परमाणु रिएक्टर, संचालन का सिद्धांत, परमाणु रिएक्टर का संचालन। पहला परमाणु रिएक्टर - इसका आविष्कार किसने किया?

पश्चिमी स्टैंड के नीचे निर्मित फुटबॉल का मैदानशिकागो विश्वविद्यालय से और 2 दिसंबर, 1942 को चालू हुआ, शिकागो पाइल-1 (CP-1) दुनिया का पहला परमाणु रिएक्टर था। इसमें ग्रेफाइट और यूरेनियम ब्लॉक शामिल थे, और इसमें कैडमियम, इंडियम और सिल्वर नियंत्रण छड़ें भी थीं, लेकिन इसमें कोई विकिरण सुरक्षा या शीतलन प्रणाली नहीं थी। परियोजना के वैज्ञानिक निदेशक, भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी ने सीपी-1 को "काली ईंटों और लकड़ी के लट्ठों का एक नम ढेर" के रूप में वर्णित किया।

रिएक्टर पर काम 16 नवंबर 1942 को शुरू हुआ। कर दी गई कठिन काम. भौतिकविदों और विश्वविद्यालय के कर्मचारियों ने चौबीसों घंटे काम किया। उन्होंने ग्रेफाइट ब्लॉकों में एम्बेडेड यूरेनियम ऑक्साइड और यूरेनियम सिल्लियों की 57 परतों की एक जाली बनाई। एक लकड़ी के फ्रेम ने संरचना को सहारा दिया। फर्मी की शिष्या, लियोना वुड्स - परियोजना की एकमात्र महिला - ने ढेर बढ़ने पर सावधानीपूर्वक माप लिया।

2 दिसंबर 1942 को रिएक्टर परीक्षण के लिए तैयार हो गया। इसमें 22,000 यूरेनियम सिल्लियां थीं और 380 टन ग्रेफाइट, साथ ही 40 टन यूरेनियम ऑक्साइड और छह टन यूरेनियम धातु का उपयोग किया गया था। रिएक्टर को बनाने में 2.7 मिलियन डॉलर लगे। प्रयोग सुबह 09:45 बजे शुरू हुआ. इसमें 49 लोगों ने भाग लिया: फर्मी, कॉम्पटन, स्ज़ीलार्ड, ज़िन, हेबेरी, वुड्स, एक युवा बढ़ई जो ग्रेफाइट ब्लॉक और कैडमियम छड़ें बनाता था, डॉक्टर, सामान्य छात्र और अन्य वैज्ञानिक।

तीन लोगों ने "आत्मघाती दस्ता" बनाया - वे सुरक्षा व्यवस्था का हिस्सा थे। उनका काम कुछ गलत होने पर आग बुझाना था। नियंत्रण भी था: नियंत्रण छड़ें जिन्हें मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया जाता था और एक आपातकालीन छड़ जो रिएक्टर के ऊपर बालकनी की रेलिंग से बंधी थी। आपात्कालीन स्थिति में, विशेष रूप से बालकनी पर ड्यूटी पर तैनात व्यक्ति द्वारा रस्सी को काटा जाता था और रॉड प्रतिक्रिया को बुझा देती थी।

15:53 ​​पर, इतिहास में पहली बार, एक आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू हुई। प्रयोग सफल रहा. रिएक्टर 28 मिनट तक चला।

संचालन का डिज़ाइन और सिद्धांत

ऊर्जा विमोचन तंत्र

किसी पदार्थ का परिवर्तन मुक्त ऊर्जा की रिहाई के साथ तभी होता है जब पदार्थ में ऊर्जा का भंडार होता है। उत्तरार्द्ध का मतलब है कि किसी पदार्थ के सूक्ष्म कण किसी अन्य संभावित अवस्था की तुलना में अधिक विश्राम ऊर्जा वाली अवस्था में हैं, जिसमें संक्रमण मौजूद है। एक सहज संक्रमण को हमेशा एक ऊर्जा अवरोध द्वारा रोका जाता है, जिसे दूर करने के लिए माइक्रोपार्टिकल को बाहर से एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए - उत्तेजना ऊर्जा। एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि उत्तेजना के बाद होने वाले परिवर्तन में, प्रक्रिया को उत्तेजित करने के लिए आवश्यकता से अधिक ऊर्जा जारी की जाती है। ऊर्जा अवरोध को दूर करने के दो तरीके हैं: या तो टकराते कणों की गतिज ऊर्जा के कारण, या जुड़ने वाले कण की बंधन ऊर्जा के कारण।

यदि हम ऊर्जा विमोचन के स्थूल पैमाने को ध्यान में रखते हैं, तो पदार्थ के सभी या कम से कम कुछ अंशों के कणों में प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा होनी चाहिए। यह केवल माध्यम के तापमान को उस मूल्य तक बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है जिस पर थर्मल गति की ऊर्जा प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को सीमित करने वाली ऊर्जा सीमा तक पहुंचती है। आणविक परिवर्तनों के मामले में, अर्थात् रासायनिक प्रतिक्रिएं, ऐसी वृद्धि आम तौर पर सैकड़ों केल्विन होती है, लेकिन परमाणु प्रतिक्रियाओं के मामले में यह टकराने वाले नाभिकों की कूलम्ब बाधाओं की बहुत अधिक ऊंचाई के कारण कम से कम 10 7 होती है। परमाणु प्रतिक्रियाओं का थर्मल उत्तेजना व्यवहार में केवल सबसे हल्के नाभिक के संश्लेषण के दौरान किया जाता है, जिसमें कूलम्ब बाधाएं न्यूनतम (थर्मोन्यूक्लियर संलयन) होती हैं।

कणों को जोड़कर उत्तेजना उत्पन्न करने के लिए अधिक की आवश्यकता नहीं होती गतिज ऊर्जा, और, इसलिए, माध्यम के तापमान पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह आकर्षक बलों के कणों में निहित अप्रयुक्त बंधनों के कारण होता है। लेकिन प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए कण स्वयं आवश्यक हैं। और अगर हम फिर से प्रतिक्रिया के एक व्यक्तिगत कार्य से नहीं, बल्कि स्थूल पैमाने पर ऊर्जा के उत्पादन से मतलब रखते हैं, तो यह तभी संभव है जब एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। उत्तरार्द्ध तब होता है जब प्रतिक्रिया को उत्तेजित करने वाले कण एक एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया के उत्पादों के रूप में फिर से प्रकट होते हैं।

डिज़ाइन

किसी भी परमाणु रिएक्टर में निम्नलिखित भाग होते हैं:

• परमाणु ईंधन और मॉडरेटर के साथ कोर;
• कोर के चारों ओर न्यूट्रॉन परावर्तक;
• आपातकालीन सुरक्षा सहित श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली;
• विकिरण सुरक्षा;
• रिमोट कंट्रोल सिस्टम.

संचालन के भौतिक सिद्धांत

मुख्य लेख भी देखें:

परमाणु रिएक्टर की वर्तमान स्थिति को प्रभावी न्यूट्रॉन गुणन कारक द्वारा दर्शाया जा सकता है केया प्रतिक्रियाशीलता ρ , जो निम्नलिखित संबंध से संबंधित हैं:

इन मात्राओं के लिए निम्नलिखित मान विशिष्ट हैं:

• के> 1 - समय के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया बढ़ती है, रिएक्टर चालू होता है अत्यंत सूक्ष्मराज्य, इसकी प्रतिक्रियाशीलता ρ > 0;
• के < 1 - реакция затухает, реактор - सबक्रिटिकल, ρ < 0;
• के = 1, ρ = 0 - परमाणु विखंडन की संख्या स्थिर है, रिएक्टर स्थिर स्थिति में है गंभीरस्थिति।

परमाणु रिएक्टर के लिए महत्वपूर्ण स्थिति:

, कहाँ

न्यूट्रॉन के गुणन को उनके नुकसान के साथ संतुलित करके गुणन कारक को एकता में उलट दिया जाता है। वास्तव में नुकसान के दो कारण हैं: विखंडन के बिना कब्जा करना और प्रजनन माध्यम के बाहर न्यूट्रॉन का रिसाव।

यह स्पष्ट है कि के< k 0 , поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k 0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k 0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны.

