तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर। तेज़ न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर

अपने वादे के कारण परमाणु ऊर्जा पर हमेशा अधिक ध्यान दिया गया है। दुनिया में, लगभग बीस प्रतिशत बिजली परमाणु रिएक्टरों का उपयोग करके प्राप्त की जाती है, और विकसित देशों में परमाणु ऊर्जा के उत्पाद का यह आंकड़ा और भी अधिक है - सभी बिजली के एक तिहाई से अधिक। हालाँकि, मुख्य प्रकार के रिएक्टर थर्मल वाले ही रहते हैं, जैसे LWR और VVER। वैज्ञानिकों का मानना है कि निकट भविष्य में इन रिएक्टरों की मुख्य समस्याओं में से एक विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया को अंजाम देने के लिए आवश्यक प्राकृतिक ईंधन, यूरेनियम और इसके आइसोटोप 238 की कमी होगी। थर्मल रिएक्टरों के लिए इस प्राकृतिक ईंधन सामग्री के संसाधनों की संभावित कमी के आधार पर, परमाणु ऊर्जा के विकास पर प्रतिबंध लगाए गए हैं। तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग करने वाले परमाणु रिएक्टरों का उपयोग, जिसमें ईंधन प्रजनन संभव है, अधिक आशाजनक माना जाता है।

विकास का इतिहास

सदी की शुरुआत में रूसी संघ के परमाणु उद्योग मंत्रालय के कार्यक्रम के आधार पर, परमाणु ऊर्जा परिसरों, एक नए प्रकार के आधुनिक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के सुरक्षित संचालन को बनाने और सुनिश्चित करने के लिए कार्य निर्धारित किए गए थे। इन सुविधाओं में से एक बेलोयार्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्र था, जो स्वेर्दलोव्स्क (एकाटेरिनबर्ग) के पास 50 किलोमीटर की दूरी पर स्थित था। इसे बनाने का निर्णय 1957 में किया गया था, और 1964 में पहली इकाई को परिचालन में लाया गया था।

इसके दो ब्लॉक थर्मल परमाणु रिएक्टर संचालित करते थे, जिनके संसाधन पिछली शताब्दी के 80-90 के दशक तक समाप्त हो चुके थे। तीसरे ब्लॉक में दुनिया में पहली बार बीएन-600 फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर का परीक्षण किया गया। उनके काम के दौरान, डेवलपर्स द्वारा नियोजित परिणाम प्राप्त हुए। प्रक्रिया की सुरक्षा भी उत्कृष्ट थी. परियोजना अवधि के दौरान, जो 2010 में समाप्त हुई, कोई गंभीर उल्लंघन या विचलन नहीं हुआ। इसका अंतिम कार्यकाल 2025 तक समाप्त हो रहा है। यह पहले से ही कहा जा सकता है कि तेज़ न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टरों, जिनमें बीएन-600 और इसके उत्तराधिकारी, बीएन-800 शामिल हैं, का भविष्य बहुत अच्छा है।

नए बीएन-800 का लॉन्च

ओकेबीएम वैज्ञानिक गोर्की (वर्तमान निज़नी नोवगोरोड) के अफ़्रीकांतोव ने 1983 में बेलोयार्स्क एनपीपी की चौथी बिजली इकाई के लिए एक परियोजना तैयार की थी। 1987 में चेरनोबिल में हुई दुर्घटना और 1993 में नए सुरक्षा मानकों के लागू होने के कारण काम रोक दिया गया और प्रक्षेपण अनिश्चित काल के लिए स्थगित कर दिया गया। केवल 1997 में, गोसाटोम्नाडज़ोर से 880 मेगावाट की क्षमता वाले बीएन-800 रिएक्टर के साथ यूनिट नंबर 4 के निर्माण के लिए लाइसेंस प्राप्त करने के बाद, प्रक्रिया फिर से शुरू हुई।

25 दिसंबर 2013 को, शीतलक के आगे प्रवेश के लिए रिएक्टर को गर्म करना शुरू हुआ। चौदहवें जून में, योजना के अनुसार, न्यूनतम श्रृंखला प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान घटित हुआ। फिर चीजें रुक गईं. यूनिट 3 में प्रयुक्त ईंधन के समान, यूरेनियम और प्लूटोनियम के विखंडनीय ऑक्साइड से बना एमओएक्स ईंधन तैयार नहीं था। यह वही है जो डेवलपर्स नए रिएक्टर में उपयोग करना चाहते थे। मुझे गठबंधन करना पड़ा और नए विकल्प तलाशने पड़े। परिणामस्वरूप, बिजली इकाई के प्रक्षेपण को स्थगित न करने के लिए, उन्होंने असेंबली के हिस्से में यूरेनियम ईंधन का उपयोग करने का निर्णय लिया। बीएन-800 परमाणु रिएक्टर और यूनिट नंबर 4 का प्रक्षेपण 10 दिसंबर 2015 को हुआ।

प्रक्रिया विवरण

तेज़ न्यूट्रॉन वाले रिएक्टर में ऑपरेशन के दौरान, विखंडन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप द्वितीयक तत्व बनते हैं, जो यूरेनियम द्रव्यमान द्वारा अवशोषित होने पर, नव निर्मित परमाणु सामग्री प्लूटोनियम -239 बनाते हैं, जो आगे विखंडन की प्रक्रिया को जारी रखने में सक्षम होते हैं। इस प्रतिक्रिया का मुख्य लाभ प्लूटोनियम से न्यूट्रॉन का उत्पादन है, जिसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है। इसकी उपस्थिति यूरेनियम के उत्पादन को कम करना संभव बनाती है, जिसके भंडार सीमित हैं। एक किलोग्राम यूरेनियम-235 से आप एक किलोग्राम से थोड़ा अधिक प्लूटोनियम-239 प्राप्त कर सकते हैं, जिससे ईंधन प्रजनन सुनिश्चित होता है।

परिणामस्वरूप, ऊर्जा उत्पादन में परमाणु ऊर्जा इकाइयाँदुर्लभ यूरेनियम की न्यूनतम खपत और उत्पादन पर कोई प्रतिबंध नहीं होने से यह सैकड़ों गुना बढ़ जाएगा। यह अनुमान लगाया गया है कि इस मामले में, यूरेनियम भंडार कई दसियों शताब्दियों तक मानवता के लिए रहेगा। सर्वोत्तम विकल्पपरमाणु ऊर्जा में, यूरेनियम की न्यूनतम खपत पर संतुलन बनाए रखने के लिए, 4 से 1 का अनुपात होगा, जहां प्रत्येक चार थर्मल रिएक्टर के लिए तेज़ न्यूट्रॉन पर चलने वाले एक का उपयोग किया जाएगा।

बीएन-800 लक्ष्य

बेलोयार्स्क एनपीपी की बिजली इकाई संख्या 4 में संचालन अवधि के दौरान, परमाणु रिएक्टर के सामने समस्याएं रखी गईं विशिष्ट कार्य. बीएन-800 रिएक्टर को एमओएक्स ईंधन पर काम करना चाहिए। काम की शुरुआत में आई एक छोटी सी रुकावट ने रचनाकारों की योजनाओं को नहीं बदला। बेलोयार्स्क एनपीपी के निदेशक, श्री सिदोरोव के अनुसार, एमओएक्स ईंधन में पूर्ण परिवर्तन 2019 में किया जाएगा। यदि यह सच हो जाता है, तो स्थानीय फास्ट न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर पूरी तरह से ऐसे ईंधन से संचालित होने वाला दुनिया का पहला रिएक्टर बन जाएगा। इसे भविष्य में इसी तरह का एक प्रोटोटाइप बनना चाहिए तेज़ रिएक्टरतरल धातु शीतलक के साथ, अधिक उत्पादक और सुरक्षित। इसके आधार पर, बीएन-800 परिचालन स्थितियों के तहत नवीन उपकरणों का परीक्षण कर रहा है, नई प्रौद्योगिकियों के सही अनुप्रयोग की जांच कर रहा है जो बिजली इकाई की विश्वसनीयता और दक्षता को प्रभावित करते हैं।

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नई ईंधन चक्र प्रणाली के संचालन की जाँच करना।

लंबे जीवनकाल वाले रेडियोधर्मी कचरे को जलाने के परीक्षण।

बड़ी मात्रा में संचित हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का निपटान।

बीएन-800, अपने पूर्ववर्ती बीएन-600 की तरह, रूसी डेवलपर्स के लिए तेज रिएक्टरों के निर्माण और संचालन में अमूल्य अनुभव संचय करने के लिए एक प्रारंभिक बिंदु बनना चाहिए।

तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर के लाभ

परमाणु ऊर्जा में बीएन-800 और इसी तरह के परमाणु रिएक्टरों के उपयोग की अनुमति है

यूरेनियम संसाधन भंडार के जीवन में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जिससे प्राप्त ऊर्जा की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों के जीवनकाल को न्यूनतम (कई हजार वर्ष से तीन सौ तक) तक कम करने की क्षमता।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की सुरक्षा बढ़ाएँ। तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग कोर पिघलने की संभावना को न्यूनतम स्तर तक ले जाने की अनुमति देता है, सुविधा के आत्म-सुरक्षा के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है, और प्रसंस्करण के दौरान प्लूटोनियम रिलीज को समाप्त कर सकता है। सोडियम शीतलक वाले इस प्रकार के रिएक्टरों में सुरक्षा का स्तर बढ़ा हुआ होता है।

17 अगस्त 2016 को, बेलोयार्स्क एनपीपी की बिजली इकाई नंबर 4 100% बिजली संचालन पर पहुंच गई। पिछले साल दिसंबर से, एकीकृत यूराल प्रणाली को तेज़ रिएक्टर से उत्पन्न ऊर्जा प्राप्त हो रही है।

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1955 में दुनिया के पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के प्रक्षेपण और सफल संचालन के बाद, आई. कुरचटोव की पहल पर, यूराल में एक चैनल-प्रकार के दबावयुक्त जल रिएक्टर के साथ एक औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाने का निर्णय लिया गया। इस प्रकार के रिएक्टर की विशेषताओं में सीधे कोर में उच्च मापदंडों तक भाप का सुपरहीटिंग शामिल है, जिससे सीरियल टरबाइन उपकरण का उपयोग करने की संभावना खुल गई है।

1958 में, रूस के केंद्र में, यूराल प्रकृति के सबसे सुरम्य कोनों में से एक में, बेलोयार्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्र का निर्माण शुरू हुआ। इंस्टॉलरों के लिए, यह स्टेशन 1957 में शुरू हुआ था, और चूंकि उन दिनों परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का विषय बंद था, पत्राचार और जीवन में इसे बेलोयार्स्क राज्य जिला पावर प्लांट कहा जाता था। इस स्टेशन की शुरुआत यूरालेनर्गोमोंटाज़ ट्रस्ट के कर्मचारियों द्वारा की गई थी। उनके प्रयासों से, 1959 में, पानी और भाप पाइपलाइनों (1 रिएक्टर सर्किट) के उत्पादन के लिए एक कार्यशाला के साथ एक आधार बनाया गया था, तीन आवासीय भवनज़रेचनी गांव में मुख्य भवन का निर्माण शुरू हुआ।

1959 में, त्सेंट्रोएनर्जोमोंटाज़ ट्रस्ट के कार्यकर्ता निर्माण स्थल पर उपस्थित हुए और उन्हें रिएक्टर स्थापित करने का काम सौंपा गया। 1959 के अंत में, डोरोगोबुज़, स्मोलेंस्क क्षेत्र और से एक साइट अधिष्ठापन कामबेलोयार्स्क एनपीपी के भावी निदेशक वी. नेवस्की के नेतृत्व में। थर्मल मैकेनिकल उपकरणों की स्थापना पर सभी कार्य पूरी तरह से त्सेंट्रोएनर्जोमोंटाज़ ट्रस्ट को हस्तांतरित कर दिए गए थे।

बेलोयार्स्क एनपीपी के निर्माण की गहन अवधि 1960 में शुरू हुई। इस समय, इंस्टॉलरों को संचालन के साथ-साथ काम करना था निर्माण कार्यस्टेनलेस पाइपलाइनों की स्थापना, विशेष कमरों की लाइनिंग और रेडियोधर्मी अपशिष्ट भंडारण सुविधाओं, रिएक्टर संरचनाओं की स्थापना, ग्रेफाइट चिनाई, स्वचालित वेल्डिंग आदि के लिए नई तकनीकों में महारत हासिल करना। हमने उन विशेषज्ञों से तुरंत सीखा जो पहले ही परमाणु सुविधाओं के निर्माण में भाग ले चुके थे। थर्मल पावर प्लांट स्थापित करने की तकनीक से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए उपकरण स्थापित करने की तकनीक पर स्विच करने के बाद, त्सेंट्रोएनर्जोमोंटाज़ के श्रमिकों ने सफलतापूर्वक अपना कार्य पूरा किया, और 26 अप्रैल, 1964 को एएमबी-100 रिएक्टर के साथ बेलोयार्स्क एनपीपी की पहली बिजली इकाई की आपूर्ति की गई। स्वेर्दलोव्स्क ऊर्जा प्रणाली में पहली धारा। नोवोवोरोनज़ एनपीपी की पहली बिजली इकाई के चालू होने के साथ-साथ इस घटना का मतलब एक बड़े का जन्म था परमाणु शक्तिदेशों.

