مشتمل ہوتا ہے: ہائی پریشر کولینٹ انجیکشن سسٹم ہائی پریشر کولینٹ انجیکشن (ایچ پی سی آئی) سسٹم ایک پمپ یا پمپ پر مشتمل ہوتا ہے جس میں دباؤ کے دوران ری ایکٹر برتن میں کولینٹ انجکشن کرنے کے لیے کافی دباؤ ہوتا ہے۔ یہ ری ایکٹر کے برتن میں کولینٹ کی سطح کی نگرانی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے اور جب سطح حد سے نیچے گر جاتی ہے تو خود بخود کولینٹ کا انجیکشن لگاتا ہے۔ یہ نظام عام طور پر ری ایکٹر کے لیے دفاع کی پہلی لائن ہوتا ہے کیونکہ اسے اس وقت استعمال کیا جا سکتا ہے جب ری ایکٹر کے برتن پر ابھی بھی بہت زیادہ دباؤ ہوتا ہے۔ آٹومیٹک ڈپریسرائزیشن سسٹم (اے ڈی ایس) والو کی ایک سیریز پر مشتمل ہوتا ہے جو دباؤ دبانے کی قسم کے کنٹینمنٹ (عام طور پر ابلتے ہوئے پانی کے ری ایکٹر کے ڈیزائن میں استعمال ہوتا ہے) میں مائع پانی کے ایک بڑے پول (جسے ویٹ ویل یا ٹورس کہا جاتا ہے) کی سطح کے نیچے کئی فٹ بھاپ نکالنے کے لیے کھلتا ہے، یا براہ راست دیگر اقسام کے کنٹینمنٹ میں بنیادی کنٹینمنٹ ڈھانچے میں، جیسے کہ بڑے خشک یا آئس کنڈینسر کنٹینمنٹ (عام طور پر دباؤ والے پانی کے ری ایکٹر کے ڈیزائن میں استعمال ہوتا ہے)۔ ان والووں کا ایکچوایشن ری ایکٹر کے برتن کو دباؤ میں ڈالتا ہے اور کم دباؤ والے کولینٹ انجیکشن سسٹم کو کام کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو ہائی پریشر سسٹم کے مقابلے میں بہت زیادہ صلاحیت رکھتے ہیں۔ کچھ ڈپریسرائزیشن سسٹم کام میں خودکار ہوتے ہیں، جبکہ دوسروں کو آپریٹرز کو دستی طور پر چالو کرنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ دباؤ والے پانی کے ری ایکٹروں میں جن میں خشک یا آئس کنڈینسر کی بڑی مقدار ہوتی ہے، نظام کے والووں کو پائلٹ سے چلنے والے ریلیف والو کہا جاتا ہے۔ کم دباؤ والے کولینٹ انجکشن کا نظام ایل پی سی آئی ایک ہنگامی نظام ہے جو ایک پمپ پر مشتمل ہوتا ہے جو ری ایکٹر کے برتن میں ایک کولینٹ داخل کرتا ہے جب اسے دباؤ میں لایا جاتا ہے۔ کچھ نیوکلیئر پاور پلانٹس میں ایل پی سی آئی بقیہ حرارت کو ہٹانے کے نظام کے عمل کا ایک طریقہ ہے، جسے آر ایچ آر یا آر ایچ ایس بھی کہا جاتا ہے لیکن اسے عام طور پر ایل پی سی آئی کہا جاتا ہے۔ یہ ایک الگ تھلگ والو یا نظام بھی نہیں ہے۔ کور اسپرے سسٹم (صرف بی ڈبلیو آر میں) یہ نظام ری ایکٹر پریشر برتن کے اندر اسپارجرز (بہت سے چھوٹے اسپرے نوزلز کی صف سے لیس پائپ) کا استعمال کرتا ہے تاکہ بھاپ کی نسل کو دبانے کے لیے براہ راست ایندھن کی سلاخوں پر پانی چھڑکایا جا سکے۔ ری ایکٹر کے ڈیزائن میں ہائی پریشر اور کم پریشر کے طریقوں میں کور اسپرے شامل ہو سکتا ہے۔ کنٹینمنٹ سپرے سسٹم یہ نظام پمپوں اور سپارجرز کے ایک سلسلے پر مشتمل ہوتا ہے جو بنیادی کنٹینمنٹ ڈھانچے کے اوپری حصے میں کولینٹ کا چھڑکاؤ کرتے ہیں۔ یہ زیادہ دباؤ اور زیادہ درجہ حرارت کو روکنے کے لیے بنیادی کنٹینمنٹ ڈھانچے کے اندر بھاپ کو مائع میں گاڑھا کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جو رساو کا باعث بن سکتا ہے، اس کے بعد غیر ارادی ڈپریسرائزیشن ہو سکتی ہے۔ آئسولیشن کولنگ سسٹم یہ نظام اکثر بھاپ ٹربائن کے ذریعے چلایا جاتا ہے تاکہ ری ایکٹر کو محفوظ طریقے سے ٹھنڈا کرنے کے لیے کافی پانی فراہم کیا جا سکے اگر ری ایکٹر کی عمارت کنٹرول اور ٹربائن عمارتوں سے الگ ہو۔ نیومیٹک کنٹرول کے ساتھ بھاپ ٹربائن سے چلنے والے کولنگ پمپ میکانکی طور پر کنٹرول ایڈجسٹ رفتار پر چل سکتے ہیں، بغیر بیٹری پاور، ایمرجنسی جنریٹر، یا آف سائٹ برقی طاقت کے۔ آئسولیشن کولنگ سسٹم ایک ایسی حالت کے خلاف دفاعی نظام ہے جسے اسٹیشن بلیک آؤٹ کہا جاتا ہے۔ یہ نظام ای سی سی ایس کا حصہ نہیں ہے اور اس میں کم کولینٹ ایکسیڈنٹ فنکشن نہیں ہے۔ دباؤ والے پانی کے ری ایکٹروں کے لیے، یہ نظام ثانوی کولنگ سرکٹ میں کام کرتا ہے اور اسے ٹربائن سے چلنے والا معاون فیڈ واٹر سسٹم کہا جاتا ہے۔ ہنگامی برقی نظام عام حالات میں جوہری بجلی گھر جنریٹر سے بجلی حاصل کرتے ہیں۔ تاہم، کسی حادثے کے دوران پلانٹ اس بجلی کی فراہمی سے محروم ہو سکتا ہے اور اس طرح اسے اپنے ہنگامی نظام کی فراہمی کے لیے اپنی بجلی پیدا کرنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ یہ برقی نظام عام طور پر ڈیزل جنریٹر اور بیٹریوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ڈیزل جنریٹر ڈیزل جنریٹر ہنگامی حالات کے دوران سائٹ کو بجلی فراہم کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ وہ عام طور پر اس طرح کے سائز کے ہوتے ہیں کہ ایک ہی ہنگامی صورتحال کے دوران کسی سہولت کو بند کرنے کے لیے تمام مطلوبہ طاقت فراہم کر سکتا ہے۔ سہولیات میں بے کار پن کے لیے متعدد جنریٹر ہوتے ہیں۔ مزید برآں، جن نظاموں کو ری ایکٹر کو بند کرنے کی ضرورت ہوتی ہے ان میں علیحدہ برقی ذرائع (اکثر علیحدہ جنریٹر) ہوتے ہیں تاکہ وہ شٹ ڈاؤن کی صلاحیت کو متاثر نہ کریں۔ موٹر جنریٹر فلائی وہیلز بجلی کا نقصان اچانک ہو سکتا ہے اور آلات کو نقصان پہنچا سکتا ہے یا کمزور کر سکتا ہے۔ نقصان سے بچنے کے لیے، موٹر جنریٹرز کو فلائی وہیلز سے باندھ دیا جا سکتا ہے جو ایک مختصر مدت کے لیے آلات کو بلاتعطل برقی طاقت فراہم کر سکتے ہیں۔ اکثر ان کا استعمال بجلی فراہم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جب تک کہ پلانٹ کی بجلی کی فراہمی کو بیٹریوں اور/یا ڈیزل جنریٹرز میں تبدیل نہیں کیا جا سکتا۔ بیٹریاں اکثر حتمی بے کار بیک اپ برقی نظام بناتی ہیں اور پلانٹ کو بند کرنے کے لیے کافی برقی طاقت فراہم کرنے کی صلاحیت بھی رکھتی ہیں۔ کنٹینمنٹ سسٹم کنٹینمنٹ سسٹم ماحول میں تابکار مواد کے اخراج کو روکنے کے لیے بنائے گئے ہیں۔ فیول کلاڈنگ فیول کلاڈنگ جوہری ایندھن کے ارد گرد تحفظ کی پہلی پرت ہے اور اسے ایندھن کو کٹاؤ سے بچانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جو ری ایکٹر کولینٹ سرکٹ میں ایندھن کے مواد کو پھیلائے گا۔ زیادہ تر ری ایکٹروں میں یہ مہر بند دھاتی یا سیرامک پرت کی شکل اختیار کرتا ہے۔ یہ فشن مصنوعات کو پھنسانے کا بھی کام کرتا ہے، خاص طور پر وہ جو ری ایکٹر کے آپریٹنگ درجہ حرارت پر گیس ہیں، جیسے کریپٹن، زینون اور آیوڈین۔ کلاڈنگ شیلڈنگ نہیں ہے، اور اسے اس طرح تیار کیا جانا چاہیے کہ یہ کم سے کم تابکاری کو جذب کرے۔ اس وجہ سے، میگنیشیم اور زرکونیم جیسے مواد کو ان کے کم نیوٹران کیپچر کراس سیکشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ری ایکٹر برتن ری ایکٹر برتن جوہری ایندھن کے ارد گرد حفاظت کی پہلی پرت ہے اور عام طور پر جوہری رد عمل کے دوران خارج ہونے والی زیادہ تر تابکاری کو روکنے کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ ری ایکٹر برتن بھی اعلی دباؤ کا مقابلہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ بنیادی روک تھام بنیادی روک تھام کا نظام عام طور پر ایک بڑی دھات اور/یا کنکریٹ کی ساخت (اکثر بیلناکار یا بلب کی شکل) پر مشتمل ہوتا ہے جس میں ری ایکٹر برتن ہوتا ہے۔ زیادہ تر ری ایکٹروں میں اس میں تابکار طور پر آلودہ نظام بھی ہوتے ہیں۔ بنیادی روک تھام کا نظام ری ایکٹر برتن کے رساو یا جان بوجھ کر دباؤ کے نتیجے میں مضبوط اندرونی دباؤ کا مقابلہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ثانوی روک تھام کچھ پودوں میں ثانوی روک تھام کا نظام ہوتا ہے جو بنیادی نظام کو گھیرے ہوئے ہوتا ہے۔ یہ بی ڈبلیو آر میں بہت عام ہے کیونکہ ٹربائن سمیت زیادہ تر بھاپ کے نظام میں تابکار مواد ہوتا ہے۔ مکمل پگھلنے کی صورت میں، ایندھن زیادہ تر ممکنہ طور پر بنیادی کنٹینمنٹ عمارت کے کنکریٹ کے فرش پر ختم ہو جائے گا۔ کنکریٹ بہت زیادہ گرمی کا مقابلہ کر سکتا ہے، لہذا بنیادی کنٹینمنٹ میں موٹی فلیٹ کنکریٹ کا فرش اکثر نام نہاد چائنا سنڈروم کے خلاف کافی تحفظ فراہم کرے گا۔ چرنوبل پلانٹ میں کوئی کنٹینمنٹ بلڈنگ نہیں تھی، لیکن آخر کار کنکریٹ فاؤنڈیشن نے کور کو روک دیا۔ اس خدشے کی وجہ سے کہ کور کنکریٹ کے ذریعے اپنا راستہ پگھل جائے گا، ایک "کور کیچنگ ڈیوائس" ایجاد کیا گیا، اور اس طرح کا آلہ نصب کرنے کے ارادے سے پلانٹ کے نیچے فوری طور پر ایک کان کھودی گئی۔ اس آلے میں دھات کی ایک مقدار ہوتی ہے جو پگھلنے، کوریم کو پتلا کرنے اور اس کی حرارت کی چالکتا کو بڑھانے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہوتی ہے۔ پھر پتلے دھاتی کمیت کو فرش میں گردش کرنے والے پانی سے ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے۔ آج، روس کے ڈیزائن کردہ تمام نئے ری ایکٹر کنٹینمنٹ بلڈنگ کے نچلے حصے میں کور کیچرز سے لیس ہیں۔ اے آر ای وی اے ای پی آر، ایس این آر-300، ایس ڈبلیو آر 1000، ای ایس بی ڈبلیو آر، اور ایٹمیا I ری ایکٹرز میں کور کیچرز ہوتے ہیں۔ اے بی ڈبلیو آر میں بیسالٹک کنکریٹ فرش کی ایک موٹی پرت ہوتی ہے جسے خاص طور پر کور کو پکڑنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اسٹینڈ بائی گیس ٹریٹمنٹ ایک اسٹینڈ بائی گیس ٹریٹمنٹ سسٹم (ایس جی ٹی ایس) ثانوی کنٹینمنٹ سسٹم کا حصہ ہے۔ ایس جی ٹی ایس سسٹم ثانوی کنٹینمنٹ سے ماحول میں ہوا کو فلٹر اور پمپ کرتا ہے اور تابکار مواد کی رہائی کو محدود کرنے کے لیے ثانوی کنٹینمنٹ کے اندر منفی دباؤ کو برقرار رکھتا ہے۔ ہر ایس جی ٹی ایس ٹرین عام طور پر ایک مسٹ ایلیمینیٹر/روفنگ فلٹر پر مشتمل ہوتی ہے۔ ایک الیکٹرک ہیٹر ؛ ایک پری فلٹر ؛ دو مطلق (ایچ ای پی اے) فلٹر ؛ ایک فعال چارکول فلٹر ؛ ایک راستہ پنکھا ؛ اور متعلقہ والو، ڈکٹ ورک، ڈیمپر، آلات اور کنٹرول۔ ایس جی ٹی ایس سسٹم سے گزرنے والے سگنلز پلانٹ کے لیے مخصوص ہوتے ہیں ؛ تاہم، خودکار ٹرپس عام طور پر الیکٹرک ہیٹرز اور چارکول فلٹرز میں اعلی درجہ حرارت کی حالت سے وابستہ ہوتے ہیں۔ وینٹیلیشن اور تابکاری کا تحفظ تابکار اخراج کی صورت میں، زیادہ تر پودوں میں ایک ایسا نظام ہوتا ہے جو ملازمین اور عوام پر تابکاری کے اخراج کے اثرات کو کم کرنے کے لیے ہوا سے تابکاری کو دور کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ یہ نظام عام طور پر کنٹینمنٹ وینٹیلیشن پر مشتمل ہوتا ہے جو بنیادی کنٹینمنٹ سے تابکاری اور بھاپ کو ہٹاتا ہے۔ کنٹرول روم وینٹیلیشن اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ پلانٹ آپریٹرز محفوظ ہیں۔ یہ نظام اکثر فعال چارکول فلٹرز پر مشتمل ہوتا ہے جو ہوا سے تابکار آاسوٹوپس کو ہٹاتے ہیں۔ یہ بھی دیکھیں کہ ریاستہائے متحدہ میں ابلتے پانی کے ری ایکٹر حفاظتی نظام جوہری حادثات امریکہ میں جوہری حفاظت غیر فعال نیوکلیئر سیفٹی ورلڈ ایسوسی ایشن آف نیوکلیئر آپریٹرز ریفرنسز اسٹینڈرڈز امریکن نیشنل اسٹینڈرڈ، اے این ایس آئی N18.2، "نیوکلیئر سیفٹی کرائٹیریا فار دی ڈیزائن آف اسٹیشنری پریشرائزڈ واٹر ری ایکٹر پلانٹس"، اگست 1973۔ آئی ای ای ای 279، "نیوکلیئر پاور جنریٹنگ اسٹیشنوں کے تحفظ کے نظام کے لیے معیار"۔ نیوکلیئر ری ایکٹر سیفٹی سسٹم نیوکلیئر پاور پلانٹ کے اجزاء