थर्मल रिएक्टरों के लिए k 0 तथाकथित "4 कारकों के सूत्र" द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

, कहाँ

• η दो अवशोषणों के लिए न्यूट्रॉन उपज है।

आधुनिक बिजली रिएक्टरों की मात्रा सैकड़ों वर्ग मीटर तक पहुंच सकती है और यह मुख्य रूप से गंभीरता की स्थितियों से नहीं, बल्कि गर्मी हटाने की क्षमताओं से निर्धारित होती है।

गंभीर मात्रापरमाणु रिएक्टर - एक महत्वपूर्ण स्थिति में रिएक्टर कोर की मात्रा। क्रांतिक द्रव्यमान- रिएक्टर के विखंडनीय पदार्थ का द्रव्यमान, जो गंभीर अवस्था में है।

जिन रिएक्टरों में ईंधन जल न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ शुद्ध विखंडनीय समस्थानिकों के लवणों का जलीय घोल होता है, उनका क्रांतिक द्रव्यमान सबसे कम होता है। 235 यू के लिए यह द्रव्यमान 0.8 किलोग्राम है, 239 पु के लिए - 0.5 किलोग्राम। हालाँकि, यह व्यापक रूप से ज्ञात है कि एलओपीओ रिएक्टर (दुनिया का पहला समृद्ध यूरेनियम रिएक्टर), जिसमें बेरिलियम ऑक्साइड परावर्तक था, के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान 0.565 किलोग्राम था, इस तथ्य के बावजूद कि आइसोटोप 235 के लिए संवर्धन की डिग्री केवल थोड़ी अधिक थी 14% से अधिक. सैद्धांतिक रूप से, इसका क्रांतिक द्रव्यमान सबसे छोटा है, जिसके लिए यह मान केवल 10 ग्राम है।

न्यूट्रॉन रिसाव को कम करने के लिए, कोर को एक गोलाकार या गोलाकार आकार दिया जाता है, उदाहरण के लिए, एक छोटा सिलेंडर या घन, क्योंकि इन आकृतियों में सतह क्षेत्र और आयतन का अनुपात सबसे छोटा होता है।

इस तथ्य के बावजूद कि मान (ई - 1) आमतौर पर छोटा है, तेजी से न्यूट्रॉन प्रजनन की भूमिका काफी बड़ी है, क्योंकि बड़े परमाणु रिएक्टरों के लिए (के ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, यूरेनियम नाभिक के सहज विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन आमतौर पर पर्याप्त होते हैं। रिएक्टर को शुरू करने के लिए न्यूट्रॉन के बाहरी स्रोत का उपयोग करना भी संभव है, उदाहरण के लिए, और, या अन्य पदार्थों का मिश्रण।

आयोडीन गड्ढा

मुख्य लेख: आयोडीन गड्ढा

आयोडीन पिट - बंद होने के बाद परमाणु रिएक्टर की एक स्थिति, जो अल्पकालिक आइसोटोप क्सीनन के संचय की विशेषता है। यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रतिक्रियाशीलता की अस्थायी उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो बदले में, एक निश्चित अवधि (लगभग 1-2 दिन) के भीतर रिएक्टर को उसकी डिजाइन क्षमता में लाना असंभव बना देती है।

वर्गीकरण

उद्देश्य से

उनके उपयोग की प्रकृति के अनुसार, परमाणु रिएक्टरों को विभाजित किया गया है:

• पावर रिएक्टर, ऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली विद्युत और तापीय ऊर्जा के उत्पादन के साथ-साथ समुद्री जल के अलवणीकरण के लिए अभिप्रेत है (अलवणीकरण रिएक्टरों को औद्योगिक के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है)। ऐसे रिएक्टरों का उपयोग मुख्यतः परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है। आधुनिक बिजली रिएक्टरों की तापीय शक्ति 5 गीगावॉट तक पहुँच जाती है। एक अलग समूह में शामिल हैं:
  • परिवहन रिएक्टर, वाहन इंजनों को ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया। अनुप्रयोगों के सबसे व्यापक समूह समुद्री परिवहन रिएक्टर हैं जिनका उपयोग पनडुब्बियों और विभिन्न सतह जहाजों पर किया जाता है, साथ ही अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले रिएक्टर भी हैं।
• प्रायोगिक रिएक्टर, विभिन्न भौतिक मात्राओं के अध्ययन के लिए अभिप्रेत है, जिनका मूल्य परमाणु रिएक्टरों के डिजाइन और संचालन के लिए आवश्यक है; ऐसे रिएक्टरों की शक्ति कई किलोवाट से अधिक नहीं होती है।
• अनुसंधान रिएक्टर, जिसमें कोर में निर्मित न्यूट्रॉन और गामा क्वांटा के फ्लक्स का उपयोग परमाणु भौतिकी, ठोस अवस्था भौतिकी, विकिरण रसायन विज्ञान, जीवविज्ञान के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए किया जाता है, तीव्र न्यूट्रॉन फ्लक्स (परमाणु रिएक्टरों के हिस्सों सहित) में संचालित करने के उद्देश्य से सामग्री के परीक्षण के लिए आइसोटोप का उत्पादन. अनुसंधान रिएक्टरों की शक्ति 100 मेगावाट से अधिक नहीं होती है। जारी ऊर्जा का आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है।
• औद्योगिक (हथियार, आइसोटोप) रिएक्टर, विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से परमाणु हथियार सामग्री का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे 239 पु। समुद्री जल के अलवणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले रिएक्टरों को भी औद्योगिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

अक्सर रिएक्टरों का उपयोग दो या दो से अधिक विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है, ऐसी स्थिति में उन्हें रिएक्टर कहा जाता है बहु-उपयोगी. उदाहरण के लिए, कुछ बिजली रिएक्टर, विशेष रूप से परमाणु ऊर्जा के शुरुआती दिनों में, मुख्य रूप से प्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए थे। तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर एक साथ ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं और आइसोटोप का उत्पादन कर सकते हैं। औद्योगिक रिएक्टर, अपने मुख्य कार्य के अलावा, अक्सर विद्युत और तापीय ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम के अनुसार

• थर्मल (धीमा) न्यूट्रॉन रिएक्टर ("थर्मल रिएक्टर")
• फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर ("फास्ट रिएक्टर")

ईंधन प्लेसमेंट द्वारा

• विषम रिएक्टर, जहां ईंधन को ब्लॉक के रूप में कोर में अलग से रखा जाता है, जिसके बीच एक मॉडरेटर होता है;
• सजातीय रिएक्टर, जहां ईंधन और मॉडरेटर एक सजातीय मिश्रण (सजातीय प्रणाली) हैं।

एक विषम रिएक्टर में, ईंधन और मॉडरेटर को स्थानिक रूप से अलग किया जा सकता है, विशेष रूप से, एक कैविटी रिएक्टर में, मॉडरेटर-रिफ्लेक्टर ईंधन के साथ एक कैविटी को घेरता है जिसमें मॉडरेटर नहीं होता है। परमाणु भौतिक दृष्टिकोण से, समरूपता/विषमता की कसौटी डिज़ाइन नहीं है, बल्कि किसी दिए गए मॉडरेटर में न्यूट्रॉन मॉडरेशन लंबाई से अधिक दूरी पर ईंधन ब्लॉकों की नियुक्ति है। इस प्रकार, तथाकथित "करीबी जाली" वाले रिएक्टरों को सजातीय के रूप में डिज़ाइन किया गया है, हालांकि उनमें ईंधन आमतौर पर मॉडरेटर से अलग होता है।

एक विषम रिएक्टर में परमाणु ईंधन ब्लॉकों को ईंधन असेंबली (एफए) कहा जाता है, जो एक नियमित जाली के नोड्स पर कोर में स्थित होते हैं, जिससे निर्माण होता है कोशिकाओं.

ईंधन के प्रकार से

• यूरेनियम समस्थानिक 235, 238, 233 (235 यू, 238 यू, 233 यू)
• प्लूटोनियम आइसोटोप 239 (239 पु), आइसोटोप 239-242 पु भी 238 यू (एमओएक्स ईंधन) के साथ मिश्रण के रूप में
• थोरियम आइसोटोप 232 (232 थ) (233 यू में रूपांतरण के माध्यम से)

संवर्धन की डिग्री के अनुसार:

• प्राकृतिक यूरेनियम
• कमजोर रूप से संवर्धित यूरेनियम
• अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम

रासायनिक संरचना द्वारा:

• धातु यू
• यूसी (यूरेनियम कार्बाइड), आदि।

शीतलक के प्रकार से

• गैस, (ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर देखें, CANDU)

मॉडरेटर के प्रकार से

• सी (ग्रेफाइट, ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर, ग्रेफाइट-जल रिएक्टर देखें)
• H2O (पानी, लाइट वॉटर रिएक्टर, वॉटर-कूल्ड रिएक्टर, VVER देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर देखें, CANDU)
• धातु हाइड्राइड्स
• मॉडरेटर के बिना (फास्ट रिएक्टर देखें)

डिज़ाइन द्वारा

भाप उत्पादन विधि द्वारा

• बाहरी भाप जनरेटर के साथ रिएक्टर (जल-जल रिएक्टर देखें, वीवीईआर)