एएमबी-100 रिएक्टर ओबनिंस्क में विश्व के पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के रिएक्टर डिजाइन में एक और सुधार था। यह कोर की उच्च तापीय विशेषताओं वाला एक चैनल-प्रकार का रिएक्टर था। परमाणु अति ताप के कारण उच्च मापदंडों की भाप को सीधे रिएक्टर में प्राप्त करना परमाणु ऊर्जा के विकास में एक बड़ा कदम था। रिएक्टर 100 मेगावाट टर्बोजेनेरेटर के साथ एक इकाई में संचालित होता है।

संरचनात्मक रूप से, बेलोयार्स्क एनपीपी की पहली बिजली इकाई का रिएक्टर इस मायने में दिलचस्प निकला कि इसे वस्तुतः बिना फ्रेम के बनाया गया था, यानी, रिएक्टर में भारी, बहु-टन, टिकाऊ शरीर नहीं था, जैसे, कहें, ए 11-12 मीटर लंबी बॉडी, 3-3.5 मीटर व्यास, दीवार और नीचे की मोटाई 100-150 मिमी या अधिक के साथ समान शक्ति का वाटर-कूल्ड वीवीईआर रिएक्टर। ओपन-चैनल रिएक्टरों के साथ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण की संभावना बहुत आकर्षक निकली, क्योंकि इसने भारी इंजीनियरिंग संयंत्रों को 200-500 टन वजन वाले स्टील उत्पादों के निर्माण की आवश्यकता से मुक्त कर दिया, लेकिन सीधे रिएक्टर में परमाणु ओवरहीटिंग का कार्यान्वयन संभव हो गया प्रक्रिया को विनियमित करने में प्रसिद्ध कठिनाइयों से जुड़ा होना, विशेष रूप से इसकी प्रगति की निगरानी के संदर्भ में, कई उपकरणों के सटीक संचालन की आवश्यकता, उच्च दबाव में विभिन्न आकारों के बड़ी संख्या में पाइपों की उपस्थिति आदि।

बेलोयार्स्क एनपीपी की पहली इकाई अपनी पूर्ण डिजाइन क्षमता तक पहुंच गई, हालांकि, इकाई की अपेक्षाकृत छोटी स्थापित क्षमता (100 मेगावाट), इसके तकनीकी चैनलों की जटिलता और इसलिए, उच्च लागत, 1 किलोवाट बिजली की लागत के कारण यूराल में थर्मल स्टेशनों की तुलना में काफी अधिक निकला।

एएमबी-200 रिएक्टर के साथ बेलोयार्स्क एनपीपी की दूसरी इकाई तेजी से बनाई गई थी, काम में बहुत अधिक तनाव के बिना, क्योंकि निर्माण और स्थापना टीम पहले से ही तैयार थी। रिएक्टर स्थापना में उल्लेखनीय सुधार किया गया है। इसमें सिंगल-सर्किट कूलिंग सर्किट था, जिसने पूरे परमाणु ऊर्जा संयंत्र के तकनीकी डिजाइन को सरल बना दिया। बिल्कुल पहली बिजली इकाई की तरह, मुख्य विशेषता AMB-200 रिएक्टर सीधे टरबाइन में उच्च-पैरामीटर भाप पैदा करता है। 31 दिसंबर, 1967 को, बिजली इकाई नंबर 2 को नेटवर्क से जोड़ा गया - इससे स्टेशन के पहले चरण का निर्माण पूरा हुआ।

बीएनपीपी के पहले चरण के संचालन के इतिहास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रोमांस और नाटक से भरा था, जो हर नई चीज की विशेषता थी। यह ब्लॉक विकास की अवधि के दौरान विशेष रूप से सच था। यह माना जाता था कि इसमें कोई समस्या नहीं होनी चाहिए - प्लूटोनियम उत्पादन के लिए एएम "फर्स्ट इन द वर्ल्ड" रिएक्टर से लेकर औद्योगिक रिएक्टरों तक के प्रोटोटाइप थे, जिन पर बुनियादी अवधारणाएं, प्रौद्योगिकियां, डिजाइन समाधान, कई प्रकार के उपकरण और सिस्टम, और यहां तक कि तकनीकी व्यवस्थाओं के एक महत्वपूर्ण हिस्से का भी परीक्षण किया गया। हालाँकि, यह पता चला कि औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र और उसके पूर्ववर्तियों के बीच अंतर इतना बड़ा और अनोखा है कि नई, पहले से अज्ञात समस्याएं पैदा हुईं।

उनमें से सबसे बड़ा और सबसे स्पष्ट वाष्पीकरण और सुपरहीटिंग चैनलों की असंतोषजनक विश्वसनीयता थी। उनके संचालन की एक छोटी अवधि के बाद, रिएक्टरों की ग्रेफाइट चिनाई, तकनीकी संचालन और मरम्मत मोड, कर्मियों और पर्यावरण पर विकिरण जोखिम के लिए अस्वीकार्य परिणामों के साथ ईंधन तत्वों या शीतलक रिसाव का गैस अवसादन दिखाई दिया। उस समय के वैज्ञानिक सिद्धांतों और गणना मानकों के अनुसार ऐसा नहीं होना चाहिए था। इस नई घटना के गहन अध्ययन ने हमें पाइपों में पानी उबालने के मूलभूत नियमों के बारे में स्थापित विचारों पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर किया, क्योंकि कम गर्मी प्रवाह घनत्व के साथ भी, पहले से अज्ञात प्रकार का गर्मी हस्तांतरण संकट उत्पन्न हुआ था, जिसे 1979 में खोजा गया था। वी.ई. डोरोशचुक (वीटीआई) और बाद में इसे "दूसरी तरह का गर्मी हस्तांतरण संकट" कहा गया।

1968 में, बेलोयार्स्क एनपीपी - बीएन-600 में एक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर के साथ तीसरी बिजली इकाई बनाने का निर्णय लिया गया था। बीएन-600 के निर्माण का वैज्ञानिक पर्यवेक्षण भौतिकी और पावर इंजीनियरिंग संस्थान द्वारा किया गया था, रिएक्टर संयंत्र का डिजाइन प्रायोगिक मैकेनिकल इंजीनियरिंग डिजाइन ब्यूरो द्वारा किया गया था, और यूनिट का सामान्य डिजाइन किसके द्वारा किया गया था? एटोमेइलेक्ट्रोप्रोएक्ट की लेनिनग्राद शाखा। ब्लॉक का निर्माण एक सामान्य ठेकेदार - यूरालेनर्गोस्ट्रॉय ट्रस्ट द्वारा किया गया था।

इसे डिजाइन करते समय शेवचेंको में बीएन-350 रिएक्टर और बीओआर-60 रिएक्टर के संचालन अनुभव को ध्यान में रखा गया। बीएन-600 के लिए, प्राथमिक सर्किट का अधिक किफायती और संरचनात्मक रूप से सफल अभिन्न लेआउट अपनाया गया, जिसके अनुसार रिएक्टर कोर, पंप और मध्यवर्ती हीट एक्सचेंजर्स एक आवास में स्थित हैं। 12.8 मीटर के व्यास और 12.5 मीटर की ऊंचाई वाले रिएक्टर पोत को रिएक्टर शाफ्ट की बेस प्लेट पर लगे रोलर सपोर्ट पर स्थापित किया गया था। इकट्ठे रिएक्टर का द्रव्यमान 3900 टन था, और स्थापना में सोडियम की कुल मात्रा 1900 टन से अधिक थी। जैविक सुरक्षा स्टील बेलनाकार स्क्रीन, स्टील ब्लैंक और ग्रेफाइट भराव वाले पाइपों से बनाई गई थी।

स्थापना की गुणवत्ता के लिए आवश्यकताएँ और वेल्डिंग का कामबीएन-600 के लिए पहले हासिल की गई तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम था, और स्थापना टीम को तत्काल कर्मियों को फिर से प्रशिक्षित करना पड़ा और नई प्रौद्योगिकियों में महारत हासिल करनी पड़ी। इसलिए 1972 में, ऑस्टेनिटिक स्टील्स से एक रिएक्टर पोत को असेंबल करते समय, बड़े वेल्ड के ट्रांसमिशन को नियंत्रित करने के लिए पहली बार बीटाट्रॉन का उपयोग किया गया था।

इसके अलावा, बीएन-600 रिएक्टर के आंतरिक भाग को स्थापित करते समय, विशेष ज़रूरतेंस्वच्छता के संदर्भ में, इंट्रा-रिएक्टर स्थान से लाए और निकाले गए सभी हिस्सों को पंजीकृत किया गया था। यह रिएक्टर और पाइपलाइनों को सोडियम शीतलक के साथ आगे फ्लश करने की असंभवता के कारण था।

बड़ी भूमिकानिकोलाई मुरावियोव ने रिएक्टर स्थापना प्रौद्योगिकी के विकास में भूमिका निभाई; उन्हें काम करने के लिए आमंत्रित किया गया था निज़नी नोवगोरोड, जहां उन्होंने पहले एक डिज़ाइन ब्यूरो में काम किया था। वह बीएन-600 रिएक्टर परियोजना के डेवलपर्स में से एक थे, और उस समय तक वह पहले ही सेवानिवृत्त हो चुके थे।

इंस्टॉलेशन टीम ने फास्ट न्यूट्रॉन यूनिट को स्थापित करने के निर्धारित कार्यों को सफलतापूर्वक पूरा किया। रिएक्टर को सोडियम से भरने से पता चला कि सर्किट की सफाई आवश्यकता से भी अधिक बनाए रखी गई थी, क्योंकि सोडियम का डालना बिंदु, जो तरल धातु में विदेशी संदूषकों और ऑक्साइड की उपस्थिति पर निर्भर करता है, उस दौरान प्राप्त की तुलना में कम निकला। यूएसएसआर में बीएन-350, बीओआर-60 रिएक्टरों और फ्रांस में परमाणु ऊर्जा संयंत्र "फीनिक्स" की स्थापना।

बेलोयार्स्क एनपीपी के निर्माण में स्थापना टीमों की सफलता काफी हद तक प्रबंधकों पर निर्भर थी। सबसे पहले यह पावेल रयाबुखा था, फिर युवा ऊर्जावान व्लादिमीर नेवस्की आए, फिर उनकी जगह वाजेन काज़रोव ने ले ली।

वी. नेवस्की ने इंस्टॉलरों की एक टीम के गठन के लिए बहुत कुछ किया। 1963 में, उन्हें बेलोयार्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्र का निदेशक नियुक्त किया गया, और बाद में उन्होंने ग्लैवाटोमेनर्गो का नेतृत्व किया, जहाँ उन्होंने देश के परमाणु ऊर्जा उद्योग को विकसित करने के लिए कड़ी मेहनत की।

अंततः, 8 अप्रैल, 1980 को बीएन-600 फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर के साथ बेलोयार्स्क एनपीपी की बिजली इकाई नंबर 3 की पावर स्टार्ट-अप हुई। बीएन-600 की कुछ डिज़ाइन विशेषताएँ:
विद्युत शक्ति - 600 मेगावाट;
थर्मल पावर - 1470 मेगावाट;
भाप का तापमान - 505 o C;
भाप का दबाव - 13.7 एमपीए;

सकल थर्मोडायनामिक दक्षता - 40.59%।

उपकरण और पाइपलाइन परियोजनाओं के विकास के चरण में पहला कार्य आम तौर पर काफी सफलतापूर्वक हल किया गया था। रिएक्टर का अभिन्न लेआउट बहुत सफल रहा, जिसमें रेडियोधर्मी सोडियम के साथ पहले सर्किट के सभी मुख्य उपकरण और पाइपलाइन रिएक्टर पोत के अंदर "छिपे हुए" थे, और इसलिए इसका रिसाव, सिद्धांत रूप में, केवल एक से ही संभव था कुछ सहायक प्रणालियाँ।

और यद्यपि बीएन-600 आज दुनिया में तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर वाली सबसे बड़ी बिजली इकाई है, बेलोयार्स्क एनपीपी उनमें से एक नहीं है नाभिकीय ऊर्जा यंत्रबड़ी स्थापित शक्ति के साथ. इसके अंतर और फायदे उत्पादन, उसके लक्ष्यों, प्रौद्योगिकी और उपकरणों की नवीनता और विशिष्टता से निर्धारित होते हैं। बेलएनपीपी के सभी रिएक्टर इंस्टॉलेशन का उद्देश्य डिजाइनरों और निर्माणकर्ताओं द्वारा निर्धारित योजनाओं की पायलट-औद्योगिक पुष्टि या खंडन करना था। तकनीकी विचारऔर समाधान, तकनीकी मोड, संरचनात्मक सामग्री, ईंधन तत्व, नियंत्रण और सुरक्षात्मक प्रणालियों का अनुसंधान।

