Steam generator (nuclear power)
بھاپ جنریٹر (عرف نیوکلیئر اسٹیم رائزنگ پلانٹ (این ایس آر پی)) ایک ہیٹ ایکسچینجر ہے جو نیوکلیئر ری ایکٹر کور میں پیدا ہونے والی گرمی سے پانی کو بھاپ میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ وہ بنیادی اور ثانوی کولینٹ لوپس کے درمیان دباؤ والے پانی کے ری ایکٹر میں استعمال ہوتے ہیں۔ عام پی ڈبلیو آر ڈیزائنوں میں، بنیادی کولینٹ اعلی طہارت والا پانی ہوتا ہے، جسے زیادہ دباؤ میں رکھا جاتا ہے تاکہ یہ ابال نہ سکے۔ یہ بنیادی کولینٹ ری ایکٹر کور کے ذریعے پمپ کیا جاتا ہے جہاں یہ ایندھن کی سلاخوں سے حرارت جذب کرتا ہے۔ اس کے بعد یہ بھاپ جنریٹر سے گزرتا ہے، جہاں یہ اپنی حرارت (دھات کے ذریعے ترسیل کے ذریعے) کو کم دباؤ والے پانی میں منتقل کرتا ہے جسے ابالنے دیا جاتا ہے۔ مقصد پی ڈبلیو آر کے برعکس، ابلتے پانی کے ری ایکٹر (بی ڈبلیو آر) بھاپ جنریٹر کا استعمال نہیں کرتے ہیں۔ بنیادی کولینٹ کو براہ راست ری ایکٹر کے کور میں ابالنے کی اجازت دی جاتی ہے، اور بھاپ کو صرف بھاپ ٹربائن سے گزارا جاتا ہے۔ نظریاتی طور پر سادہ ہونے کے باوجود، اس کی دیکھ بھال کے لیے ایک منفی پہلو ہے۔ کور سے گزرتے وقت، بنیادی کولینٹ پانی ہائی نیوٹرون بہاؤ کا شکار ہوتا ہے۔ یہ پانی میں آکسیجن اور تحلیل شدہ نائٹروجن کو متحرک کرتا ہے۔ اہم تعامل یہ ہے: آکسیجن-16 کا ایٹم 1 نیوٹرون جذب کرتا ہے اور 1 پروٹون خارج کرتا ہے، نائٹروجن-16 بن جاتا ہے۔ نائٹروجن-16 کی نصف زندگی 7 سیکنڈ ہے اور جب یہ آکسیجن-16 میں واپس آتا ہے تو گاما شعاع پیدا کرتا ہے۔ 7 سیکنڈ کی نصف زندگی پانی کے ری ایکٹر سے باہر نکلنے کے لیے کافی ہے۔ بی ڈبلیو آر میں، اس کا مطلب یہ ہے کہ پانی بھاپ ٹربائن میں ہو سکتا ہے جب وہ اپنی گاما شعاعیں خارج کرتا ہے۔ اگرچہ اس رد عمل سے کوئی طویل عرصے تک رہنے والے ریڈیوآئیسوٹوپ تیار نہیں ہوتے ہیں، گاما تابکاری کا مطلب ہے کہ ری ایکٹر آپریشن کے دوران اور اس کے بعد تھوڑی دیر کے لیے انسان بی ڈبلیو آر کے ٹربائن ہال میں موجود نہیں ہو سکتے۔ اس کے برعکس، پی ڈبلیو آر میں، بھاپ جنریٹر فعال پرائمری کولینٹ پانی کو ثانوی کولینٹ سے الگ کرتا ہے جو بھاپ ٹربائن سے گزرتا ہے۔ اس طرح، انسان آپریشن کے دوران پی ڈبلیو آر کے ٹربائنوں اور بھاپ پلانٹ کے دیگر اجزاء تک آزادانہ طور پر رسائی حاصل کر سکتے ہیں۔ اس سے دیکھ بھال کی لاگت کم ہوتی ہے اور اپ ٹائم بہتر ہوتا ہے۔ تجارتی بجلی گھروں میں، فی ری ایکٹر دو سے چار بھاپ جنریٹر ہوتے ہیں ؛ ہر بھاپ جنریٹر اونچائی تک پیمائش کر سکتا ہے اور اس کا وزن 800 ٹن تک ہو سکتا ہے۔ ہر بھاپ جنریٹر میں 3,000 سے 16,000 ٹیوبیں ہوسکتی ہیں، جن میں سے ہر ایک قطر میں ہوتی ہے۔ کولینٹ (ٹریٹڈ پانی)، جسے ابالنے سے روکنے کے لیے ہائی پریشر پر برقرار رکھا جاتا ہے، نیوکلیئر ری ایکٹر کور کے ذریعے پمپ کیا جاتا ہے۔ حرارت کی منتقلی ری ایکٹر کور اور گردش کرنے والے پانی کے درمیان ہوتی ہے اور کولینٹ کو ری ایکٹر کور پر واپس آنے سے پہلے کولینٹ پمپوں کے ذریعے بھاپ جنریٹر کے پرائمری ٹیوب سائیڈ سے پمپ کیا جاتا ہے۔ اسے پرائمری لوپ کہا جاتا ہے۔ بھاپ جنریٹر سے بہنے والا پانی بھاپ پیدا کرنے کے لیے خول کی طرف (جسے بنیادی طرف سے کم دباؤ پر رکھا جاتا ہے) پانی کو ابالتا ہے۔ اسے ثانوی لوپ کہا جاتا ہے۔ ثانوی طرف کی بھاپ کو بجلی بنانے کے لیے ٹربائنوں تک پہنچایا جاتا ہے۔ بھاپ کو بعد میں ایک ترتیری لوپ سے ٹھنڈے پانی کے ذریعے گاڑھا کیا جاتا ہے اور ایک بار پھر گرم کرنے کے لیے بھاپ جنریٹر میں واپس کردیا جاتا ہے۔ ترتیری کولنگ واٹر کو کولنگ ٹاورز میں دوبارہ گردش کیا جا سکتا ہے جہاں یہ زیادہ بھاپ کو گاڑھا کرنے کے لیے واپس آنے سے پہلے فضلہ گرمی بہاتا ہے۔ ایک بار ترتیری ٹھنڈک دوسری صورت میں دریا، جھیل یا سمندر کے ذریعے فراہم کی جا سکتی ہے۔ یہ بنیادی، ثانوی، ترتیری کولنگ اسکیم پریشرائزڈ واٹر ری ایکٹر کی بنیاد ہے، جو دنیا بھر میں سب سے عام نیوکلیئر پاور پلانٹ ڈیزائن ہے۔ دیگر قسم کے ری ایکٹروں میں، جیسے کہ CANDU ڈیزائن کے دباؤ والے بھاری پانی کے ری ایکٹروں میں، بنیادی سیال بھاری پانی ہے۔ مائع دھات کے ٹھنڈے ری ایکٹر جیسے روسی بی این-600 ری ایکٹر بنیادی کولینٹ کے طور پر مائع دھات، جیسے سوڈیم کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ بنیادی دھاتی کولینٹ اور ثانوی واٹر کولینٹ کے درمیان ہیٹ ایکسچینجرز کا بھی استعمال کرتے ہیں، اور اس طرح ان کی ثانوی اور ترتیری کولنگ پی ڈبلیو آر کی طرح ہوتی ہے۔ بھاپ جنریٹر کی ہیٹ ایکسچینج ٹیوبوں کا حفاظتی کردار اہم ہوتا ہے، کیونکہ وہ تابکار اور غیر تابکار سیال کے نظام کو الگ کرتے ہیں۔ (بنیادی کولینٹ کور کی نمائش سے مختصر طور پر تابکار بن جاتا ہے، اور اس میں تحلیل ہونے والے طویل عرصے تک رہنے والے تابکار آاسوٹوپ کی مقدار بھی ہوتی ہے، جیسے کہ پائپوں سے لوہے کے تحلیل شدہ ایٹم۔) چونکہ پرائمری کولینٹ زیادہ دباؤ پر ہوتا ہے، اس لیے ایک پھٹی ہوئی ہیٹ ایکسچینج ٹیوب پرائمری کولینٹ کو سیکنڈری لوپ میں رسنے کا سبب بنتی ہے۔ عام طور پر اس کی مرمت کے لیے پلانٹ کو بند کرنے کی ضرورت ہوگی۔ اس طرح کے پرائمری-سیکنڈری رساو سے بچنے کے لیے، اسٹیم جنریٹر ٹیوبوں کا وقتا فوقتا ایڈی-کرنٹ ٹیسٹنگ کے ذریعے معائنہ کیا جاتا ہے، اور انہیں آپریشن سے ہٹانے کے لیے انفرادی ٹیوبوں کو پلگ کیا جا سکتا ہے۔ بہت سے جوہری اجزاء کی طرح، مکینیکل انجینئر مواد میں کٹاؤ اور درار کے پھیلاؤ کی معلوم شرحوں کا استعمال کرتے ہوئے معائنہ کی تعدد کا تعین کرتے ہیں۔ اگر کسی معائنے سے پتہ چلتا ہے کہ ٹیوب کی دیوار اتنی پتلی ہے کہ وہ اگلے طے شدہ معائنے سے پہلے خراب ہو سکتی ہے، تو ٹیوب کو پلگ کر دیا جاتا ہے۔ (ٹیوب کو پلگ کرنا عام طور پر اس کی مرمت کی کوشش سے زیادہ آسان ہوتا ہے۔ بہت سی چھوٹی ہیٹ ایکسچینج ٹیوبیں ہیں، اور بھاپ جنریٹر اضافی ٹیوبوں کے ساتھ ڈیزائن کیے گئے ہیں تاکہ کچھ کو پلگ کیا جا سکے۔) پورے بھاپ جنریٹرز کو اکثر پلانٹ کی درمیانی عمر میں تبدیل کیا جاتا ہے، جو کہ ایک بڑا کام ہے۔ زیادہ تر امریکی پی ڈبلیو آر پلانٹس میں بھاپ جنریٹرز کو تبدیل کر دیا گیا ہے۔ جوہری طاقت سے چلنے والے بھاپ جنریٹر کا آغاز پہلی جوہری آبدوز، یو ایس ایس نوٹیلس (ایس ایس این-571) کے پاور پلانٹ کے طور پر ہوا۔ اسے ویسٹنگ ہاؤس الیکٹرک کمپنی پاور کمپنی نے آبدوز کے لیے ڈیزائن اور بنایا تھا۔ وہاں سے کمپنی نے جوہری طاقت سے چلنے والے بھاپ جنریٹرز کی ترقی اور تحقیق کا آغاز کیا۔ ایک بار جب پرامن جوہری ری ایکٹروں کو بجلی گھروں کے طور پر استعمال کرنے کے لیے قانونی حیثیت دے دی گئی، تو پاور کارپوریشنوں نے جوہری طاقت سے چلنے والے بھاپ جنریٹرز کی بڑھتی ہوئی ترقی کو بروئے کار لانے کے موقع پر چھلانگ لگا دی۔ ویسٹنگ ہاؤس نے 1960 میں پہلے جوہری بجلی گھروں میں سے ایک، یانکی رو نیوکلیئر پاور اسٹیشن (این پی ایس) بنایا، جس میں جوہری طاقت سے چلنے والا بھاپ جنریٹر بھی استعمال کیا گیا تھا۔ اس پاور پلانٹ کی پیداوار ایک سو میگاواٹ (میگا واٹ الیکٹرک) تھی۔ اس کے مقابلے میں، کچھ جدید پلانٹس میں 1100 میگاواٹ سے زیادہ پیداوار ہوتی ہے۔ بالآخر، دیگر بین الاقوامی کمپنیوں جیسے بابکاک اینڈ ولکوکس اور دہن انجینئرنگ نے جوہری توانائی کے بھاپ جنریٹر کی تحقیق اور ترقی کے لیے اپنے پروگرام شروع کیے۔ اقسام ویسٹنگ ہاؤس اور دہن انجینئرنگ کے ڈیزائنوں میں بنیادی پانی کے لیے الٹی ٹیوبوں کے ساتھ عمودی یو ٹیوب ہوتے ہیں۔ کینیڈین، جاپانی، فرانسیسی، اور جرمن پی ڈبلیو آر سپلائرز عمودی ترتیب کو بھی استعمال کرتے ہیں۔ روسی وی وی ای آر ری ایکٹر کے ڈیزائن افقی بھاپ جنریٹر استعمال کرتے ہیں، جن میں نلیاں افقی طور پر نصب ہوتی ہیں۔ بابکاک اور ولکوکس پلانٹس (مثال کے طور پر، تھری مائل آئی لینڈ) میں چھوٹے بھاپ جنریٹر ہوتے ہیں جو پانی کو او ٹی ایس جی کے اوپری حصے (ایک بار بھاپ جنریٹر کے ذریعے ؛ فیڈ واٹر میں جوابی بہاؤ) اور ری ایکٹر کولینٹ پمپوں کے ذریعے دوبارہ گردش کرنے کے لیے نیچے سے مجبور کرتے ہیں۔ افقی ڈیزائن عمودی یو ٹیوب ڈیزائن کے مقابلے میں انحطاط کے لیے کم حساس ثابت ہوا ہے۔ مواد اور تعمیر جوہری طاقت سے چلنے والے بھاپ جنریٹر کے ٹربائن اور پائپ بنانے والے مواد کو خاص طور پر بنایا جاتا ہے اور خاص طور پر ری ایکٹر کی گرمی اور تابکاری کا مقابلہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ پانی کی نلیوں کو بھی طویل عرصے تک پانی سے ہونے والے کٹاؤ کا مقابلہ کرنے کے قابل ہونا پڑتا ہے۔ امریکی ری ایکٹروں میں استعمال ہونے والے پائپ انکونیل سے بنے ہوتے ہیں، یا تو مرکب 600 یا مرکب 690۔ مرکب دھات 690 اضافی کرومیم سے بنایا گیا ہے اور زیادہ تر سہولیات دھات کو گرمی کا علاج کرتی ہیں تاکہ وہ گرمی اور کٹاؤ کا مقابلہ کرنے کے قابل ہو۔ مرکب 600 اور مرکب 690 میں نکل کا زیادہ مواد انہیں تیزابوں اور اعلی درجے کے تناؤ اور درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت کے لیے موزوں بناتا ہے۔ انحطاط اینیلڈ، یا ہیٹ ٹریٹڈ، ایلائے 600 پانی کی کیمسٹری کی وجہ سے ٹیوب ڈینٹنگ اور پتلی ہونے کا شکار تھا۔ جن پودوں نے اپنے پانی کے ٹیوبوں میں ایلائے 600 کا استعمال کیا تھا اس لیے انہیں نئے واٹر کیمسٹری کنٹرولرز نصب کرنے پڑے اور پانی میں رکھے گئے کیمیکلز کو تبدیل کرنا پڑا۔ اس کی وجہ سے، پائپ کو پتلا کرنے کا خیال رکھا گیا ہے، لیکن شاذ و نادر مواقع پر، ٹیوب ڈینٹنگ اب بھی ہوتی ہے، جس کی وجہ سے رساو اور پھٹ جاتے ہیں۔ اس کی روک تھام کا واحد طریقہ باقاعدہ دیکھ بھال اور چیک اپ ہے، لیکن یہ ری ایکٹر کو بند کرنے پر مجبور کرتا ہے۔ کچھ معاملات میں، پودوں نے اپنے مرکب 600 ٹیوبوں کو مرکب 690 ٹیوبوں سے تبدیل کر دیا اور کچھ پودوں کو بند کر دیا گیا۔ مستقبل کے مسائل کو روکنے کے لیے، نیوکلیئر پاور پلانٹس کے لیے اسٹیم ٹربائنز کے مینوفیکچررز نے اپنی من گھڑت تکنیک کو بہتر بنایا ہے اور ٹیوب ڈینٹنگ کو روکنے کے لیے سٹینلیس سٹیل جیسے دیگر مواد کا استعمال کیا ہے۔ عام آپریٹنگ حالات ریاستہائے متحدہ میں "عام" پی ڈبلیو آر میں بھاپ جنریٹرز کے مندرجہ ذیل آپریٹنگ حالات ہوتے ہیں: ٹیوب مواد بھاپ جنریٹر نلیوں کے لیے مختلف اعلی کارکردگی والے مرکب اور سپر ایلائے استعمال کیے گئے ہیں، جن میں ٹائپ 316 سٹینلیس سٹیل، ایلائے 400، ایلائے 600 ایم اے (مل اینیلڈ)، ایلائے 600 ٹی ٹی (تھرمل ٹریٹڈ)، ایلائے 690 ٹی ٹی، اور ایلائے 800 موڈ شامل ہیں۔ نیوکلیئر پاور پلانٹ پاور اسٹیشن اسٹیم ٹربائن حوالہ جات بیرونی روابط جان ایم ڈائیک اور ڈبلیو ایم بھی دیکھیں۔ جے گارلینڈ، کانڈو اسٹیم جنریٹرز کا ارتقاء-اسٹیم ٹربائن کے مسائل پر ایک تاریخی نظریہ پس منظر، نیوکلیئر ریگولیٹری کمیٹی (21 مارچ 2014) نیوکلیئر پاور پلانٹ کے اجزاء بوائیلرز