आईएईए वर्गीकरण

• पीडब्लूआर (दबावयुक्त जल रिएक्टर) - जल-जल रिएक्टर (दबावयुक्त जल रिएक्टर);
• बीडब्ल्यूआर (उबलते पानी रिएक्टर) - उबलते पानी रिएक्टर;
• एफबीआर (फास्ट ब्रीडर रिएक्टर) - फास्ट ब्रीडर रिएक्टर;
• जीसीआर (गैस-कूल्ड रिएक्टर) - गैस-कूल्ड रिएक्टर;
• LWGR (लाइट वॉटर ग्रेफाइट रिएक्टर) - ग्रेफाइट-वॉटर रिएक्टर
• PHWR (दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर) - भारी जल रिएक्टर

दुनिया में सबसे आम दबावयुक्त पानी (लगभग 62%) और उबलते पानी (20%) रिएक्टर हैं।

रिएक्टर सामग्री

जिन सामग्रियों से रिएक्टर बनाए जाते हैं वे न्यूट्रॉन, γ क्वांटा और विखंडन टुकड़ों के क्षेत्र में उच्च तापमान पर काम करते हैं। इसलिए, प्रौद्योगिकी की अन्य शाखाओं में उपयोग की जाने वाली सभी सामग्रियां रिएक्टर निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। रिएक्टर सामग्री चुनते समय, उनके विकिरण प्रतिरोध, रासायनिक जड़ता, अवशोषण क्रॉस सेक्शन और अन्य गुणों को ध्यान में रखा जाता है।

उच्च तापमान पर सामग्रियों की विकिरण अस्थिरता का प्रभाव कम होता है। परमाणुओं की गतिशीलता इतनी अधिक हो जाती है कि क्रिस्टल जाली से बाहर निकले परमाणुओं के अपने स्थान पर लौटने या हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के पानी के अणु में पुनर्संयोजन की संभावना स्पष्ट रूप से बढ़ जाती है। इस प्रकार, ऊर्जा गैर-उबलते रिएक्टरों (उदाहरण के लिए, वीवीईआर) में पानी का रेडियोलिसिस नगण्य है, जबकि शक्तिशाली अनुसंधान रिएक्टरों में महत्वपूर्ण मात्रा में विस्फोटक मिश्रण निकलता है। इसे जलाने के लिए रिएक्टरों में विशेष प्रणालियाँ होती हैं।

रिएक्टर सामग्री एक दूसरे के संपर्क में हैं (शीतलक और परमाणु ईंधन के साथ ईंधन शेल, शीतलक और मॉडरेटर के साथ ईंधन कैसेट, आदि)। स्वाभाविक रूप से, संपर्क सामग्री रासायनिक रूप से निष्क्रिय (संगत) होनी चाहिए। असंगति का एक उदाहरण यूरेनियम और गर्म पानी का रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश करना है।

अधिकांश सामग्रियों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ ताकत के गुण तेजी से बिगड़ते हैं। बिजली रिएक्टरों में, संरचनात्मक सामग्री उच्च तापमान पर काम करती है। यह निर्माण सामग्री की पसंद को सीमित करता है, विशेष रूप से बिजली रिएक्टर के उन हिस्सों के लिए जिन्हें उच्च दबाव का सामना करना पड़ता है।

परमाणु ईंधन का बर्नआउट और पुनरुत्पादन

परमाणु रिएक्टर के संचालन के दौरान, ईंधन में विखंडन के टुकड़ों के जमा होने के कारण, इसके समस्थानिक और रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है, और ट्रांसयूरानिक तत्व, मुख्य रूप से समस्थानिक, बनते हैं। परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता पर विखंडन के टुकड़ों के प्रभाव को कहा जाता है जहर(रेडियोधर्मी टुकड़ों के लिए) और बुराई करना(स्थिर आइसोटोप के लिए)।

रिएक्टर विषाक्तता का मुख्य कारण है, जिसमें सबसे बड़ा न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन (2.6·10 6 बार्न) है। 135 Xe का आधा जीवन टी 1/2 = 9.2 घंटे; विभाजन के दौरान उपज 6-7% होती है। 135 Xe का बड़ा हिस्सा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है ( टी 1/2 = 6.8 घंटे)। विषाक्तता के मामले में, केफ़ 1-3% बदल जाता है। 135 Xe का बड़ा अवशोषण क्रॉस सेक्शन और मध्यवर्ती आइसोटोप 135 I की उपस्थिति दो महत्वपूर्ण घटनाओं को जन्म देती है:

1. 135 Xe की सांद्रता में वृद्धि और इसके परिणामस्वरूप, रिएक्टर को बंद करने या बिजली कम करने ("आयोडीन पिट") के बाद इसकी प्रतिक्रियाशीलता में कमी आती है, जिससे आउटपुट पावर में अल्पकालिक रुकावट और उतार-चढ़ाव असंभव हो जाता है। . नियामक निकायों में प्रतिक्रियाशीलता रिजर्व शुरू करके इस प्रभाव को दूर किया जाता है। आयोडीन कुएं की गहराई और अवधि न्यूट्रॉन फ्लक्स Ф पर निर्भर करती है: Ф = 5·10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी²·सेकंड) पर आयोडीन कुएं की अवधि ~ 30 घंटे है, और गहराई स्थिर से 2 गुना अधिक है 135 Xe विषाक्तता के कारण केफ़ में परिवर्तन।
2. विषाक्तता के कारण, न्यूट्रॉन फ्लक्स एफ में स्पेटियोटेम्पोरल उतार-चढ़ाव, और, परिणामस्वरूप, रिएक्टर शक्ति में, हो सकता है। ये दोलन Ф > 10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी² सेकंड) पर होते हैं और बड़े आकाररिएक्टर. दोलन अवधि ~ 10 घंटे।

जब परमाणु विखंडन होता है बड़ी संख्यास्थिर टुकड़े जो विखंडनीय आइसोटोप के अवशोषण क्रॉस सेक्शन की तुलना में अवशोषण क्रॉस सेक्शन में भिन्न होते हैं। के साथ टुकड़ों की एकाग्रता बड़ा मूल्यवानरिएक्टर संचालन के पहले कुछ दिनों के भीतर अवशोषण क्रॉस सेक्शन संतृप्ति तक पहुंच जाता है। ये मुख्य रूप से विभिन्न "उम्रों" की ईंधन छड़ें हैं।

पूर्ण ईंधन परिवर्तन के मामले में, रिएक्टर में अतिरिक्त प्रतिक्रियाशीलता होती है जिसकी भरपाई की जानी चाहिए, जबकि दूसरे मामले में मुआवजे की आवश्यकता केवल तभी होती है जब रिएक्टर पहली बार चालू होता है। लगातार ओवरलोडिंग से बर्नअप गहराई को बढ़ाना संभव हो जाता है, क्योंकि रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता विखंडनीय आइसोटोप की औसत सांद्रता से निर्धारित होती है।

जारी ऊर्जा के "वजन" के कारण लोड किए गए ईंधन का द्रव्यमान अनलोड किए गए ईंधन के द्रव्यमान से अधिक हो जाता है। रिएक्टर बंद होने के बाद, पहले मुख्य रूप से विलंबित न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन के कारण, और फिर, 1-2 मिनट के बाद, विखंडन टुकड़ों और ट्रांसयूरेनियम तत्वों के β- और γ-विकिरण के कारण, ईंधन में ऊर्जा की रिहाई जारी रहती है। यदि रिएक्टर रुकने से पहले काफी देर तक काम करता है, तो रुकने के 2 मिनट बाद, ऊर्जा रिलीज लगभग 3% है, 1 घंटे के बाद - 1%, एक दिन के बाद - 0.4%, एक वर्ष के बाद - प्रारंभिक शक्ति का 0.05%।

किसी परमाणु रिएक्टर में बनने वाले विखंडनीय पु समस्थानिकों की संख्या और जले हुए 235 यू की मात्रा के अनुपात को कहा जाता है रूपांतरण दरके के . K K का मूल्य संवर्धन और बर्नअप कम होने के साथ बढ़ता है। प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करने वाले भारी जल रिएक्टर के लिए, 10 गीगावॉट दिन/टी के बर्नअप के साथ केके = 0.55, और छोटे बर्नअप के साथ (इस मामले में केके को कहा जाता है) प्रारंभिक प्लूटोनियम गुणांक) के के = 0.8. यदि कोई परमाणु रिएक्टर जलता है और समान आइसोटोप (ब्रीडर रिएक्टर) उत्पन्न करता है, तो प्रजनन दर और बर्नअप दर के अनुपात को कहा जाता है प्रजनन दरके वी. परमाणु रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन का उपयोग करते हुए के वी< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах К В может достигать 1,4-1,5. Рост К В для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов जीबढ़ता है और एगिरता है.