तीनों बिजली इकाइयों का हमारे देश या विदेश में कोई प्रत्यक्ष एनालॉग नहीं है। उन्होंने परमाणु ऊर्जा के भविष्य के विकास के लिए कई विचारों को मूर्त रूप दिया:

चैनल जल-ग्रेफाइट रिएक्टरों के साथ बिजली इकाइयों का निर्माण और कमीशन किया गया औद्योगिक पैमाने;
36 से 42% तक थर्मल पावर चक्र दक्षता वाली सीरियल उच्च-पैरामीटर टर्बो इकाइयों का उपयोग किया गया था, जो दुनिया में किसी भी परमाणु ऊर्जा संयंत्र के पास नहीं है;
ईंधन असेंबलियों का उपयोग किया गया था, जिसका डिज़ाइन ईंधन तत्वों के नष्ट होने पर भी शीतलक में विखंडन गतिविधि की संभावना को बाहर करता है;
दूसरी इकाई के रिएक्टर के प्राथमिक सर्किट में कार्बन स्टील का उपयोग किया जाता है;
तरल धातु शीतलक का उपयोग करने और संभालने की तकनीक में काफी हद तक महारत हासिल कर ली गई है;

बेलोयार्स्क एनपीपी रूस में पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र था जिसे खर्च किए गए रिएक्टर संयंत्रों को बंद करने की समस्या को हल करने की आवश्यकता का सामना करना पड़ा। गतिविधि के इस क्षेत्र का विकास, जो संगठनात्मक और नियामक दस्तावेज़ आधार की कमी और अनसुलझे मुद्दे के कारण संपूर्ण परमाणु ऊर्जा उद्योग के लिए बहुत प्रासंगिक है वित्तीय सुरक्षाएक लंबी ऊष्मायन अवधि थी।

बेलोयार्स्क एनपीपी के संचालन की 50 से अधिक वर्षों की अवधि में तीन बिल्कुल अलग चरण हैं, जिनमें से प्रत्येक की गतिविधि के अपने क्षेत्र, इसके कार्यान्वयन में विशिष्ट कठिनाइयाँ, सफलताएँ और निराशाएँ थीं।

पहला चरण (1964 से 70 के दशक के मध्य तक) पूरी तरह से पहले चरण की बिजली इकाइयों की शक्ति के डिजाइन स्तर के लॉन्च, विकास और उपलब्धि, बहुत सारे पुनर्निर्माण कार्य और से जुड़ा था। समस्या को सुलझानाइकाइयों के अपूर्ण डिजाइन, तकनीकी मोड और ईंधन चैनलों के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने से जुड़ा हुआ है। इस सब के लिए स्टेशन के कर्मचारियों से भारी शारीरिक और बौद्धिक प्रयासों की आवश्यकता थी, जो दुर्भाग्य से, परमाणु ऊर्जा के आगे के विकास के लिए परमाणु अतितापित भाप के साथ यूरेनियम-ग्रेफाइट रिएक्टरों को चुनने की शुद्धता और संभावनाओं में विश्वास के साथ ताज पहनाया नहीं गया था। हालाँकि, पहले चरण के संचित परिचालन अनुभव का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा अगली पीढ़ी के यूरेनियम-ग्रेफाइट रिएक्टर बनाते समय डिजाइनरों और निर्माणकर्ताओं द्वारा ध्यान में रखा गया था।

70 के दशक की शुरुआत देश की परमाणु ऊर्जा के आगे विकास के लिए एक नई दिशा की पसंद से जुड़ी थी - तेजी से न्यूट्रॉन रिएक्टर संयंत्र, जिसके बाद मिश्रित यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन का उपयोग करके ब्रीडर रिएक्टरों के साथ कई बिजली इकाइयों के निर्माण की संभावना थी। तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग करके पहली पायलट औद्योगिक इकाई के निर्माण के लिए स्थान का निर्धारण करते समय, विकल्प बेलोयार्स्क एनपीपी पर गिर गया।

इस अनूठी बिजली इकाई को ठीक से बनाने और बाद में इसके विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए निर्माण टीमों, इंस्टॉलरों और संयंत्र कर्मियों की क्षमता की मान्यता से यह विकल्प काफी प्रभावित हुआ।

इस निर्णय ने बेलोयार्स्क एनपीपी के विकास में दूसरे चरण को चिह्नित किया, जो कि अधिकांश भाग के लिए "उत्कृष्ट" रेटिंग के साथ बीएन-600 रिएक्टर के साथ बिजली इकाई के पूर्ण निर्माण को स्वीकार करने के राज्य आयोग के निर्णय के साथ पूरा हुआ। व्यवहार में शायद ही कभी उपयोग किया जाता है। सुरक्षाउच्च गुणवत्ता निष्पादन इस चरण का काम निर्माण और स्थापना ठेकेदारों और स्टेशन के संचालन कर्मियों दोनों के सर्वश्रेष्ठ विशेषज्ञों को सौंपा गया था। स्टेशन स्टाफ ने खरीदामहान अनुभव परमाणु ऊर्जा संयंत्र उपकरणों के समायोजन और विकास में, जिसका सक्रिय रूप से और फलदायी रूप से उपयोग किया गया थाकमीशनिंग कार्य

चेरनोबिल और कुर्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में। बिलिबिनो एनपीपी का विशेष उल्लेख किया जाना चाहिए, जहां, कमीशनिंग कार्य के अलावा, परियोजना का गहन विश्लेषण किया गया था, जिसके आधार पर कई महत्वपूर्ण सुधार किए गए थे। तीसरे ब्लॉक के चालू होने के साथ, स्टेशन के अस्तित्व का तीसरा चरण शुरू हुआ, जो 35 वर्षों से अधिक समय से चल रहा है। इस चरण का लक्ष्य ब्लॉक के डिज़ाइन संकेतकों को प्राप्त करना और व्यावहारिक व्यवहार्यता की पुष्टि करना थाऔर ब्रीडर रिएक्टर के साथ एक सीरियल यूनिट के डिजाइन में बाद के विचार के लिए परिचालन अनुभव का अधिग्रहण। ये सभी लक्ष्य अब सफलतापूर्वक प्राप्त कर लिये गये हैं।

यूनिट डिज़ाइन में निर्धारित सुरक्षा अवधारणाओं की आम तौर पर पुष्टि की गई थी। चूंकि सोडियम का क्वथनांक उसके ऑपरेटिंग तापमान से लगभग 300 डिग्री सेल्सियस अधिक है, बीएन-600 रिएक्टर रिएक्टर पोत में लगभग बिना दबाव के संचालित होता है, जो अत्यधिक प्लास्टिक स्टील से बना हो सकता है। इससे तेजी से विकसित होने वाली दरारों की संभावना वस्तुतः समाप्त हो जाती है। और प्रत्येक बाद के सर्किट में दबाव में वृद्धि के साथ रिएक्टर कोर से गर्मी हस्तांतरण की तीन-सर्किट योजना पहले सर्किट से रेडियोधर्मी सोडियम के दूसरे (गैर-रेडियोधर्मी) सर्किट में प्रवेश करने की संभावना को पूरी तरह से समाप्त कर देती है, और इससे भी अधिक। भाप-पानी तीसरा सर्किट।

जो हासिल किया गया है उसकी पुष्टि उच्च स्तरबीएन-600 की सुरक्षा और विश्वसनीयता चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना के बाद किया गया एक सुरक्षा विश्लेषण है, जिसमें किसी भी तत्काल तकनीकी सुधार की आवश्यकता का पता नहीं चला है। आपातकालीन सुरक्षा की सक्रियता, आपातकालीन शटडाउन, परिचालन शक्ति में अनियोजित कटौती और अन्य विफलताओं के आंकड़े बताते हैं कि बीएन-6OO रिएक्टर दुनिया की कम से कम 25% सर्वश्रेष्ठ परमाणु इकाइयों में से एक है।

वार्षिक प्रतियोगिता के परिणामों के अनुसार, 1994, 1995, 1997 और 2001 में बेलोयार्स्क एनपीपी। "रूस में सर्वश्रेष्ठ एनपीपी" की उपाधि से सम्मानित किया गया।

तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर बीएन-800 के साथ पावर यूनिट नंबर 4 प्री-स्टार्टअप चरण में है। 880 मेगावाट की क्षमता वाली बीएन-800 रिएक्टर वाली नई चौथी बिजली इकाई को 27 जून 2014 को न्यूनतम नियंत्रित बिजली स्तर पर लाया गया था। बिजली इकाई को परमाणु ऊर्जा के ईंधन आधार का महत्वपूर्ण रूप से विस्तार करने और एक बंद परमाणु ईंधन चक्र के संगठन के माध्यम से रेडियोधर्मी कचरे को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

1200 मेगावाट की क्षमता वाले तेज रिएक्टर के साथ बिजली इकाई संख्या 5 के साथ बेलोयार्स्क एनपीपी के और विस्तार की संभावना पर विचार किया जा रहा है - धारावाहिक निर्माण के लिए मुख्य वाणिज्यिक बिजली इकाई।

25 दिसंबर 2013

रोसेनरगोएटम प्रतिनिधि ने आरआईए नोवोस्ती को बताया कि बीएन-800 फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर का भौतिक स्टार्ट-अप चरण आज बेलोयार्स्क एनपीपी में शुरू हुआ।

इस चरण के दौरान, जो कई हफ्तों तक चल सकता है, रिएक्टर को तरल सोडियम से भर दिया जाएगा और फिर इसमें परमाणु ईंधन लोड किया जाएगा। रोसेनरगोएटम के एक प्रतिनिधि ने बताया कि भौतिक स्टार्ट-अप के पूरा होने पर, बिजली इकाई को परमाणु स्थापना के रूप में मान्यता दी जाएगी।

बेलोयार्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्र (बीएनपीपी) के बीएन-800 रिएक्टर के साथ बिजली इकाई नंबर 4 2014 के अंत तक पूरी क्षमता तक पहुंच जाएगी, रोसाटॉम राज्य निगम के प्रथम उप महा निदेशक अलेक्जेंडर लोकशिन ने बुधवार को संवाददाताओं से कहा।

उन्होंने कहा, "यूनिट को साल के अंत तक पूरी क्षमता तक पहुंच जाना चाहिए," उन्होंने स्पष्ट किया कि हम 2014 के अंत के बारे में बात कर रहे हैं।

उनके मुताबिक फिलहाल समय बीतता हैसर्किट को सोडियम से भरने के बाद, भौतिक स्टार्ट-अप को अप्रैल के मध्य में पूरा करने की योजना बनाई गई है। उनके अनुसार, बिजली इकाई भौतिक स्टार्ट-अप के लिए 99.8% तैयार है। जैसा कि रोसेनरगोएटम कंसर्न ओजेएससी के जनरल डायरेक्टर एवगेनी रोमानोव ने कहा है, सुविधा गर्मियों के अंत में बिजली शुरू करने के लिए निर्धारित है।

बीएन-800 रिएक्टर के साथ बिजली इकाई बेलोयार्स्क एनपीपी में अद्वितीय बीएन-600 रिएक्टर का विकास है, जो लगभग 30 वर्षों से पायलट ऑपरेशन में है। दुनिया में बहुत कम देशों के पास फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर तकनीक है और रूस इस क्षेत्र में विश्व में अग्रणी है।

आइए इसके बारे में और जानें...

रिएक्टर (केंद्रीय) हॉल बीएन-600

येकातेरिनबर्ग से 40 किमी दूर, सबसे खूबसूरत यूराल जंगलों के बीच में, ज़रेचनी शहर है। 1964 में, पहला सोवियत औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र, बेलोयार्सकाया (100 मेगावाट की क्षमता वाले AMB-100 रिएक्टर के साथ) यहां लॉन्च किया गया था। अब बेलोयार्स्क एनपीपी दुनिया में एकमात्र ऐसा है जहां एक औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन पावर रिएक्टर संचालित होता है - बीएन-600

एक बॉयलर की कल्पना करें जो पानी को वाष्पित करता है, और परिणामस्वरूप भाप एक टर्बोजेनरेटर को घुमाता है जो बिजली उत्पन्न करता है। में कुछ इस तरह सामान्य रूपरेखाऔर एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाया गया था। केवल "बॉयलर" ही परमाणु क्षय की ऊर्जा है। पावर रिएक्टरों के डिज़ाइन अलग-अलग हो सकते हैं, लेकिन ऑपरेटिंग सिद्धांत के अनुसार उन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है - थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर और फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर।

किसी भी रिएक्टर का आधार न्यूट्रॉन के प्रभाव में भारी नाभिक का विखंडन होता है। सच है, वहाँ है महत्वपूर्ण अंतर. थर्मल रिएक्टरों में, यूरेनियम-235 को कम ऊर्जा वाले थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित किया जाता है, जिससे विखंडन टुकड़े और नए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (जिन्हें फास्ट न्यूट्रॉन कहा जाता है) का उत्पादन होता है। एक थर्मल न्यूट्रॉन को यूरेनियम-235 नाभिक (बाद में विखंडन के साथ) द्वारा अवशोषित किए जाने की संभावना तेज़ न्यूट्रॉन की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए न्यूट्रॉन को धीमा करने की आवश्यकता है। यह मॉडरेटर-पदार्थों की मदद से किया जाता है, जो नाभिक से टकराने पर न्यूट्रॉन ऊर्जा खो देते हैं।

थर्मल रिएक्टरों के लिए ईंधन आमतौर पर कम समृद्ध यूरेनियम होता है, ग्रेफाइट, हल्के या भारी पानी को मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है, और साधारण पानी को शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है। अधिकांश संचालित परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण इनमें से किसी एक योजना के अनुसार किया जाता है।

मजबूर परमाणु विखंडन के परिणामस्वरूप उत्पन्न तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग बिना किसी संयम के किया जा सकता है। योजना इस प्रकार है: यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239 नाभिक के विखंडन के दौरान उत्पन्न तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-238 द्वारा अवशोषित होकर (दो बीटा क्षय के बाद) प्लूटोनियम-239 बनाते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक 100 विखंडित यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239 नाभिक के लिए, 120-140 प्लूटोनियम-239 नाभिक बनते हैं। सच है, चूंकि तेज न्यूट्रॉन द्वारा परमाणु विखंडन की संभावना थर्मल वाले की तुलना में कम है, इसलिए थर्मल रिएक्टरों की तुलना में ईंधन को अधिक हद तक समृद्ध किया जाना चाहिए। इसके अलावा, यहां पानी का उपयोग करके गर्मी को दूर करना असंभव है (पानी एक मॉडरेटर है), इसलिए आपको अन्य शीतलक का उपयोग करना होगा: आम तौर पर ये तरल धातु और मिश्र धातु होते हैं, पारा जैसे बहुत ही विदेशी विकल्पों से (इस तरह के शीतलक का उपयोग किया जाता था) पहला अमेरिकी प्रायोगिक रिएक्टर क्लेमेंटाइन) या सीसा - बिस्मथ मिश्र धातु (कुछ पनडुब्बी रिएक्टरों में उपयोग किया जाता है - विशेष रूप से, सोवियत प्रोजेक्ट 705 पनडुब्बियों में) तरल सोडियम (औद्योगिक बिजली रिएक्टरों में सबसे आम विकल्प)। इस योजना के अनुसार काम करने वाले रिएक्टरों को फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर कहा जाता है। ऐसे रिएक्टर का विचार 1942 में एनरिको फर्मी द्वारा प्रस्तावित किया गया था। बेशक, सेना ने इस योजना में सबसे गहरी दिलचस्पी दिखाई: ऑपरेशन के दौरान तेज़ रिएक्टर न केवल ऊर्जा पैदा करते हैं, बल्कि परमाणु हथियारों के लिए प्लूटोनियम भी पैदा करते हैं। इस कारण से, तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों को ब्रीडर (अंग्रेजी ब्रीडर - निर्माता से) भी कहा जाता है।

इतिहास के ज़िगज़ैग

यह दिलचस्प है कि विश्व परमाणु ऊर्जा का इतिहास ठीक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर से शुरू हुआ। 20 दिसंबर, 1951 को, दुनिया के पहले तेज़ न्यूट्रॉन पावर रिएक्टर, EBR-I (प्रायोगिक ब्रीडर रिएक्टर) का संचालन इडाहो में शुरू हुआ। विद्युत शक्तिकेवल 0.2 मेगावाट. बाद में, 1963 में, डेट्रॉइट के पास फर्मी फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर के साथ एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र लॉन्च किया गया था - पहले से ही लगभग 100 मेगावाट की क्षमता के साथ (1966 में कोर के हिस्से के पिघलने के साथ एक गंभीर दुर्घटना हुई थी, लेकिन बिना किसी परिणाम के) पर्यावरणया लोग)।

यूएसएसआर में, 1940 के दशक के उत्तरार्ध से, अलेक्जेंडर लेपुनस्की इस विषय पर काम कर रहे हैं, जिनके नेतृत्व में ओबनिंस्क इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड एनर्जी (एफईआई) में तेज रिएक्टरों के सिद्धांत की नींव विकसित की गई और कई प्रायोगिक स्टैंड बनाए गए, जो प्रक्रिया की भौतिकी का अध्ययन करना संभव हो गया। शोध के परिणामस्वरूप, 1972 में पहला सोवियत फास्ट न्यूट्रॉन परमाणु ऊर्जा संयंत्र बीएन-350 रिएक्टर (मूल रूप से बीएन-250 नामित) के साथ शेवचेंको (अब अक्टौ, कजाकिस्तान) शहर में परिचालन में आया। इसने न केवल बिजली पैदा की, बल्कि पानी को अलवणीकृत करने के लिए गर्मी का भी उपयोग किया। शीघ्र ही तेज़ रिएक्टर फेनिक्स (1973) के साथ फ्रांसीसी परमाणु ऊर्जा संयंत्र और पीएफआर (1974) के साथ ब्रिटिश परमाणु ऊर्जा संयंत्र, दोनों 250 मेगावाट की क्षमता के साथ लॉन्च किए गए।

हालाँकि, 1970 के दशक में, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों ने परमाणु ऊर्जा उद्योग पर हावी होना शुरू कर दिया। यह देय था विभिन्न कारणों से. उदाहरण के लिए, तथ्य यह है कि तेज़ रिएक्टर प्लूटोनियम का उत्पादन कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि इससे परमाणु हथियारों के अप्रसार पर कानून का उल्लंघन हो सकता है। हालाँकि, संभवतः मुख्य कारक यह था कि थर्मल रिएक्टर सरल और सस्ते थे, उनका डिज़ाइन पनडुब्बियों के लिए सैन्य रिएक्टरों पर विकसित किया गया था, और यूरेनियम स्वयं बहुत सस्ता था। 1980 के बाद दुनिया भर में प्रचालन में आए औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन पावर रिएक्टरों को उंगलियों पर गिना जा सकता है: ये हैं सुपरफेनिक्स (फ्रांस, 1985-1997), मोनजू (जापान, 1994-1995) और बीएन-600 (बेलोयार्स्क) एनपीपी, 1980), जो वर्तमान में दुनिया में एकमात्र सक्रिय औद्योगिक बिजली रिएक्टर है।

बीएन-800 का निर्माण

वे वापस आ रहे हैं

हालाँकि, वर्तमान में, विशेषज्ञों और जनता का ध्यान फिर से तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों पर केंद्रित है। 2005 में अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA) द्वारा लगाए गए अनुमान के अनुसार, यूरेनियम का कुल सिद्ध भंडार, जिसकी निष्कर्षण लागत 130 डॉलर प्रति किलोग्राम से अधिक नहीं है, लगभग 4.7 मिलियन टन है। IAEA के अनुमान के अनुसार, ये भंडार 85 वर्षों तक रहेंगे (2004 के स्तर पर बिजली उत्पादन के लिए यूरेनियम की मांग के आधार पर)। प्राकृतिक यूरेनियम में 235 आइसोटोप की सामग्री, जो थर्मल रिएक्टरों में "जला" जाती है, केवल 0.72% है, बाकी यूरेनियम -238 है, जो थर्मल रिएक्टरों के लिए "बेकार" है। हालाँकि, अगर हम यूरेनियम-238 को "जलाने" में सक्षम तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों का उपयोग करने लगते हैं, तो ये वही भंडार 2500 से अधिक वर्षों तक चलेगा!

इसके अलावा, तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर एक बंद ईंधन चक्र को लागू करना संभव बनाते हैं (यह वर्तमान में बीएन-600 में लागू नहीं है)। चूँकि केवल यूरेनियम-238 को "जलाया" जाता है, प्रसंस्करण के बाद (विखंडन उत्पादों को हटाना और यूरेनियम-238 के नए हिस्से जोड़ना), ईंधन को रिएक्टर में फिर से लोड किया जा सकता है। और चूंकि यूरेनियम-प्लूटोनियम चक्र क्षय की तुलना में अधिक प्लूटोनियम का उत्पादन करता है, अतिरिक्त ईंधन का उपयोग नए रिएक्टरों के लिए किया जा सकता है।

इसके अलावा, इस विधि का उपयोग पारंपरिक थर्मल रिएक्टरों से खर्च किए गए ईंधन से निकाले गए अतिरिक्त हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम, साथ ही प्लूटोनियम और मामूली एक्टिनाइड्स (नेप्च्यूनियम, अमेरिकियम, क्यूरियम) को संसाधित करने के लिए किया जा सकता है (मामूली एक्टिनाइड्स वर्तमान में रेडियोधर्मी कचरे का एक बहुत ही खतरनाक हिस्सा प्रतिनिधित्व करते हैं) . साथ ही, थर्मल रिएक्टरों की तुलना में रेडियोधर्मी कचरे की मात्रा बीस गुना से भी कम हो जाती है।

सिर्फ कागज़ पर चिकनाई

क्यों, अपने सभी फायदों के बावजूद, रिएक्टरों को तेज न्यूट्रॉन प्राप्त नहीं हुआ है बड़े पैमाने पर? यह मुख्य रूप से उनके डिज़ाइन की ख़ासियत के कारण है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, पानी का उपयोग शीतलक के रूप में नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर है। इसलिए, तेज़ रिएक्टर मुख्य रूप से तरल अवस्था में धातुओं का उपयोग करते हैं - विदेशी सीसा-बिस्मथ मिश्र धातुओं से लेकर तरल सोडियम (परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए सबसे आम विकल्प) तक।

"तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों में, थर्मल और विकिरण भार थर्मल रिएक्टरों की तुलना में बहुत अधिक होता है," "पीएम" बताते हैं मुख्य अभियन्ताबेलोयार्स्क एनपीपी मिखाइल बाकानोव। “इससे रिएक्टर पोत और इन-रिएक्टर सिस्टम के लिए विशेष संरचनात्मक सामग्रियों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। ईंधन छड़ों और ईंधन असेंबलियों के आवास थर्मल रिएक्टरों की तरह जिरकोनियम मिश्र धातुओं से नहीं, बल्कि विशेष मिश्र धातु वाले क्रोमियम स्टील्स से बने होते हैं, जो विकिरण 'सूजन' के प्रति कम संवेदनशील होते हैं। दूसरी ओर, उदाहरण के लिए, रिएक्टर पोत आंतरिक दबाव से जुड़े भार के अधीन नहीं है - यह वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा ही अधिक है।

मिखाइल बाकानोव के अनुसार, ऑपरेशन के पहले वर्षों में मुख्य कठिनाइयाँ विकिरण सूजन और ईंधन के टूटने से जुड़ी थीं। हालाँकि, इन समस्याओं को जल्द ही हल कर लिया गया, नई सामग्री विकसित की गई - ईंधन और ईंधन रॉड हाउसिंग दोनों के लिए। लेकिन अब भी, अभियान ईंधन बर्नआउट (जो बीएन-600 पर 11% तक पहुंच जाता है) तक सीमित नहीं हैं, बल्कि उन सामग्रियों के संसाधन जीवन से सीमित हैं जिनसे ईंधन, ईंधन छड़ें और ईंधन असेंबली बनाई जाती हैं। आगे की परिचालन समस्याएं मुख्य रूप से द्वितीयक सर्किट में सोडियम के रिसाव से जुड़ी थीं, एक रासायनिक रूप से सक्रिय और अग्नि-खतरनाक धातु जो हवा और पानी के संपर्क में हिंसक प्रतिक्रिया करती है: "केवल रूस और फ्रांस के पास औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन पावर रिएक्टरों के संचालन में दीर्घकालिक अनुभव है . हम और फ्रांसीसी विशेषज्ञों दोनों को शुरू से ही समान समस्याओं का सामना करना पड़ा। हमने शुरू से ही सर्किट की जकड़न की निगरानी, स्थानीयकरण और सोडियम रिसाव को दबाने के लिए विशेष साधन प्रदान करके उन्हें सफलतापूर्वक हल किया। लेकिन फ्रांसीसी परियोजना ऐसी परेशानियों के लिए कम तैयार थी, परिणामस्वरूप, फेनिक्स रिएक्टर को अंततः 2009 में बंद कर दिया गया।

बेलोयार्स्क एनपीपी के निदेशक निकोलाई ओशकानोव कहते हैं, "समस्याएं वास्तव में वही थीं," लेकिन उन्हें यहां और फ्रांस में हल किया गया था। विभिन्न तरीकों से. उदाहरण के लिए, जब फेनिक्स की एक असेंबली का सिर इसे पकड़ने और उतारने के लिए झुका, तो फ्रांसीसी विशेषज्ञों ने सोडियम की परत के माध्यम से 'देखने' के लिए एक जटिल और महंगी प्रणाली विकसित की। और जब हमें भी यही समस्या हुई, तो हमारे एक इंजीनियर ने अंदर रखे वीडियो कैमरे का उपयोग करने का सुझाव दिया सबसे सरल डिज़ाइनडाइविंग बेल का प्रकार - ऊपर से आर्गन उड़ने के साथ नीचे की ओर खुला एक पाइप। एक बार जब सोडियम पिघल गया, तो ऑपरेटर वीडियो लिंक के माध्यम से तंत्र की पकड़ को ठीक करने में सक्षम हो गए और मुड़ी हुई असेंबली को सफलतापूर्वक हटा दिया गया।