परमाणु रिएक्टर नियंत्रण

परमाणु रिएक्टर का नियंत्रण केवल इस तथ्य के कारण संभव है कि विखंडन के दौरान, कुछ न्यूट्रॉन देरी से टुकड़ों से बाहर निकलते हैं, जो कई मिलीसेकंड से लेकर कई मिनट तक हो सकते हैं।

रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, अवशोषक छड़ों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें कोर में डाला जाता है, जो उन सामग्रियों से बने होते हैं जो न्यूट्रॉन (मुख्य रूप से, और कुछ अन्य) और/या बोरिक एसिड के समाधान को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। एक निश्चित एकाग्रताशीतलक (बोरॉन विनियमन) में जोड़ा गया। छड़ों की गति को नियंत्रित किया जाता है विशेष तंत्र, न्यूट्रॉन फ्लक्स के स्वचालित नियंत्रण के लिए ऑपरेटर या उपकरण से संकेतों के अनुसार संचालित होने वाली ड्राइव।

भिन्न के मामले में आपातकालीन स्थितियाँप्रत्येक रिएक्टर में, श्रृंखला प्रतिक्रिया की एक आपातकालीन समाप्ति प्रदान की जाती है, जो सभी अवशोषित छड़ों को कोर में गिराकर की जाती है - एक आपातकालीन सुरक्षा प्रणाली।

अवशिष्ट ताप

परमाणु सुरक्षा से सीधे जुड़ा एक महत्वपूर्ण मुद्दा क्षय ताप है। यह परमाणु ईंधन की एक विशिष्ट विशेषता है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि, विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया और किसी भी ऊर्जा स्रोत के लिए सामान्य थर्मल जड़ता की समाप्ति के बाद, रिएक्टर में गर्मी की रिहाई जारी रहती है कब का, जो कई तकनीकी रूप से जटिल समस्याएं पैदा करता है।

अवशिष्ट ऊष्मा रिएक्टर के संचालन के दौरान ईंधन में जमा होने वाले विखंडन उत्पादों के β- और γ-क्षय का परिणाम है। विखंडन उत्पाद नाभिक, क्षय के कारण, महत्वपूर्ण ऊर्जा की रिहाई के साथ अधिक स्थिर या पूरी तरह से स्थिर स्थिति में बदल जाता है।

यद्यपि क्षय ताप विमोचन दर तेजी से स्थिर-अवस्था मूल्यों की तुलना में छोटे मूल्यों तक कम हो जाती है, शक्तिशाली बिजली रिएक्टरों में यह महत्वपूर्ण है सम्पूर्ण मूल्य. इस कारण से, अवशिष्ट ताप उत्पादन की आवश्यकता होती है लंबे समय तकशटडाउन के बाद रिएक्टर कोर से गर्मी हटाना सुनिश्चित करें। इस कार्य के लिए रिएक्टर स्थापना के डिज़ाइन में विश्वसनीय बिजली आपूर्ति के साथ शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है, और विशेष सुविधाओं के साथ भंडारण सुविधाओं में खर्च किए गए परमाणु ईंधन के दीर्घकालिक (3-4 वर्ष) भंडारण की भी आवश्यकता होती है। तापमान की स्थिति- कूलिंग पूल, जो आमतौर पर रिएक्टर के नजदीक स्थित होते हैं।

यह भी देखें

• सोवियत संघ में डिज़ाइन और निर्मित परमाणु रिएक्टरों की सूची

साहित्य

• लेविन वी.ई. परमाणु भौतिकीऔर परमाणु रिएक्टर।चौथा संस्करण. - एम.: एटमिज़दैट, 1979।
• शुकोल्युकोव ए. यू. प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर।" "रसायन विज्ञान और जीवन" क्रमांक 6, 1980, पृ. 20-24

टिप्पणियाँ

1. "ZEEP - कनाडा का पहला परमाणु रिएक्टर", कनाडा विज्ञान और प्रौद्योगिकी संग्रहालय।
2. ग्रेशिलोव ए.ए., एगुपोव एन.डी., माटुशचेंको ए.एम. परमाणु ढाल. - एम.: लोगो, 2008. - 438 पी। -

संचालन का डिज़ाइन और सिद्धांत

ऊर्जा विमोचन तंत्र

किसी पदार्थ का परिवर्तन मुक्त ऊर्जा की रिहाई के साथ तभी होता है जब पदार्थ में ऊर्जा का भंडार होता है। उत्तरार्द्ध का मतलब है कि किसी पदार्थ के सूक्ष्म कण किसी अन्य संभावित अवस्था की तुलना में अधिक विश्राम ऊर्जा वाली अवस्था में हैं, जिसमें संक्रमण मौजूद है। एक सहज संक्रमण को हमेशा एक ऊर्जा अवरोध द्वारा रोका जाता है, जिसे दूर करने के लिए माइक्रोपार्टिकल को बाहर से एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए - उत्तेजना ऊर्जा। एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि उत्तेजना के बाद होने वाले परिवर्तन में, प्रक्रिया को उत्तेजित करने के लिए आवश्यकता से अधिक ऊर्जा जारी की जाती है। ऊर्जा अवरोध को दूर करने के दो तरीके हैं: या तो टकराते कणों की गतिज ऊर्जा के कारण, या जुड़ने वाले कण की बंधन ऊर्जा के कारण।

यदि हम ऊर्जा विमोचन के स्थूल पैमाने को ध्यान में रखते हैं, तो पदार्थ के सभी या कम से कम कुछ अंशों के कणों में प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा होनी चाहिए। यह केवल माध्यम के तापमान को उस मूल्य तक बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है जिस पर थर्मल गति की ऊर्जा प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को सीमित करने वाली ऊर्जा सीमा तक पहुंचती है। आणविक परिवर्तनों, यानी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मामले में, ऐसी वृद्धि आमतौर पर सैकड़ों केल्विन होती है, लेकिन परमाणु प्रतिक्रियाओं के मामले में यह टकराने वाले नाभिक के कूलम्ब अवरोधों की बहुत अधिक ऊंचाई के कारण कम से कम 10 7 होती है। परमाणु प्रतिक्रियाओं का थर्मल उत्तेजना व्यवहार में केवल सबसे हल्के नाभिक के संश्लेषण के दौरान किया जाता है, जिसमें कूलम्ब बाधाएं न्यूनतम (थर्मोन्यूक्लियर संलयन) होती हैं।

कणों को जोड़कर उत्तेजना के लिए बड़ी गतिज ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, और इसलिए, यह माध्यम के तापमान पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह कणों की आकर्षक शक्तियों में निहित अप्रयुक्त बंधनों के कारण होता है। लेकिन प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए कण स्वयं आवश्यक हैं। और अगर हम फिर से प्रतिक्रिया के व्यक्तिगत कार्य से नहीं, बल्कि स्थूल पैमाने पर ऊर्जा के उत्पादन से मतलब रखते हैं, तो यह तभी संभव है जब एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। उत्तरार्द्ध तब होता है जब प्रतिक्रिया को उत्तेजित करने वाले कण एक एक्सोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया के उत्पादों के रूप में फिर से प्रकट होते हैं।

डिज़ाइन

किसी भी परमाणु रिएक्टर में निम्नलिखित भाग होते हैं:

• परमाणु ईंधन और मॉडरेटर के साथ कोर;
• कोर के चारों ओर न्यूट्रॉन परावर्तक;
• आपातकालीन सुरक्षा सहित श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली;
• विकिरण सुरक्षा;
• रिमोट कंट्रोल सिस्टम.

संचालन के भौतिक सिद्धांत

मुख्य लेख भी देखें:

परमाणु रिएक्टर की वर्तमान स्थिति को प्रभावी न्यूट्रॉन गुणन कारक द्वारा दर्शाया जा सकता है केया प्रतिक्रियाशीलता ρ , जो निम्नलिखित संबंध से संबंधित हैं:

इन मात्राओं के लिए निम्नलिखित मान विशिष्ट हैं:

• के> 1 - समय के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया बढ़ती है, रिएक्टर चालू होता है अत्यंत सूक्ष्मराज्य, इसकी प्रतिक्रियाशीलता ρ > 0;
• के < 1 - реакция затухает, реактор - सबक्रिटिकल, ρ < 0;
• के = 1, ρ = 0 - परमाणु विखंडन की संख्या स्थिर है, रिएक्टर स्थिर स्थिति में है गंभीरस्थिति।

परमाणु रिएक्टर के लिए महत्वपूर्ण स्थिति:

, कहाँ

न्यूट्रॉन के गुणन को उनके नुकसान के साथ संतुलित करके गुणन कारक को एकता में उलट दिया जाता है। वास्तव में नुकसान के दो कारण हैं: विखंडन के बिना कब्जा करना और प्रजनन माध्यम के बाहर न्यूट्रॉन का रिसाव।

यह स्पष्ट है कि के< k 0 , поскольку в конечном объёме вследствие утечки потери нейтронов обязательно больше, чем в бесконечном. Поэтому, если в веществе данного состава k 0 < 1, то цепная самоподдерживающаяся реакция невозможна как в бесконечном, так и в любом конечном объёме. Таким образом, k 0 определяет принципиальную способность среды размножать нейтроны.