तेज़ भविष्य

निकोलाई ओशकानोव कहते हैं, "अगर हमारे बीएन-600 का सफल दीर्घकालिक संचालन नहीं होता तो दुनिया में फास्ट रिएक्टर तकनीक में इतनी दिलचस्पी नहीं होती।" मेरी राय में, परमाणु ऊर्जा का विकास मुख्य रूप से जुड़ा हुआ है तीव्र रिएक्टरों के क्रमिक उत्पादन और संचालन के साथ। केवल वे ही ईंधन चक्र में सभी प्राकृतिक यूरेनियम को शामिल करना संभव बनाते हैं और इस प्रकार दक्षता बढ़ाते हैं, साथ ही रेडियोधर्मी कचरे की मात्रा को दसियों गुना कम कर देते हैं। इस मामले में, परमाणु ऊर्जा का भविष्य वास्तव में उज्ज्वल होगा।

फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर बीएन-800 (ऊर्ध्वाधर खंड)
उसके अंदर क्या है

तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर का सक्रिय क्षेत्र प्याज की तरह परतों में व्यवस्थित होता है

370 ईंधन असेंबलियाँ यूरेनियम-235 के विभिन्न संवर्धन के साथ तीन जोन बनाती हैं - 17, 21 और 26% (शुरुआत में केवल दो जोन थे, लेकिन ऊर्जा रिलीज को बराबर करने के लिए, तीन बनाए गए थे)। वे साइड स्क्रीन (कंबल), या प्रजनन क्षेत्रों से घिरे हुए हैं, जहां क्षीण या प्राकृतिक यूरेनियम युक्त असेंबली, जिसमें मुख्य रूप से 238 आइसोटोप शामिल हैं, कोर के ऊपर और नीचे ईंधन छड़ के सिरों पर भी स्थित हैं यूरेनियम, जो अंत स्क्रीन (क्षेत्र प्रजनन) बनाते हैं।

ईंधन असेंबली (एफए) एक आवास में इकट्ठे ईंधन तत्वों (ईंधन छड़) का एक सेट है - विभिन्न संवर्द्धन के साथ यूरेनियम ऑक्साइड छर्रों से भरे विशेष स्टील ट्यूब। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ईंधन तत्व एक-दूसरे के संपर्क में न आएं और शीतलक उनके बीच प्रसारित हो सके, ट्यूबों पर पतला तार लपेटा जाता है। सोडियम निचले थ्रॉटलिंग छिद्रों के माध्यम से ईंधन असेंबली में प्रवेश करता है और ऊपरी हिस्से में खिड़कियों के माध्यम से बाहर निकलता है।

ईंधन असेंबली के निचले भाग में एक शैंक होता है जिसे कम्यूटेटर सॉकेट में डाला जाता है, शीर्ष पर एक हेड भाग होता है, जिसके द्वारा असेंबली को ओवरलोड के दौरान पकड़ लिया जाता है। अलग-अलग संवर्द्धन की ईंधन असेंबलियाँ अलग-अलग होती हैं सीटें, इसलिए असेंबली को स्थापित करें गलत स्थानयह बिल्कुल असंभव है.

रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, ईंधन जलने की भरपाई के लिए बोरॉन (एक न्यूट्रॉन अवशोषक) युक्त 19 क्षतिपूर्ति छड़ें, 2 स्वचालित नियंत्रण छड़ें (दी गई शक्ति को बनाए रखने के लिए), और 6 सक्रिय सुरक्षा छड़ें का उपयोग किया जाता है। चूंकि यूरेनियम की अपनी न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि कम है, रिएक्टर के नियंत्रित स्टार्टअप (और कम बिजली के स्तर पर नियंत्रण) के लिए एक "रोशनी" का उपयोग किया जाता है - एक फोटोन्यूट्रॉन स्रोत (गामा उत्सर्जक प्लस बेरिलियम)।

बीएन-600 रिएक्टर कैसे काम करता है

रिएक्टर का एक अभिन्न लेआउट होता है, यानी, रिएक्टर पोत में सक्रिय क्षेत्र (1), साथ ही पहले शीतलन सर्किट के तीन लूप (2) होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना मुख्य होता है परिसंचरण पंप(3) और दो मध्यवर्ती ताप विनिमायक (4)। शीतलक तरल सोडियम है, जिसे नीचे से ऊपर तक कोर के माध्यम से पंप किया जाता है और 370 से 550 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है।

मध्यवर्ती हीट एक्सचेंजर्स से गुजरते हुए, यह गर्मी को दूसरे सर्किट (5) में सोडियम में स्थानांतरित करता है, जो पहले से ही भाप जनरेटर (6) में प्रवेश करता है, जहां यह पानी को वाष्पित करता है और भाप को 520 डिग्री सेल्सियस (130 के दबाव पर) के तापमान तक गर्म करता है। एटीएम). टरबाइनों को बारी-बारी से उच्च (7), मध्यम (8) और निम्न (9) दबाव वाले सिलेंडरों में भाप की आपूर्ति की जाती है। निकास भाप को शीतलन तालाब से पानी (10) के साथ ठंडा करके संघनित किया जाता है और फिर से भाप जनरेटर में प्रवेश करता है। बेलोयार्स्क एनपीपी के तीन टर्बोजेनरेटर (11) 600 मेगावाट विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। रिएक्टर की गैस गुहा बहुत कम मात्रा में आर्गन से भरी होती है उच्च्दाबाव(लगभग 0.3 एटीएम)।

आँख मूँद कर ओवरलोड करना

थर्मल रिएक्टरों के विपरीत, बीएन-600 रिएक्टर में असेंबलियां तरल सोडियम की एक परत के नीचे होती हैं, इसलिए खर्च किए गए असेंबलियों को हटाना और उनके स्थान पर नए सिरे से स्थापित करना (इस प्रक्रिया को पुनः लोड करना कहा जाता है) पूरी तरह से होता है बंद मोड. रिएक्टर के ऊपरी भाग में बड़े और छोटे रोटरी प्लग होते हैं (एक दूसरे के सापेक्ष विलक्षण, यानी, उनके घूर्णन की धुरी मेल नहीं खाती है)। नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियों वाला एक स्तंभ, साथ ही कोलेट-प्रकार ग्रिपर के साथ एक अधिभार तंत्र, एक छोटे रोटरी प्लग पर लगाया जाता है। रोटरी तंत्र एक विशेष कम पिघलने वाले मिश्र धातु से बने "हाइड्रोलिक सील" से सुसज्जित है। में अच्छी हालत मेंयह ठोस है, और रिबूट करने के लिए इसे पिघलने बिंदु तक गर्म किया जाता है, जबकि रिएक्टर पूरी तरह से सील रहता है, ताकि रेडियोधर्मी गैसों का उत्सर्जन व्यावहारिक रूप से समाप्त हो जाए।

एक असेंबली को पुनः लोड करने की प्रक्रिया में एक घंटे तक का समय लगता है, कोर के एक तिहाई (लगभग 120 ईंधन असेंबलियों) को पुनः लोड करने में लगभग एक सप्ताह (तीन शिफ्ट में) लगता है, यह प्रक्रिया प्रत्येक सूक्ष्म-अभियान (160 प्रभावी दिन, पूर्ण गणना) में की जाती है शक्ति)। सच है, अब ईंधन बर्नअप बढ़ गया है, और केवल एक चौथाई कोर अतिभारित है (लगभग 90 ईंधन असेंबलियाँ)। इस मामले में, ऑपरेटर के पास प्रत्यक्ष दृश्य प्रतिक्रिया नहीं होती है और वह केवल कॉलम रोटेशन कोण सेंसर और ग्रिपर (स्थिति सटीकता 0.01 डिग्री से कम है), निष्कर्षण और स्थापना बलों के संकेतक द्वारा निर्देशित होता है। सुरक्षा कारणों से, तंत्र के संचालन पर कुछ प्रतिबंध लगाए जाते हैं: उदाहरण के लिए, दो आसन्न कोशिकाओं को एक साथ जारी नहीं किया जा सकता है, इसके अलावा, जब अतिभारित होता है, तो सभी नियंत्रण और सुरक्षा छड़ें सक्रिय क्षेत्र में होनी चाहिए;

1983 में, बीएन-600 के आधार पर, उद्यम ने 880 मेगावाट (ई) की क्षमता वाली बिजली इकाई के लिए एक बेहतर बीएन-800 रिएक्टर के लिए एक परियोजना विकसित की। 1984 में, बेलोयार्स्क और नए दक्षिण यूराल परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में दो बीएन-800 रिएक्टरों के निर्माण पर काम शुरू हुआ। इन रिएक्टरों के निर्माण में बाद में हुई देरी का उपयोग इसकी सुरक्षा और तकनीकी और आर्थिक प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए डिजाइन को परिष्कृत करने के लिए किया गया था। बीएन-800 के निर्माण पर काम 2006 में बेलोयार्स्क एनपीपी (चौथी बिजली इकाई) में फिर से शुरू किया गया था और 2014 में पूरा होना चाहिए।

निर्माणाधीन बीएन-800 रिएक्टर में निम्नलिखित महत्वपूर्ण कार्य हैं:

MOX ईंधन पर संचालन सुनिश्चित करना।
बंद ईंधन चक्र के प्रमुख घटकों का प्रायोगिक प्रदर्शन।
नए प्रकार के उपकरणों की वास्तविक परिचालन स्थितियों में परीक्षण और सुधार तकनीकी समाधानदक्षता, विश्वसनीयता और सुरक्षा में सुधार के लिए पेश किया गया।
विकास नवीन प्रौद्योगिकियाँतरल धातु शीतलक के साथ भविष्य के तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए:
- उन्नत ईंधन और संरचनात्मक सामग्रियों का परीक्षण और प्रमाणन;
- छोटे एक्टिनाइड्स को जलाने और लंबे समय तक रहने वाले विखंडन उत्पादों को परिवर्तित करने के लिए प्रौद्योगिकी का प्रदर्शन, जो परमाणु ऊर्जा से रेडियोधर्मी कचरे का सबसे खतरनाक हिस्सा है।

1220 मेगावाट की क्षमता वाले एक बेहतर वाणिज्यिक रिएक्टर बीएन-1200 के लिए एक परियोजना का विकास चल रहा है।

रिएक्टर बीएन-1200 (ऊर्ध्वाधर खंड)

इस परियोजना के कार्यान्वयन के लिए निम्नलिखित कार्यक्रम की योजना बनाई गई है:

2010…2016 - रिएक्टर संयंत्र के तकनीकी डिजाइन का विकास और अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम का कार्यान्वयन।
2020 - MOX ईंधन का उपयोग करने वाली मुख्य बिजली इकाई का चालू होना और इसके केंद्रीकृत उत्पादन का संगठन।
2023…2030 - लगभग 11 गीगावॉट की कुल क्षमता वाली बिजली इकाइयों की एक श्रृंखला का चालू होना।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, पृथ्वी उपग्रहों और बड़े समुद्री परिवहन पर किया जाता है, जिसका मुख्य तत्व परमाणु रिएक्टर है।

परमाणु भट्टीएक उपकरण है जिसमें ऊर्जा की रिहाई के साथ भारी नाभिक के विखंडन की नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया की जाती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के कार्यान्वयन के लिए शर्त पर्याप्त संख्या में माध्यमिक न्यूट्रॉन की उपस्थिति है जो भारी नाभिक के हल्के नाभिक (टुकड़ों) में विखंडन के दौरान उत्पन्न होती हैं और इसमें भाग लेने का अवसर होता है। भारी नाभिकों के विखंडन की आगे की प्रक्रिया।

किसी भी प्रकार के परमाणु रिएक्टर के मुख्य भाग हैं:

1) मुख्यजहां परमाणु ईंधन स्थित है, परमाणु विखंडन की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है और ऊर्जा जारी होती है;

2) न्यूट्रॉन परावर्तक, जो कोर को घेरता है और उन्हें वापस क्षेत्र में परावर्तित करके कोर से न्यूट्रॉन के रिसाव को कम करने में मदद करता है। परावर्तन सामग्री में न्यूट्रॉन कैप्चर की कम संभावना होनी चाहिए, लेकिन उनके लोचदार बिखरने की उच्च संभावना होनी चाहिए;

3) शीतलक- कोर से गर्मी हटाने के लिए उपयोग किया जाता है;

4) श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण और विनियमन प्रणाली;

5) जैविक सुरक्षा प्रणाली(विकिरण सुरक्षा), सेवा कर्मियों को आयनीकृत विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाना।

धीमे न्यूट्रॉन का उपयोग करने वाले परमाणु रिएक्टरों में, सक्रिय क्षेत्र में, परमाणु ईंधन के अलावा, परमाणु नाभिक के विखंडन की श्रृंखला प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न तेज़ न्यूट्रॉन के लिए एक मॉडरेटर होता है। मॉडरेटर (ग्रेफाइट) का उपयोग किया जाता है, साथ ही कार्बनिक तरल पदार्थ और पानी का भी उपयोग किया जाता है, जो शीतलक के रूप में भी काम कर सकता है। यदि कोर में कोई मॉडरेटर नहीं है, तो अधिकांश परमाणु विखंडन 10 केवी से अधिक ऊर्जा वाले तेज न्यूट्रॉन के प्रभाव में होता है। मॉडरेटर के बिना एक रिएक्टर - एक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर - केवल तभी महत्वपूर्ण हो सकता है जब यू आइसोटोप से समृद्ध प्राकृतिक यूरेनियम का लगभग 10% की सांद्रता में उपयोग किया जाए।

धीमे न्यूट्रॉन रिएक्टर के मूल में ईंधन तत्व होते हैं जिनमें यू और यू का मिश्रण होता है और एक मॉडरेटर होता है जिसमें न्यूट्रॉन को लगभग 1 ईवी की ऊर्जा तक धीमा कर दिया जाता है। ईंधन तत्व (ईंधन तत्व)वे एक भली भांति बंद खोल में बंद विखंडनीय पदार्थ के ब्लॉक हैं जो न्यूट्रॉन को कमजोर रूप से अवशोषित करते हैं। विखंडन ऊर्जा के कारण, ईंधन तत्व गर्म हो जाते हैं और ऊर्जा को चैनलों में प्रसारित होने वाले शीतलक में प्रतिबिंबित करते हैं।

ईंधन छड़ों की आवश्यकताएँ अधिक हैं तकनीकी आवश्यकताएं: डिज़ाइन की सादगी; शीतलक प्रवाह में यांत्रिक स्थिरता और ताकत, आयाम और जकड़न का संरक्षण सुनिश्चित करना; टीवीईएल की संरचनात्मक सामग्री द्वारा कम न्यूट्रॉन अवशोषण और कोर में न्यूनतम संरचनात्मक सामग्री; ऑपरेटिंग तापमान पर ईंधन छड़ों, शीतलक और मॉडरेटर के आवरण के साथ परमाणु ईंधन और विखंडन उत्पादों की परस्पर क्रिया का अभाव। ईंधन रॉड के ज्यामितीय आकार को सतह क्षेत्र के आयतन का आवश्यक अनुपात और ईंधन रॉड की पूरी सतह से शीतलक द्वारा गर्मी हटाने की अधिकतम तीव्रता सुनिश्चित करनी चाहिए, साथ ही परमाणु ईंधन के बड़े बर्नअप और उच्च डिग्री की गारंटी देनी चाहिए विखंडन उत्पादों के प्रतिधारण का. ईंधन छड़ों में विकिरण प्रतिरोध, परमाणु ईंधन पुनर्जनन की सरलता और दक्षता और कम लागत होनी चाहिए, और आवश्यक आयाम और डिज़ाइन होना चाहिए, जिससे शीघ्रता से पुनः लोडिंग संचालन करने की क्षमता सुनिश्चित हो सके।

सुरक्षा कारणों से, कोर के संचालन की पूरी अवधि के दौरान ईंधन रॉड क्लैडिंग की विश्वसनीय जकड़न बनाए रखी जानी चाहिए
(3-5 वर्ष) और बाद में पुनर्चक्रण के लिए भेजे जाने तक प्रयुक्त ईंधन छड़ों का भंडारण (1-3 वर्ष)। कोर को डिज़ाइन करते समय, ईंधन छड़ों को नुकसान की अनुमेय सीमा (क्षति की मात्रा और डिग्री) को पहले से स्थापित करना और उचित ठहराना आवश्यक है। कोर को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि इसके पूरे डिज़ाइन सेवा जीवन के दौरान संचालन के दौरान ईंधन छड़ों को नुकसान की स्थापित सीमा पार नहीं होती है। इन आवश्यकताओं की पूर्ति कोर के डिजाइन, शीतलक की गुणवत्ता, गर्मी हटाने प्रणाली की विशेषताओं और विश्वसनीयता द्वारा सुनिश्चित की जाती है। ऑपरेशन के दौरान, व्यक्तिगत ईंधन छड़ों के गोले की जकड़न क्षतिग्रस्त हो सकती है। ऐसे उल्लंघन दो प्रकार के होते हैं: माइक्रोक्रैक का निर्माण जिसके माध्यम से गैसीय विखंडन उत्पाद ईंधन तत्व से शीतलक (गैस घनत्व प्रकार दोष) में निकल जाते हैं; दोषों की घटना जिसमें शीतलक के साथ ईंधन का सीधा संपर्क संभव है।

श्रृंखला प्रतिक्रिया को उन सामग्रियों से बने विशेष नियंत्रण छड़ों द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो न्यूट्रॉन (उदाहरण के लिए, बोरॉन, कैडमियम) को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। नियंत्रण छड़ों के विसर्जन की संख्या और गहराई को बदलकर, न्यूट्रॉन फ्लक्स को विनियमित करना संभव है, और, परिणामस्वरूप, श्रृंखला प्रतिक्रिया और ऊर्जा उत्पादन की तीव्रता।

वर्तमान में, बड़ी संख्या में विभिन्न मॉडलपरमाणु रिएक्टर, जो परमाणु ईंधन (यूरेनियम, प्लूटोनियम) के प्रकार में भिन्न होते हैं रासायनिक संरचनापरमाणु ईंधन (यूरेनियम, यूरेनियम डाइऑक्साइड), शीतलक के प्रकार से (पानी, भारी पानी, कार्बनिक सॉल्वैंट्स और अन्य), मॉडरेटर के प्रकार से (ग्रेफाइट, पानी, बेरिलियम)।

वे रिएक्टर जिनमें परमाणु विखंडन मुख्य रूप से 0.5 MeV से अधिक ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन द्वारा किया जाता है, कहलाते हैं तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर. वे रिएक्टर जिनमें अधिकांश विखंडन विखंडनीय आइसोटोप के नाभिक द्वारा मध्यवर्ती न्यूट्रॉन के अवशोषण के परिणामस्वरूप होते हैं, कहलाते हैं मध्यवर्ती (गुंजयमान) न्यूट्रॉन रिएक्टर.

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में सबसे आम हैं उच्च शक्ति चैनल रिएक्टर(आरबीएमके) और (वीवीईआर)।

आरबीएमके कोर, 11.8 मीटर के व्यास और 7 मीटर की ऊंचाई के साथ, एक बेलनाकार स्टैक है जिसमें ग्रेफाइट ब्लॉक - मॉडरेटर शामिल हैं। प्रत्येक ब्लॉक में एक तकनीकी चैनल (कुल 1700) के लिए एक छेद होता है।

प्रत्येक चैनल में 13.5 मिमी व्यास और 3.5 मीटर लंबाई वाली खोखली ट्यूबों के रूप में दो ईंधन छड़ें होती हैं, जिनकी दीवारें 0.9 मिमी मोटी होती हैं और ज़िरकोनियम मिश्र धातु से बनी होती हैं। ईंधन की छड़ें 2% यू तक समृद्ध यूरेनियम डाइऑक्साइड छर्रों से भरी होती हैं। कुल वजनआरबीएमके कोर में ईंधन की मात्रा 190 टन है। रिएक्टर संचालन के दौरान, ईंधन छड़ों को तकनीकी चैनलों से गुजरने वाले शीतलक प्रवाह (पानी) द्वारा ठंडा किया जाता है।

योजनाबद्ध आरेख RBMK-1000 रिएक्टर चित्र में दिखाया गया है। 7.

चावल। 7. उच्च शक्ति चैनल थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर

1 - टर्बोजेनरेटर; 2 - नियंत्रण छड़ें; 3 - विभाजक ड्रम;

4 - कैपेसिटर; 5 - ग्रेफाइट मॉडरेटर; 6 - सक्रिय क्षेत्र;

7 - ईंधन छड़ें; 8 – कंक्रीट से बना सुरक्षा कवच

ईंधन छड़ों में होने वाली परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने के लिए, कैडमियम या बोरॉन से बनी विनियमन और नियंत्रण छड़ें, जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित करती हैं, विशेष चैनलों में डाली जाती हैं। छड़ें विशेष चैनलों के माध्यम से स्वतंत्र रूप से चलती हैं। नियंत्रण छड़ के विसर्जन की गहराई न्यूट्रॉन अवशोषण की डिग्री निर्धारित करती है। कोर की परिधि के साथ न्यूट्रॉन परावर्तक की एक परत होती है - वही ग्रेफाइट ब्लॉक, लेकिन बिना चैनल के।

ग्रेफाइट स्टैक पानी के एक बेलनाकार स्टील टैंक से घिरा हुआ है, जिसे न्यूट्रॉन और गामा विकिरण के खिलाफ जैविक सुरक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, रिएक्टर 21.6´21.6´25.5 मीटर मापने वाले कंक्रीट शाफ्ट में स्थित है।

इस प्रकार, आरबीएमके के मुख्य तत्व परमाणु ईंधन से भरे ईंधन तत्व, एक न्यूट्रॉन विकल्प और परावर्तक, एक शीतलक और नियंत्रण छड़ें हैं जो परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया के विकास को नियंत्रित करने का काम करते हैं।

आरबीएमके प्रकार के रिएक्टर वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र का संचालन सिद्धांत इस प्रकार है। यू नाभिक के विखंडन के परिणामस्वरूप दिखाई देने वाले माध्यमिक तेज़ न्यूट्रॉन ईंधन की छड़ें छोड़ते हैं और ग्रेफाइट मॉडरेटर में प्रवेश करते हैं। मॉडरेटर से गुजरने के परिणामस्वरूप, वे अपनी ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो देते हैं और, पहले से ही थर्मल होने के कारण, वे फिर से पड़ोसी ईंधन छड़ों में से एक में गिर जाते हैं और यू नाभिक के विखंडन की आगे की प्रक्रिया में भाग लेते हैं श्रृंखला प्रतिक्रिया "टुकड़ों" (80%), माध्यमिक न्यूट्रॉन, अल्फा, बीटा कणों और गामा क्वांटा की गतिज ऊर्जा के रूप में जारी की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन की छड़ें और मॉडरेटर की ग्रेफाइट अस्तर गर्म हो जाती है। शीतलक, जो पानी है, लगभग 7 एमपीए के दबाव में तकनीकी चैनलों में नीचे से ऊपर तक चलता है, और रिएक्टर कोर को ठंडा करता है। परिणामस्वरूप, रिएक्टर के आउटलेट पर शीतलक को 285°C के तापमान तक गर्म किया जाता है।

इसके बाद, भाप-पानी के मिश्रण को पाइपलाइनों के माध्यम से एक विभाजक तक पहुंचाया जाता है, जो पानी को भाप से अलग करने का काम करता है। दबाव में अलग हुई संतृप्त भाप जनरेटर से जुड़े टरबाइन ब्लेड पर गिरती है विद्युत धारा.

निकास भाप को प्रक्रिया कंडेनसर में भेजा जाता है, संघनित किया जाता है, विभाजक से आने वाले शीतलक के साथ मिलाया जाता है, और परिसंचरण पंप द्वारा बनाए गए दबाव में, यह फिर से रिएक्टर कोर के प्रक्रिया चैनलों में प्रवेश करता है।

ऐसे रिएक्टरों के फायदे रिएक्टर को बंद किए बिना ईंधन छड़ों को बदलने की संभावना और रिएक्टर की स्थिति की चैनल-दर-चैनल निगरानी की संभावना है। आरएमबीके रिएक्टरों के नुकसान में कम बिजली स्तर पर संचालन की कम स्थिरता, सुरक्षा नियंत्रण प्रणाली की अपर्याप्त गति और एकल-सर्किट सर्किट का उपयोग शामिल है, जिसमें टर्बोजेनरेटर के रेडियोधर्मी संदूषण की वास्तविक संभावना है।

थर्मल न्यूट्रॉन पर चलने वाले रिएक्टरों में, दुनिया के कई देशों में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है दबावयुक्त जल विद्युत रिएक्टर.