थर्मल रिएक्टरों के लिए k 0 तथाकथित "4 कारकों के सूत्र" द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

, कहाँ

• η दो अवशोषणों के लिए न्यूट्रॉन उपज है।

आधुनिक बिजली रिएक्टरों की मात्रा सैकड़ों वर्ग मीटर तक पहुंच सकती है और यह मुख्य रूप से गंभीरता की स्थितियों से नहीं, बल्कि गर्मी हटाने की क्षमताओं से निर्धारित होती है।

गंभीर मात्रापरमाणु रिएक्टर - एक महत्वपूर्ण स्थिति में रिएक्टर कोर की मात्रा। क्रांतिक द्रव्यमान- रिएक्टर के विखंडनीय पदार्थ का द्रव्यमान, जो गंभीर अवस्था में है।

जिन रिएक्टरों में ईंधन जल न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ शुद्ध विखंडनीय समस्थानिकों के लवणों का जलीय घोल होता है, उनका क्रांतिक द्रव्यमान सबसे कम होता है। 235 यू के लिए यह द्रव्यमान 0.8 किलोग्राम है, 239 पु के लिए - 0.5 किलोग्राम। हालाँकि, यह व्यापक रूप से ज्ञात है कि एलओपीओ रिएक्टर (दुनिया का पहला समृद्ध यूरेनियम रिएक्टर), जिसमें बेरिलियम ऑक्साइड परावर्तक था, के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान 0.565 किलोग्राम था, इस तथ्य के बावजूद कि आइसोटोप 235 के लिए संवर्धन की डिग्री केवल थोड़ी अधिक थी 14% से अधिक. सैद्धांतिक रूप से, इसका क्रांतिक द्रव्यमान सबसे छोटा है, जिसके लिए यह मान केवल 10 ग्राम है।

न्यूट्रॉन रिसाव को कम करने के लिए, कोर को एक गोलाकार या गोलाकार आकार दिया जाता है, उदाहरण के लिए, एक छोटा सिलेंडर या घन, क्योंकि इन आकृतियों में सतह क्षेत्र और आयतन का अनुपात सबसे छोटा होता है।

इस तथ्य के बावजूद कि मान (ई - 1) आमतौर पर छोटा है, तेजी से न्यूट्रॉन प्रजनन की भूमिका काफी बड़ी है, क्योंकि बड़े परमाणु रिएक्टरों के लिए (के ∞ - 1)<< 1. Без этого процесса было бы невозможным создание первых графитовых реакторов на естественном уране.

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, यूरेनियम नाभिक के सहज विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन आमतौर पर पर्याप्त होते हैं। रिएक्टर को शुरू करने के लिए न्यूट्रॉन के बाहरी स्रोत का उपयोग करना भी संभव है, उदाहरण के लिए, और, या अन्य पदार्थों का मिश्रण।

आयोडीन गड्ढा

मुख्य लेख: आयोडीन गड्ढा

आयोडीन पिट - बंद होने के बाद परमाणु रिएक्टर की एक स्थिति, जो अल्पकालिक आइसोटोप क्सीनन के संचय की विशेषता है। यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रतिक्रियाशीलता की अस्थायी उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो बदले में, एक निश्चित अवधि (लगभग 1-2 दिन) के भीतर रिएक्टर को उसकी डिजाइन क्षमता में लाना असंभव बना देती है।

वर्गीकरण

उद्देश्य से

उनके उपयोग की प्रकृति के अनुसार, परमाणु रिएक्टरों को विभाजित किया गया है:

• पावर रिएक्टर, ऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली विद्युत और तापीय ऊर्जा के उत्पादन के साथ-साथ समुद्री जल के अलवणीकरण के लिए अभिप्रेत है (अलवणीकरण रिएक्टरों को औद्योगिक के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है)। ऐसे रिएक्टरों का उपयोग मुख्यतः परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है। आधुनिक बिजली रिएक्टरों की तापीय शक्ति 5 गीगावॉट तक पहुँच जाती है। एक अलग समूह में शामिल हैं:
  • परिवहन रिएक्टर, वाहन इंजनों को ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया। अनुप्रयोगों के सबसे व्यापक समूह समुद्री परिवहन रिएक्टर हैं जिनका उपयोग पनडुब्बियों और विभिन्न सतह जहाजों पर किया जाता है, साथ ही अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले रिएक्टर भी हैं।
• प्रायोगिक रिएक्टर, विभिन्न भौतिक मात्राओं के अध्ययन के लिए अभिप्रेत है, जिनका मूल्य परमाणु रिएक्टरों के डिजाइन और संचालन के लिए आवश्यक है; ऐसे रिएक्टरों की शक्ति कई किलोवाट से अधिक नहीं होती है।
• अनुसंधान रिएक्टर, जिसमें कोर में निर्मित न्यूट्रॉन और गामा क्वांटा के फ्लक्स का उपयोग परमाणु भौतिकी, ठोस अवस्था भौतिकी, विकिरण रसायन विज्ञान, जीवविज्ञान के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए किया जाता है, तीव्र न्यूट्रॉन फ्लक्स (परमाणु रिएक्टरों के हिस्सों सहित) में संचालित करने के उद्देश्य से सामग्री के परीक्षण के लिए आइसोटोप का उत्पादन. अनुसंधान रिएक्टरों की शक्ति 100 मेगावाट से अधिक नहीं होती है। जारी ऊर्जा का आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है।
• औद्योगिक (हथियार, आइसोटोप) रिएक्टर, विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से परमाणु हथियार सामग्री का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे 239 पु। समुद्री जल के अलवणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले रिएक्टरों को भी औद्योगिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

अक्सर रिएक्टरों का उपयोग दो या दो से अधिक विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है, ऐसी स्थिति में उन्हें रिएक्टर कहा जाता है बहु-उपयोगी. उदाहरण के लिए, कुछ बिजली रिएक्टर, विशेष रूप से परमाणु ऊर्जा के शुरुआती दिनों में, मुख्य रूप से प्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए थे। तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर एक साथ ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं और आइसोटोप का उत्पादन कर सकते हैं। औद्योगिक रिएक्टर, अपने मुख्य कार्य के अलावा, अक्सर विद्युत और तापीय ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम के अनुसार

• थर्मल (धीमा) न्यूट्रॉन रिएक्टर ("थर्मल रिएक्टर")
• फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर ("फास्ट रिएक्टर")

ईंधन प्लेसमेंट द्वारा

• विषम रिएक्टर, जहां ईंधन को ब्लॉक के रूप में कोर में अलग से रखा जाता है, जिसके बीच एक मॉडरेटर होता है;
• सजातीय रिएक्टर, जहां ईंधन और मॉडरेटर एक सजातीय मिश्रण (सजातीय प्रणाली) हैं।

एक विषम रिएक्टर में, ईंधन और मॉडरेटर को स्थानिक रूप से अलग किया जा सकता है, विशेष रूप से, एक कैविटी रिएक्टर में, मॉडरेटर-रिफ्लेक्टर ईंधन के साथ एक कैविटी को घेरता है जिसमें मॉडरेटर नहीं होता है। परमाणु भौतिक दृष्टिकोण से, समरूपता/विषमता की कसौटी डिज़ाइन नहीं है, बल्कि किसी दिए गए मॉडरेटर में न्यूट्रॉन मॉडरेशन लंबाई से अधिक दूरी पर ईंधन ब्लॉकों की नियुक्ति है। इस प्रकार, तथाकथित "करीबी जाली" वाले रिएक्टरों को सजातीय के रूप में डिज़ाइन किया गया है, हालांकि उनमें ईंधन आमतौर पर मॉडरेटर से अलग होता है।

एक विषम रिएक्टर में परमाणु ईंधन ब्लॉकों को ईंधन असेंबली (एफए) कहा जाता है, जो एक नियमित जाली के नोड्स पर कोर में स्थित होते हैं, जिससे निर्माण होता है कोशिकाओं.