इस प्रकार के रिएक्टरों में निम्नलिखित मुख्य होते हैं संरचनात्मक तत्व: एक ढक्कन के साथ आवास जिसमें ईंधन की छड़ें रखी जाती हैं, कैसेट में इकट्ठे होते हैं; नियंत्रण और सुरक्षा, एक हीट शील्ड, जो एक साथ न्यूट्रॉन परावर्तक और जैविक सुरक्षा के रूप में कार्य करती है (चित्र 8)।

वीवीईआर बॉडी एक ऊर्ध्वाधर मोटी दीवार वाला सिलेंडर है जो उच्च शक्ति वाले मिश्र धातु इस्पात से बना है, जिसकी ऊंचाई 12-25 मीटर और व्यास 3-8 मीटर (रिएक्टर की शक्ति के आधार पर) है। रिएक्टर पोत को एक विशाल स्टील के गोलाकार ढक्कन के साथ ऊपर से भली भांति बंद करके सील किया गया है।

चावल। 8. VVER-1000 NPP का योजनाबद्ध आरेख:

1 - गर्म ढाल; 2 - चौखटा; 3 - ढक्कन ; 4 - प्राथमिक सर्किट पाइपलाइन;

5 - माध्यमिक सर्किट पाइपलाइन; 6 - वाष्प टरबाइन; 7 - जनरेटर;

8 - प्रक्रिया संधारित्र; 9 , 11 - परिसंचरण पंप;

10 - वाष्प जेनरेटर; 12 - ईंधन छड़ें

रिएक्टर पोत एक कंक्रीट शेल में स्थापित किया गया है, जो विकिरण सुरक्षा बाधाओं में से एक है। 440 मेगावाट (VVER-440) की विद्युत शक्ति वाले सीरियल दबावयुक्त जल रिएक्टर वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र का संचालन सिद्धांत इस प्रकार है। परमाणु रिएक्टर के कोर से गर्मी हटाने का काम दोहरे सर्किट योजना का उपयोग करके किया जाता है। प्राथमिक सर्किट का शीतलक (पानी), जिसका तापमान 270 डिग्री सेल्सियस है, एक पाइपलाइन के माध्यम से रिएक्टर कोर को लगभग 12.5 एमपीए के उच्च दबाव के तहत आपूर्ति की जाती है, जिसे एक परिसंचरण पंप द्वारा बनाए रखा जाता है। सक्रिय क्षेत्र से गुजरते हुए, शीतलक 300°C तक गर्म हो जाता है ( उच्च रक्तचापसर्किट में पानी को उबलने नहीं देता) और फिर भाप जनरेटर में प्रवेश करता है।

भाप जनरेटर में, प्राथमिक शीतलक अपनी गर्मी को तथाकथित माध्यमिक फ़ीड पानी में स्थानांतरित करता है, जो कम दबाव (लगभग 4.4 एमपीए) में होता है। इसलिए, द्वितीयक सर्किट में पानी उबलता है और गैर-रेडियोधर्मी भाप में बदल जाता है, जिसे भाप लाइन के माध्यम से विद्युत प्रवाह जनरेटर से जुड़े भाप टरबाइन तक आपूर्ति की जाती है। प्रक्रिया कंडेनसर में निकास भाप को ठंडा किया जाता है, और फ़ीड पंप की कार्रवाई के तहत, कंडेनसेट फिर से भाप जनरेटर में प्रवेश करता है। डबल-सर्किट सर्किटहीट सिंक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की विकिरण सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

परमाणु ऊर्जा के विकास की संभावनाएँ वर्तमान में तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों के निर्माण से जुड़ी हैं। इसके अलावा, रिएक्टर, बिजली उत्पादन के साथ, परमाणु ईंधन के विस्तारित पुनरुत्पादन की अनुमति देते हैं, जिसमें ईंधन चक्र में न केवल थर्मल न्यूट्रॉन के साथ यू या पु विखंडन शामिल होता है, बल्कि यू और थ भी शामिल होता है (पृथ्वी की परत में इसकी सामग्री लगभग 4 है) प्राकृतिक यूरेनियम से कई गुना अधिक)।

एक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर के मूल में, अत्यधिक समृद्ध ईंधन वाली ईंधन छड़ें रखी जाती हैं। कोर एक प्रजनन क्षेत्र से घिरा हुआ है जिसमें ईंधन कच्चे माल (क्षीण यूरेनियम, थोरियम) युक्त ईंधन छड़ें शामिल हैं। कोर से निकलने वाले न्यूट्रॉन ईंधन कच्चे माल के नाभिक द्वारा प्रजनन क्षेत्र में कैद हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप नए परमाणु ईंधन का निर्माण होता है। तेज़ रिएक्टरों का एक विशेष लाभ उनमें परमाणु ईंधन के विस्तारित पुनरुत्पादन को व्यवस्थित करने की क्षमता है, यानी, ऊर्जा उत्पादन के साथ-साथ, जले हुए परमाणु ईंधन के बजाय नए परमाणु ईंधन का उत्पादन किया जा सकता है। तेज़ रिएक्टरों को मॉडरेटर की आवश्यकता नहीं होती है, और शीतलक को न्यूट्रॉन को धीमा करने की आवश्यकता नहीं होती है।

तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर कोर में कोई मॉडरेटर नहीं होता है, इसलिए, रिएक्टर कोर का आयतन आरबीएमके या वीवीईआर की तुलना में कई गुना छोटा होता है, और लगभग 2 मीटर 3 होता है। कृत्रिम रूप से उत्पादित पु या अत्यधिक समृद्ध (20% से अधिक) यूरेनियम का उपयोग रिएक्टरों में परमाणु ईंधन के रूप में किया जाता है।

बीएन-600 रिएक्टर के मूल में 370 ईंधन असेंबलियाँ हैं, जिनमें से प्रत्येक में 127 ईंधन छड़ें और 27 नियंत्रण और आपातकालीन सुरक्षा प्रणाली छड़ें हैं।

बीएन-600 रिएक्टर के मूल में तापीय ऊर्जा को हटाने के लिए, एक तीन-सर्किट तकनीकी योजना का उपयोग किया जाता है (चित्र 9)।

पहले और दूसरे सर्किट में, तरल सोडियम का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाता है, जिसका पिघलने बिंदु 98 डिग्री सेल्सियस होता है, इसमें न्यूट्रॉन की कम अवशोषण और मध्यम क्षमता होती है।

रिएक्टर आउटलेट पर प्राथमिक सर्किट के तरल सोडियम का तापमान 550°C होता है और यह मध्यवर्ती हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करता है। वहां यह गर्मी को द्वितीयक सर्किट के शीतलक में स्थानांतरित करता है, जिसका उपयोग तरल सोडियम के रूप में भी किया जाता है। दूसरे सर्किट का शीतलक भाप जनरेटर में प्रवेश करता है, जहां पानी, जो तीसरे परिसंचरण सर्किट का शीतलक है, भाप में परिवर्तित हो जाता है। भाप जनरेटर में 14 एमपीए के दबाव पर उत्पन्न भाप विद्युत जनरेटर के टरबाइन में प्रवेश करती है। प्रक्रिया कंडेनसर में ठंडा होने के बाद, निकास भाप को पंप द्वारा भाप जनरेटर में वापस भेज दिया जाता है। इस प्रकार, बीएन-600 रिएक्टर वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र में गर्मी हटाने की योजना में एक रेडियोधर्मी और दो गैर-रेडियोधर्मी सर्किट होते हैं। ईंधन भरने के बीच बीएन-600 जनरेटर का संचालन समय 150 दिन है।

चावल। 9. तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र का तकनीकी आरेख:

1 - कोर ईंधन छड़ें; 2 - प्रजनन क्षेत्र की ईंधन छड़ें; 3 - रिएक्टर पोत;

4 - कंक्रीट रिएक्टर पोत; 5 - प्राथमिक शीतलक;
6 - माध्यमिक शीतलक; 7 - तीसरा सर्किट शीतलक;

8 - वाष्प टरबाइन; 9 - जनरेटर; 10 - प्रक्रिया संधारित्र;

11 - वाष्प जेनरेटर; 12 - मध्यवर्ती हीट एक्सचेंजर;

13 - परिसंचरण पंप

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के दौरान, परमाणु ईंधन चक्र (एनएफसी) से अत्यधिक रेडियोधर्मी कचरे के निपटान से जुड़ी समस्याओं के अलावा, अतिरिक्त समस्याएं उत्पन्न होती हैं जो परमाणु रिएक्टरों की सेवा जीवन (20-40 वर्ष) के कारण होती हैं। इस सेवा जीवन की समाप्ति के बाद, रिएक्टरों को निष्क्रिय कर दिया जाना चाहिए, और परमाणु ईंधन और शीतलक को उनके मूल से हटा दिया जाना चाहिए। रिएक्टर को स्वयं नष्ट या नष्ट किया जा रहा है। दुनिया के पास बेकार हो चुके परमाणु रिएक्टरों को नष्ट करने का बहुत कम अनुभव है।

1. सामान्य जानकारीपरमाणु और परमाणु नाभिक के बारे में। रेडियोधर्मिता की घटना.

2. रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम। गतिविधि और इसकी माप की इकाइयाँ।

3. भारी नाभिकों का विखण्डन एवं विखण्डन शृंखला अभिक्रिया।

4. परमाणु रिएक्टर का संचालन सिद्धांत और उनकी विशेषताएं क्या हैं?

5. वीवीईआर-1000 और आरबीएमके-1000 रिएक्टरों की मुख्य विशेषताएं बताएं। उनका अंतर क्या है?

6. तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर बीएन-600 की मुख्य विशेषताएं।

व्याख्यान 4.आयनित विकिरण,
उनकी विशेषताएँ और सहभागिता

येकातेरिनबर्ग से 40 किमी दूर, सबसे खूबसूरत यूराल जंगलों के बीच में, ज़रेचनी शहर है। 1964 में, पहला सोवियत औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र, बेलोयार्स्काया, यहां लॉन्च किया गया था (100 मेगावाट की क्षमता वाले AMB-100 रिएक्टर के साथ)। अब बेलोयार्स्क एनपीपी दुनिया में एकमात्र ऐसा है जहां एक औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन पावर रिएक्टर, बीएन-600 संचालित होता है।

एक बॉयलर की कल्पना करें जो पानी को वाष्पित करता है, और परिणामस्वरूप भाप एक टर्बोजेनरेटर को घुमाता है जो बिजली उत्पन्न करता है। सामान्य शब्दों में परमाणु ऊर्जा संयंत्र मोटे तौर पर इसी तरह काम करता है। केवल "बॉयलर" ही परमाणु क्षय की ऊर्जा है। पावर रिएक्टरों के डिज़ाइन अलग-अलग हो सकते हैं, लेकिन ऑपरेटिंग सिद्धांत के अनुसार उन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है - थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर और फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर।

किसी भी रिएक्टर का आधार न्यूट्रॉन के प्रभाव में भारी नाभिक का विखंडन होता है। सच है, महत्वपूर्ण अंतर हैं। थर्मल रिएक्टरों में, यूरेनियम-235 को कम ऊर्जा वाले थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित किया जाता है, जिससे विखंडन टुकड़े और नए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (जिन्हें फास्ट न्यूट्रॉन कहा जाता है) का उत्पादन होता है। एक थर्मल न्यूट्रॉन को यूरेनियम-235 नाभिक (बाद में विखंडन के साथ) द्वारा अवशोषित किए जाने की संभावना तेज़ न्यूट्रॉन की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए न्यूट्रॉन को धीमा करने की आवश्यकता है। यह मॉडरेटर-पदार्थों की मदद से किया जाता है, जो नाभिक से टकराने पर न्यूट्रॉन ऊर्जा खो देते हैं। थर्मल रिएक्टरों के लिए ईंधन आमतौर पर कम समृद्ध यूरेनियम होता है, ग्रेफाइट, हल्के या भारी पानी को मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है, और साधारण पानी को शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है। अधिकांश संचालित परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण इनमें से किसी एक योजना के अनुसार किया जाता है।

मजबूर परमाणु विखंडन के परिणामस्वरूप उत्पन्न तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग बिना किसी संयम के किया जा सकता है। योजना इस प्रकार है: यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239 नाभिक के विखंडन के दौरान उत्पन्न तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-238 द्वारा अवशोषित होकर (दो बीटा क्षय के बाद) प्लूटोनियम-239 बनाते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक 100 विखंडित यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239 नाभिक के लिए, 120−140 प्लूटोनियम-239 नाभिक बनते हैं। सच है, चूंकि तेज न्यूट्रॉन द्वारा परमाणु विखंडन की संभावना थर्मल वाले की तुलना में कम है, इसलिए थर्मल रिएक्टरों की तुलना में ईंधन को अधिक हद तक समृद्ध किया जाना चाहिए। इसके अलावा, यहां पानी का उपयोग करके गर्मी को दूर करना असंभव है (पानी एक मॉडरेटर है), इसलिए आपको अन्य शीतलक का उपयोग करना होगा: आम तौर पर ये तरल धातु और मिश्र धातु होते हैं, पारा जैसे बहुत ही विदेशी विकल्पों से (इस तरह के शीतलक का उपयोग किया जाता था) पहला अमेरिकी प्रायोगिक रिएक्टर क्लेमेंटाइन) या सीसा - बिस्मथ मिश्र धातु (कुछ पनडुब्बी रिएक्टरों में उपयोग किया जाता है - विशेष रूप से, सोवियत प्रोजेक्ट 705 पनडुब्बियों में) तरल सोडियम (औद्योगिक बिजली रिएक्टरों में सबसे आम विकल्प)। इस योजना के अनुसार काम करने वाले रिएक्टरों को फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर कहा जाता है। ऐसे रिएक्टर का विचार 1942 में एनरिको फर्मी द्वारा प्रस्तावित किया गया था। बेशक, सेना ने इस योजना में सबसे गहरी दिलचस्पी दिखाई: ऑपरेशन के दौरान तेज़ रिएक्टर न केवल ऊर्जा पैदा करते हैं, बल्कि परमाणु हथियारों के लिए प्लूटोनियम भी पैदा करते हैं। इस कारण से, तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों को ब्रीडर (अंग्रेजी ब्रीडर - निर्माता से) भी कहा जाता है।