ईंधन के प्रकार से

• यूरेनियम समस्थानिक 235, 238, 233 (235 यू, 238 यू, 233 यू)
• प्लूटोनियम आइसोटोप 239 (239 पु), आइसोटोप 239-242 पु भी 238 यू (एमओएक्स ईंधन) के साथ मिश्रण के रूप में
• थोरियम आइसोटोप 232 (232 थ) (233 यू में रूपांतरण के माध्यम से)

संवर्धन की डिग्री के अनुसार:

• प्राकृतिक यूरेनियम
• कमजोर रूप से संवर्धित यूरेनियम
• अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम

रासायनिक संरचना द्वारा:

• धातु यू
• यूसी (यूरेनियम कार्बाइड), आदि।

शीतलक के प्रकार से

• गैस, (ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर देखें, CANDU)

मॉडरेटर के प्रकार से

• सी (ग्रेफाइट, ग्रेफाइट-गैस रिएक्टर, ग्रेफाइट-जल रिएक्टर देखें)
• H2O (पानी, लाइट वॉटर रिएक्टर, वॉटर-कूल्ड रिएक्टर, VVER देखें)
• डी 2 ओ (भारी पानी, भारी पानी परमाणु रिएक्टर देखें, CANDU)
• धातु हाइड्राइड्स
• मॉडरेटर के बिना (फास्ट रिएक्टर देखें)

डिज़ाइन द्वारा

भाप उत्पादन विधि द्वारा

• बाहरी भाप जनरेटर के साथ रिएक्टर (जल-जल रिएक्टर देखें, वीवीईआर)

आईएईए वर्गीकरण

• पीडब्लूआर (दबावयुक्त जल रिएक्टर) - जल-जल रिएक्टर (दबावयुक्त जल रिएक्टर);
• बीडब्ल्यूआर (उबलते पानी रिएक्टर) - उबलते पानी रिएक्टर;
• एफबीआर (फास्ट ब्रीडर रिएक्टर) - फास्ट ब्रीडर रिएक्टर;
• जीसीआर (गैस-कूल्ड रिएक्टर) - गैस-कूल्ड रिएक्टर;
• LWGR (लाइट वॉटर ग्रेफाइट रिएक्टर) - ग्रेफाइट-वॉटर रिएक्टर
• PHWR (दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर) - भारी जल रिएक्टर

दुनिया में सबसे आम दबावयुक्त पानी (लगभग 62%) और उबलते पानी (20%) रिएक्टर हैं।

रिएक्टर सामग्री

जिन सामग्रियों से रिएक्टर बनाए जाते हैं वे न्यूट्रॉन, γ क्वांटा और विखंडन टुकड़ों के क्षेत्र में उच्च तापमान पर काम करते हैं। इसलिए, प्रौद्योगिकी की अन्य शाखाओं में उपयोग की जाने वाली सभी सामग्रियां रिएक्टर निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। रिएक्टर सामग्री चुनते समय, उनके विकिरण प्रतिरोध, रासायनिक जड़ता, अवशोषण क्रॉस सेक्शन और अन्य गुणों को ध्यान में रखा जाता है।

उच्च तापमान पर सामग्रियों की विकिरण अस्थिरता का प्रभाव कम होता है। परमाणुओं की गतिशीलता इतनी अधिक हो जाती है कि क्रिस्टल जाली से बाहर निकले परमाणुओं के अपने स्थान पर लौटने या हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के पानी के अणु में पुनर्संयोजन की संभावना स्पष्ट रूप से बढ़ जाती है। इस प्रकार, ऊर्जा गैर-उबलते रिएक्टरों (उदाहरण के लिए, वीवीईआर) में पानी का रेडियोलिसिस नगण्य है, जबकि शक्तिशाली अनुसंधान रिएक्टरों में महत्वपूर्ण मात्रा में विस्फोटक मिश्रण निकलता है। इसे जलाने के लिए रिएक्टरों में विशेष प्रणालियाँ होती हैं।

रिएक्टर सामग्री एक दूसरे के संपर्क में हैं (शीतलक और परमाणु ईंधन के साथ ईंधन शेल, शीतलक और मॉडरेटर के साथ ईंधन कैसेट, आदि)। स्वाभाविक रूप से, संपर्क सामग्री रासायनिक रूप से निष्क्रिय (संगत) होनी चाहिए। असंगति का एक उदाहरण यूरेनियम और गर्म पानी का रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश करना है।

अधिकांश सामग्रियों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ ताकत के गुण तेजी से बिगड़ते हैं। बिजली रिएक्टरों में, संरचनात्मक सामग्री उच्च तापमान पर काम करती है। यह निर्माण सामग्री की पसंद को सीमित करता है, विशेष रूप से बिजली रिएक्टर के उन हिस्सों के लिए जिन्हें उच्च दबाव का सामना करना पड़ता है।

परमाणु ईंधन का बर्नआउट और पुनरुत्पादन

परमाणु रिएक्टर के संचालन के दौरान, ईंधन में विखंडन के टुकड़ों के जमा होने के कारण, इसके समस्थानिक और रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है, और ट्रांसयूरानिक तत्व, मुख्य रूप से समस्थानिक, बनते हैं। परमाणु रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता पर विखंडन के टुकड़ों के प्रभाव को कहा जाता है जहर(रेडियोधर्मी टुकड़ों के लिए) और बुराई करना(स्थिर आइसोटोप के लिए)।

रिएक्टर विषाक्तता का मुख्य कारण है, जिसमें सबसे बड़ा न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन (2.6·10 6 बार्न) है। 135 Xe का आधा जीवन टी 1/2 = 9.2 घंटे; विभाजन के दौरान उपज 6-7% होती है। 135 Xe का बड़ा हिस्सा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है ( टी 1/2 = 6.8 घंटे)। विषाक्तता के मामले में, केफ़ 1-3% बदल जाता है। 135 Xe का बड़ा अवशोषण क्रॉस सेक्शन और मध्यवर्ती आइसोटोप 135 I की उपस्थिति दो महत्वपूर्ण घटनाओं को जन्म देती है:

1. 135 Xe की सांद्रता में वृद्धि और इसके परिणामस्वरूप, रिएक्टर को बंद करने या बिजली कम करने ("आयोडीन पिट") के बाद इसकी प्रतिक्रियाशीलता में कमी आती है, जिससे आउटपुट पावर में अल्पकालिक रुकावट और उतार-चढ़ाव असंभव हो जाता है। . नियामक निकायों में प्रतिक्रियाशीलता रिजर्व शुरू करके इस प्रभाव को दूर किया जाता है। आयोडीन कुएं की गहराई और अवधि न्यूट्रॉन फ्लक्स Ф पर निर्भर करती है: Ф = 5·10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी²·सेकंड) पर आयोडीन कुएं की अवधि ~ 30 घंटे है, और गहराई स्थिर से 2 गुना अधिक है 135 Xe विषाक्तता के कारण केफ़ में परिवर्तन।
2. विषाक्तता के कारण, न्यूट्रॉन फ्लक्स एफ में स्पेटियोटेम्पोरल उतार-चढ़ाव, और, परिणामस्वरूप, रिएक्टर शक्ति में, हो सकता है। ये दोलन Ф > 10 18 न्यूट्रॉन/(सेमी²·सेकंड) और बड़े रिएक्टर आकार पर होते हैं। दोलन अवधि ~ 10 घंटे।

परमाणु विखंडन से बड़ी संख्या में स्थिर टुकड़े उत्पन्न होते हैं, जो विखंडनीय आइसोटोप के अवशोषण क्रॉस सेक्शन की तुलना में अवशोषण क्रॉस सेक्शन में भिन्न होते हैं। बड़े अवशोषण क्रॉस सेक्शन वाले टुकड़ों की सांद्रता रिएक्टर संचालन के पहले कुछ दिनों के भीतर संतृप्ति तक पहुंच जाती है। ये मुख्य रूप से विभिन्न "उम्रों" की ईंधन छड़ें हैं।

पूर्ण ईंधन परिवर्तन के मामले में, रिएक्टर में अतिरिक्त प्रतिक्रियाशीलता होती है जिसकी भरपाई की जानी चाहिए, जबकि दूसरे मामले में मुआवजे की आवश्यकता केवल तभी होती है जब रिएक्टर पहली बार चालू होता है। लगातार ओवरलोडिंग से बर्नअप गहराई को बढ़ाना संभव हो जाता है, क्योंकि रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता विखंडनीय आइसोटोप की औसत सांद्रता से निर्धारित होती है।

जारी ऊर्जा के "वजन" के कारण लोड किए गए ईंधन का द्रव्यमान अनलोड किए गए ईंधन के द्रव्यमान से अधिक हो जाता है। रिएक्टर बंद होने के बाद, पहले मुख्य रूप से विलंबित न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन के कारण, और फिर, 1-2 मिनट के बाद, विखंडन टुकड़ों और ट्रांसयूरेनियम तत्वों के β- और γ-विकिरण के कारण, ईंधन में ऊर्जा की रिहाई जारी रहती है। यदि रिएक्टर रुकने से पहले काफी देर तक काम करता है, तो रुकने के 2 मिनट बाद, ऊर्जा रिलीज लगभग 3% है, 1 घंटे के बाद - 1%, एक दिन के बाद - 0.4%, एक वर्ष के बाद - प्रारंभिक शक्ति का 0.05%।

किसी परमाणु रिएक्टर में बनने वाले विखंडनीय पु समस्थानिकों की संख्या और जले हुए 235 यू की मात्रा के अनुपात को कहा जाता है रूपांतरण दरके के . K K का मूल्य संवर्धन और बर्नअप कम होने के साथ बढ़ता है। प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करने वाले भारी जल रिएक्टर के लिए, 10 गीगावॉट दिन/टी के बर्नअप के साथ केके = 0.55, और छोटे बर्नअप के साथ (इस मामले में केके को कहा जाता है) प्रारंभिक प्लूटोनियम गुणांक) के के = 0.8. यदि कोई परमाणु रिएक्टर जलता है और समान आइसोटोप (ब्रीडर रिएक्टर) उत्पन्न करता है, तो प्रजनन दर और बर्नअप दर के अनुपात को कहा जाता है प्रजनन दरके वी. परमाणु रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन का उपयोग करते हुए के वी< 1, а для реакторов на быстрых нейтронах К В может достигать 1,4-1,5. Рост К В для реакторов на быстрых нейтронах объясняется главным образом тем, что, особенно в случае 239 Pu, для быстрых нейтронов जीबढ़ता है और एगिरता है.

परमाणु रिएक्टर नियंत्रण

परमाणु रिएक्टर का नियंत्रण केवल इस तथ्य के कारण संभव है कि विखंडन के दौरान, कुछ न्यूट्रॉन देरी से टुकड़ों से बाहर निकलते हैं, जो कई मिलीसेकंड से लेकर कई मिनट तक हो सकते हैं।

रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, अवशोषक छड़ों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें कोर में पेश किया जाता है, जो उन सामग्रियों से बने होते हैं जो न्यूट्रॉन (मुख्य रूप से, और कुछ अन्य) को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं और/या बोरिक एसिड का एक समाधान, एक निश्चित एकाग्रता (बोरॉन नियंत्रण) में शीतलक में जोड़ा जाता है। . छड़ों की गति को विशेष तंत्र, ड्राइव द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो न्यूट्रॉन फ्लक्स के स्वचालित नियंत्रण के लिए ऑपरेटर या उपकरण के संकेतों के अनुसार संचालित होता है।

विभिन्न आपातकालीन स्थितियों के मामले में, प्रत्येक रिएक्टर को श्रृंखला प्रतिक्रिया की आपातकालीन समाप्ति प्रदान की जाती है, जो सभी अवशोषित छड़ों को कोर में गिराकर किया जाता है - एक आपातकालीन सुरक्षा प्रणाली।

अवशिष्ट ताप

परमाणु सुरक्षा से सीधे जुड़ा एक महत्वपूर्ण मुद्दा क्षय ताप है। यह परमाणु ईंधन की एक विशिष्ट विशेषता है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि, विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया और किसी भी ऊर्जा स्रोत के लिए सामान्य थर्मल जड़ता की समाप्ति के बाद, रिएक्टर में गर्मी रिलीज लंबे समय तक जारी रहती है, जो एक संख्या बनाती है तकनीकी रूप से जटिल समस्याओं का.

अवशिष्ट ऊष्मा रिएक्टर के संचालन के दौरान ईंधन में जमा होने वाले विखंडन उत्पादों के β- और γ-क्षय का परिणाम है। विखंडन उत्पाद नाभिक, क्षय के कारण, महत्वपूर्ण ऊर्जा की रिहाई के साथ अधिक स्थिर या पूरी तरह से स्थिर स्थिति में बदल जाता है।

यद्यपि क्षय ताप रिलीज दर तेजी से स्थिर-अवस्था मूल्यों की तुलना में छोटे मूल्यों तक कम हो जाती है, उच्च-शक्ति पावर रिएक्टरों में यह निरपेक्ष रूप से महत्वपूर्ण है। इस कारण से, अवशिष्ट गर्मी रिलीज के लिए बंद होने के बाद रिएक्टर कोर से गर्मी हटाने को सुनिश्चित करने के लिए लंबी अवधि की आवश्यकता होती है। इस कार्य के लिए रिएक्टर स्थापना के डिज़ाइन में विश्वसनीय बिजली आपूर्ति के साथ शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है, और एक विशेष तापमान व्यवस्था - शीतलन पूल, के साथ भंडारण सुविधाओं में खर्च किए गए परमाणु ईंधन के दीर्घकालिक (3-4 वर्ष) भंडारण की भी आवश्यकता होती है। आमतौर पर रिएक्टर के नजदीक स्थित होता है।

यह भी देखें

• सोवियत संघ में डिज़ाइन और निर्मित परमाणु रिएक्टरों की सूची

साहित्य

• लेविन वी.ई. परमाणु भौतिकी और परमाणु रिएक्टर।चौथा संस्करण. - एम.: एटमिज़दैट, 1979।
• शुकोल्युकोव ए. यू. प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर।" "रसायन विज्ञान और जीवन" क्रमांक 6, 1980, पृ. 20-24

टिप्पणियाँ

1. "ZEEP - कनाडा का पहला परमाणु रिएक्टर", कनाडा विज्ञान और प्रौद्योगिकी संग्रहालय।
2. ग्रेशिलोव ए.ए., एगुपोव एन.डी., माटुशचेंको ए.एम.परमाणु ढाल. - एम.: लोगो, 2008. - 438 पी। -

परमाणु रिएक्टरों के निर्माण के इतिहास में तीन चरणों का पता लगाया जा सकता है। पहले चरण में, आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया की घटना के लिए आवश्यक और पर्याप्त स्थितियाँ निर्धारित की गईं। परमाणु प्रतिक्रियाविभाजन। दूसरे चरण में, सभी भौतिक प्रभाव स्थापित किए गए जो आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया की घटना को बढ़ावा देते हैं और बाधा डालते हैं, यानी। इस प्रक्रिया को तेज़ और धीमा करना। और अंत में, रिएक्टर के डिज़ाइन और उसमें होने वाली प्रक्रियाओं के संबंध में मात्रात्मक गणना की गई।

परमाणु रिएक्टरों का निर्माण सामान्य परमाणु समस्या के अभिन्न कार्यों में से एक का समाधान था।

दुनिया का पहला रिएक्टर, सीपी-1 (शिकागो फिजिक्स), एंडरसन, ज़िन, एल. वुड्स और जे. वेइल के सहयोग से ई. फर्मी द्वारा डिजाइन और निर्मित किया गया था और शिकागो विश्वविद्यालय के स्टैंड के नीचे टेनिस हॉल में स्थित था। स्टेडियम. रिएक्टर ने 2 दिसंबर 1942 को 0.5 वॉट की प्रारंभिक डिजाइन शक्ति के साथ काम करना शुरू किया। पहले यूरेनियम रिएक्टर SR-1 को शुद्ध रूप में यूरेनियम की कमी के कारण 6 टन यूरेनियम धातु और एक निश्चित मात्रा (वास्तव में ज्ञात नहीं) यूरेनियम ऑक्साइड से भरा गया था।

रिएक्टर का आकार गोलाकार होना चाहिए था और यह ब्लॉक ग्रेफाइट की क्षैतिज परतों से बना था, जो हवा द्वारा ठंडा किए गए ग्रेफाइट और यूरेनियम के वैकल्पिक ब्लॉकों की समान परतों के बीच स्थित थे। रिएक्टर की महत्वपूर्ण स्थिति, जिसमें न्यूट्रॉन के नुकसान की भरपाई उनके उत्पादन (निर्माण) से की जाती थी, तब पहुँच गई जब गोले को तीन-चौथाई भरा बनाया गया, जिसके परिणामस्वरूप रिएक्टर को कभी भी नियमित गोले का अंतिम आकार नहीं मिला। .