उसके अंदर क्या है

तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर का सक्रिय क्षेत्र प्याज की तरह परतों में संरचित होता है। 370 ईंधन असेंबलियाँ यूरेनियम-235 के विभिन्न संवर्धन के साथ तीन जोन बनाती हैं - 17, 21 और 26% (शुरुआत में केवल दो जोन थे, लेकिन ऊर्जा रिलीज को बराबर करने के लिए, तीन बनाए गए थे)। वे साइड स्क्रीन (कंबल), या प्रजनन क्षेत्रों से घिरे हुए हैं, जहां क्षीण या प्राकृतिक यूरेनियम युक्त असेंबली, जिसमें मुख्य रूप से 238 आइसोटोप शामिल हैं, कोर के ऊपर और नीचे ईंधन छड़ के सिरों पर भी स्थित हैं यूरेनियम, जो अंत स्क्रीन (क्षेत्र प्रजनन) बनाते हैं। बीएन-600 रिएक्टर एक गुणक (ब्रीडर) है, यानी कोर में विभाजित 100 यूरेनियम-235 नाभिकों के लिए, साइड और एंड स्क्रीन में 120-140 प्लूटोनियम नाभिक उत्पन्न होते हैं, जो परमाणु ईंधन के विस्तारित पुनरुत्पादन को संभव बनाता है। . ईंधन असेंबली (एफए) एक आवास में इकट्ठे ईंधन तत्वों (ईंधन छड़) का एक सेट है - विभिन्न संवर्द्धन के साथ यूरेनियम ऑक्साइड छर्रों से भरे विशेष स्टील ट्यूब। ताकि ईंधन की छड़ें एक-दूसरे के संपर्क में न आएं और शीतलक उनके बीच प्रसारित हो सके, ट्यूबों पर पतला तार लपेट दिया जाता है। सोडियम निचले थ्रॉटलिंग छिद्रों के माध्यम से ईंधन असेंबली में प्रवेश करता है और ऊपरी हिस्से में खिड़कियों के माध्यम से बाहर निकलता है। ईंधन असेंबली के निचले भाग में एक शैंक होता है जिसे कम्यूटेटर सॉकेट में डाला जाता है, शीर्ष पर एक हेड भाग होता है, जिसके द्वारा असेंबली को ओवरलोड के दौरान पकड़ लिया जाता है। अलग-अलग संवर्द्धन की ईंधन असेंबलियों में अलग-अलग माउंटिंग स्थान होते हैं, इसलिए असेंबली को गलत जगह पर स्थापित करना असंभव है। रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, ईंधन जलने की भरपाई के लिए बोरॉन (एक न्यूट्रॉन अवशोषक) युक्त 19 क्षतिपूर्ति छड़ें, 2 स्वचालित नियंत्रण छड़ें (दी गई शक्ति को बनाए रखने के लिए), और 6 सक्रिय सुरक्षा छड़ें का उपयोग किया जाता है। चूंकि यूरेनियम की अपनी न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि कम है, रिएक्टर के नियंत्रित स्टार्टअप (और कम बिजली के स्तर पर नियंत्रण) के लिए एक "रोशनी" का उपयोग किया जाता है - एक फोटोन्यूट्रॉन स्रोत (गामा उत्सर्जक प्लस बेरिलियम)।

इतिहास के ज़िगज़ैग

यह दिलचस्प है कि विश्व परमाणु ऊर्जा का इतिहास ठीक तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर से शुरू हुआ। 20 दिसंबर, 1951 को, दुनिया का पहला तेज़ न्यूट्रॉन पावर रिएक्टर, EBR-I (प्रायोगिक ब्रीडर रिएक्टर), केवल 0.2 मेगावाट की विद्युत शक्ति के साथ, इडाहो में लॉन्च किया गया था। बाद में, 1963 में, डेट्रॉइट के पास फर्मी फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर के साथ एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र लॉन्च किया गया था - पहले से ही लगभग 100 मेगावाट की क्षमता के साथ (1966 में कोर के हिस्से के पिघलने के साथ एक गंभीर दुर्घटना हुई थी, लेकिन बिना किसी परिणाम के) पर्यावरण या लोग)।

हालाँकि, 1970 के दशक में, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों ने परमाणु ऊर्जा उद्योग पर हावी होना शुरू कर दिया। ऐसा विभिन्न कारणों से था। उदाहरण के लिए, तथ्य यह है कि तेज़ रिएक्टर प्लूटोनियम का उत्पादन कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि इससे परमाणु हथियारों के अप्रसार पर कानून का उल्लंघन हो सकता है। हालाँकि, संभवतः मुख्य कारक यह था कि थर्मल रिएक्टर सरल और सस्ते थे, उनका डिज़ाइन पनडुब्बियों के लिए सैन्य रिएक्टरों पर विकसित किया गया था, और यूरेनियम स्वयं बहुत सस्ता था। 1980 के बाद दुनिया भर में प्रचालन में आए औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन पावर रिएक्टरों को उंगलियों पर गिना जा सकता है: ये हैं सुपरफेनिक्स (फ्रांस, 1985−1997), मोनजू (जापान, 1994−1995) और बीएन-600 (बेलोयार्स्क) एनपीपी, 1980), जो वर्तमान में दुनिया में एकमात्र सक्रिय औद्योगिक बिजली रिएक्टर है।

वे वापस आ रहे हैं

रिएक्टर असेंबली शॉप, जहां एसकेडी विधि का उपयोग करके रिएक्टर के अलग-अलग हिस्सों को अलग-अलग हिस्सों से इकट्ठा किया जाता है

आँख बंद करके रीबूट करें

थर्मल रिएक्टरों के विपरीत, बीएन-600 रिएक्टर में असेंबलियाँ तरल सोडियम की एक परत के नीचे स्थित होती हैं, इसलिए खर्च किए गए असेंबलियों को हटाना और उनके स्थान पर नए सिरे से स्थापित करना (इस प्रक्रिया को पुनः लोड करना कहा जाता है) पूरी तरह से बंद मोड में होता है। रिएक्टर के ऊपरी भाग में बड़े और छोटे रोटरी प्लग होते हैं (एक दूसरे के सापेक्ष विलक्षण, यानी, उनके घूर्णन की धुरी मेल नहीं खाती है)। नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियों वाला एक स्तंभ, साथ ही कोलेट-प्रकार ग्रिपर के साथ एक अधिभार तंत्र, एक छोटे रोटरी प्लग पर लगाया जाता है। रोटरी तंत्र एक विशेष कम पिघलने वाले मिश्र धातु से बने "हाइड्रोलिक सील" से सुसज्जित है। अपनी सामान्य अवस्था में यह ठोस होता है, लेकिन रिबूट करने के लिए इसे पिघलने बिंदु तक गर्म किया जाता है, जबकि रिएक्टर पूरी तरह से सील रहता है, ताकि रेडियोधर्मी गैसों का उत्सर्जन व्यावहारिक रूप से समाप्त हो जाए। पुनः लोड करने की प्रक्रिया कई चरणों को बंद कर देती है। सबसे पहले, ग्रिपर को खर्च की गई असेंबलियों के इन-रिएक्टर स्टोरेज में स्थित असेंबलियों में से एक में लाया जाता है, इसे हटा दिया जाता है और अनलोडिंग एलिवेटर में स्थानांतरित कर दिया जाता है। फिर इसे ट्रांसफर बॉक्स में उठा लिया जाता है और खर्च किए गए असेंबली ड्रम में रखा जाता है, जहां से, भाप (सोडियम से) से साफ होने के बाद, यह खर्च किए गए ईंधन पूल में प्रवेश करता है। अगले चरण में, तंत्र कोर असेंबली में से एक को हटा देता है और इसे इन-रिएक्टर स्टोरेज सुविधा में ले जाता है। इसके बाद, आवश्यक को फ्रेश असेंबली ड्रम (जिसमें फैक्ट्री से आए ईंधन असेंबलियों को पहले से स्थापित किया जाता है) से हटा दिया जाता है और फ्रेश असेंबली एलेवेटर में स्थापित किया जाता है, जो इसे पुनः लोडिंग तंत्र में आपूर्ति करता है। अंतिम चरण खाली सेल में ईंधन असेंबलियों की स्थापना है। उसी समय, सुरक्षा कारणों से तंत्र के संचालन पर कुछ प्रतिबंध लगाए जाते हैं: उदाहरण के लिए, दो आसन्न कोशिकाओं को एक साथ छोड़ना असंभव है, इसके अलावा, अधिभार के दौरान, सभी नियंत्रण और सुरक्षा छड़ें सक्रिय क्षेत्र में होनी चाहिए। एक असेंबली को पुनः लोड करने की प्रक्रिया में एक घंटे तक का समय लगता है, कोर के एक तिहाई (लगभग 120 ईंधन असेंबलियों) को पुनः लोड करने में लगभग एक सप्ताह (तीन शिफ्ट में) लगता है, यह प्रक्रिया प्रत्येक सूक्ष्म-अभियान (160 प्रभावी दिन, पूर्ण गणना) में की जाती है शक्ति)। सच है, अब ईंधन बर्नअप बढ़ गया है, और केवल एक चौथाई कोर अतिभारित है (लगभग 90 ईंधन असेंबलियाँ)। इस मामले में, ऑपरेटर के पास प्रत्यक्ष दृश्य प्रतिक्रिया नहीं होती है, और केवल कॉलम रोटेशन कोण सेंसर और ग्रिपर (स्थिति सटीकता 0.01 डिग्री से कम है), निष्कर्षण और स्थापना बलों के संकेतक द्वारा निर्देशित होती है।

रिबूट प्रक्रिया में कई चरण शामिल हैं, यह एक विशेष तंत्र का उपयोग करके किया जाता है और "15" के खेल जैसा दिखता है। अंतिम लक्ष्य संबंधित ड्रम से वांछित स्लॉट में ताजा असेंबली प्राप्त करना है, और खर्च किए गए लोगों को अपने स्वयं के ड्रम में लाना है, जहां से, भाप (सोडियम से) से साफ होने के बाद, वे शीतलन पूल में गिर जाएंगे।

सिर्फ कागज़ पर चिकनाई

क्यों, अपने सभी फायदों के बावजूद, तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर व्यापक नहीं हो पाए हैं? यह मुख्य रूप से उनके डिज़ाइन की ख़ासियत के कारण है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, पानी का उपयोग शीतलक के रूप में नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर है। इसलिए, तेज़ रिएक्टर मुख्य रूप से तरल अवस्था में धातुओं का उपयोग करते हैं - विदेशी सीसा-बिस्मथ मिश्र धातुओं से लेकर तरल सोडियम (परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए सबसे आम विकल्प) तक।

बेलोयार्स्क एनपीपी के मुख्य अभियंता मिखाइल बाकानोव ने पीएम को बताया, "तेज न्यूट्रॉन रिएक्टरों में, थर्मल रिएक्टरों की तुलना में थर्मल और विकिरण भार बहुत अधिक होता है।" “इससे रिएक्टर पोत और इन-रिएक्टर सिस्टम के लिए विशेष संरचनात्मक सामग्रियों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। ईंधन छड़ों और ईंधन असेंबलियों के आवास थर्मल रिएक्टरों की तरह ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं से नहीं बने होते हैं, बल्कि विशेष मिश्र धातु वाले क्रोमियम स्टील्स से बने होते हैं, जो विकिरण 'सूजन' के प्रति कम संवेदनशील होते हैं। दूसरी ओर, उदाहरण के लिए, रिएक्टर पोत में ऐसा नहीं होता है आंतरिक दबाव से जुड़े भार के अधीन - यह वायुमंडलीय से थोड़ा ही ऊपर है।"

बेलोयार्स्क एनपीपी के निदेशक निकोलाई ओशकानोव कहते हैं, "समस्याएं वास्तव में वही थीं," लेकिन उन्हें यहां और फ्रांस में अलग-अलग तरीकों से हल किया गया था। उदाहरण के लिए, जब फेनिक्स में असेंबली में से एक का प्रमुख इसे पकड़ने और उतारने के लिए झुका, तो फ्रांसीसी विशेषज्ञों ने सोडियम की एक परत के माध्यम से "देखने" के लिए एक जटिल और महंगी प्रणाली विकसित की और जब हमारे पास एक ही समस्या थी हमारे इंजीनियरों ने एक वीडियो कैमरा का उपयोग करने का सुझाव दिया, जिसे एक डाइविंग बेल की तरह एक सरल संरचना में रखा गया था - ऊपर से उड़ने वाले आर्गन के साथ नीचे एक पाइप खुला हुआ था, जब सोडियम पिघला हुआ था, तो ऑपरेटर, वीडियो संचार का उपयोग करके, कैप्चर करने में सक्षम थे तंत्र और मुड़ी हुई असेंबली को सफलतापूर्वक हटा दिया गया।