12 दिनों के बाद, बिजली को 200 डब्ल्यू तक बढ़ा दिया गया और स्थापना से उत्पन्न खतरनाक विकिरण के कारण बिजली में और वृद्धि को जोखिम भरा माना गया। रिएक्टर को शहर के बाहर आर्गोन प्रयोगशाला में ले जाया गया, जहां इसे फिर से जोड़ा गया और एक सुरक्षा कवच से सुसज्जित किया गया।

रिएक्टर को कैडमियम छड़ों का उपयोग करके मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया गया था जो अतिरिक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित करते थे और विशेष चैनलों में स्थित थे। इसके अलावा, दो आपातकालीन छड़ें और एक स्वचालित नियंत्रण छड़ प्रदान की गई।

पहले पायलट प्लांट ने प्लूटोनियम के उत्पादन की प्रक्रिया का प्रायोगिक अध्ययन करना संभव बना दिया, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि यह विधि परमाणु बम बनाने के लिए पर्याप्त मात्रा में इसका उत्पादन करने की वास्तविक संभावना प्रदान करती है। 1943 में, आर्गन नेशनल लेबोरेटरी में, प्रायोगिक अनुसंधान के लिए बिल्कुल वही रिएक्टर SR-2 बनाया गया था (चित्र 17.1), लेकिन एक घन के आकार में एक महत्वपूर्ण आकार के साथ, और 1944 में एक और रिएक्टर SR-3 बनाया गया था ( चित्र 17.2), जिसमें भारी पानी ने मॉडरेटर के रूप में कार्य किया, जिससे पिछले रिएक्टर की तुलना में रिएक्टर के आकार को काफी कम करना संभव हो गया।

शीतलन प्रणाली की कमी के कारण, रिएक्टर की अधिकतम सुरक्षित शक्ति 200 W थी, लेकिन कम समयबिजली को 100 किलोवाट तक बढ़ाया जा सकता है। रिएक्टर में कैडमियम से लेपित कांस्य से बनी पांच 5.6 मीटर लंबी नियंत्रण छड़ों का उपयोग किया गया। इनमें से तीन छड़ें आपातकालीन छड़ें थीं, एक छड़ मोटे समायोजन के लिए और दूसरी न्यूट्रॉन फ्लक्स और रिएक्टर शक्ति के बारीक समायोजन के लिए उपयोग की जाती थी।

1945 के अंत में, मॉस्को में, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज की प्रयोगशाला नंबर 2 के क्षेत्र में, एफ-1 भौतिक रिएक्टर के लिए एक इमारत का निर्माण शुरू हुआ, और 1946 की शुरुआत में, पहले का डिजाइन चेल्याबिंस्क-40 में औद्योगिक रिएक्टर और संबंधित प्लूटोनियम संयंत्र शुरू हुआ। दिसंबर 1946 में, आई.वी. के नेतृत्व में एफ-1 यूरेनियम-ग्रेफाइट अनुसंधान रिएक्टर में। कुरचटोव यूरोप में आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया करने वाले पहले व्यक्ति थे। एफ-1 रिएक्टर का प्रक्षेपण, जो अभी भी विज्ञान की सेवा करता है, ने आवश्यक परमाणु स्थिरांक को मापना, पहले औद्योगिक रिएक्टर के इष्टतम डिजाइन का चयन करना और विनियमन और विकिरण सुरक्षा के मुद्दों का अध्ययन करना संभव बना दिया।

बीसवीं शताब्दी के भौतिकी के इतिहास में यूरोप का पहला परमाणु रिएक्टर भी शामिल है, जिसे यूएसएसआर में बनाया गया था और आई.वी. द्वारा व्यक्तिगत रूप से परीक्षण किया गया था। दिसंबर 1946 में कुरचटोव। इसकी शक्ति पहले से ही 4000 किलोवाट तक पहुंच गई, जिससे प्राप्त अनुभव के आधार पर औद्योगिक रिएक्टर बनाना संभव हो गया। रिएक्टर स्वयं एक कंक्रीट के गड्ढे में स्थित था, जिसके तल पर ग्रेफाइट सलाखों की आठ परतें बिछाई गई थीं। उनके ऊपर छेद-सॉकेट वाली परतें बिछाई गईं, जिनमें यूरेनियम के ब्लॉक डाले गए। कैडमियम छड़ों के लिए तीन चैनल भी बनाए गए, जो प्रतिक्रिया और उसके आपातकालीन रोक का विनियमन प्रदान करते थे, और कई क्षैतिज चैनल भी बनाए गए थे विभिन्न आकारऔर उपकरणीकरण और प्रयोगात्मक प्रयोजनों के लिए आकार। कुल गणनाग्रेफाइट छड़ों की परतें बासठ तक थीं।

1947 में, इस रिएक्टर में प्लूटोनियम की पहली खुराक प्राप्त करना संभव था, जो प्रकृति में नहीं पाया जाता है, जो यूरेनियम की तरह, एक परमाणु ईंधन है, और बुनियादी अध्ययन के लिए पर्याप्त मात्रा में है। भौतिक विशेषताएंइसका मूल. प्लूटोनियम के उत्पादन के लिए यूएसएसआर में पहला औद्योगिक रिएक्टर जून 1948 में कुर्चटोव द्वारा लॉन्च किया गया था।

बीसवीं सदी के मध्य 40 के दशक में, लॉस अलामोस वैज्ञानिक प्रयोगशाला (यूएसए) को प्लूटोनियम ईंधन के साथ एक प्रायोगिक तेज़ रिएक्टर बनाने का काम सौंपा गया था, जो बिजली उत्पादन की संभावना को प्रदर्शित करता था। क्लेमेंटाइन नामक इस रिएक्टर में 2.5 लीटर प्लूटोनियम धातु की कोर मात्रा थी और इसे पारे से ठंडा किया गया था। रिएक्टर की असेंबली 1946 में शुरू हुई, नवंबर 1946 में गंभीरता हासिल की गई। पावर स्टार्ट-अप मार्च 1949 में हुआ। रिएक्टर 25 किलोवाट (थ) की शक्ति पर संचालित होता था।

मैनहट्टन प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में (बनाने की एक गुप्त योजना)। अमेरिकी बम) यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने का सारा काम प्रसिद्ध अमेरिकी भौतिक विज्ञानी ई. लॉरेंस की प्रयोगशाला को सौंपा गया था। जुलाई 1941 में अमेरिकी सरकार को अपनी रिपोर्ट में, लॉरेंस ने लिखा: “[यूरेनियम के] पृथक आइसोटोप के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया के दोहन के लिए एक नया और बेहद महत्वपूर्ण अवसर खुल गया है। जाहिरा तौर पर, यदि एक श्रृंखला प्रतिक्रिया प्राप्त की जा सकती है, तो इसे विशेष रूप से तत्व परमाणु क्रमांक 94 [प्लूटोनियम] का उत्पादन करने के लिए कुछ समय के लिए किया जा सकता है... यदि उपलब्ध हो... बड़ी मात्रा मेंइस तत्व में, संभवतः तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग करके एक श्रृंखला प्रतिक्रिया करना संभव होगा। ऐसी प्रतिक्रिया में, ऊर्जा विस्फोटक गति से जारी की जाएगी, और संबंधित प्रणाली को "सुपरबम" के रूप में वर्णित किया जा सकता है।

क्लेमेंटाइन रिएक्टर पहला तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर था और ईंधन के रूप में प्लूटोनियम-239 का उपयोग करने वाला पहला रिएक्टर भी था। 15 सेमी की ऊंचाई और 15 सेमी के व्यास वाले सिलेंडर के रूप में सक्रिय क्षेत्र में स्टील के खोल में ऊर्ध्वाधर ईंधन छड़ें शामिल थीं। स्वाभाविक रूप से, कोई मॉडरेटर नहीं था। धातु यूरेनियम और स्टील परावर्तक के रूप में कार्य करते थे। धीमी न्यूट्रॉन को पकड़ने के लिए पारा शीतलक में नगण्य क्रॉस सेक्शन था। रिएक्टर को छड़ों द्वारा नियंत्रित किया जाता था जो परावर्तक से कुछ यूरेनियम को हटा देता था, क्योंकि थर्मल रिएक्टरों में उपयोग किया जाने वाला बोरॉन या कैडमियम तेज़ रिएक्टरों के लिए उपयुक्त नहीं है।

आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) में, वर्णित अध्ययनों से स्वतंत्र रूप से, एक प्रयोगात्मक फास्ट न्यूट्रॉन ब्रीडर रिएक्टर ईबीआर -1 बनाने के लिए काम किया गया था। मुख्य लक्ष्ययह परियोजना बिजली इकाई के रूप में फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के साथ परमाणु ऊर्जा संयंत्र की अवधारणा का परीक्षण थी। रिएक्टर का निर्माण 1951 में शुरू हुआ, और अगस्त 1951 में गंभीरता हासिल की गई। दिसंबर 1951 में, पहली बार परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया गया। विद्युत धारा 200 किलोवाट (ई) की रिएक्टर शक्ति के साथ। रिएक्टर के ईंधन तत्व स्टेनलेस स्टील ट्यूब थे जिनमें अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम धातु थी; इसके माध्यम से सोडियम और पोटेशियम के एक मिश्र धातु को पंप करके कोर को ठंडा किया गया था (चित्र 17.3)। परावर्तक में दो भाग शामिल थे: कोर के चारों ओर प्राकृतिक यूरेनियम धातु की कई छड़ें, और एक ही सामग्री के कई पच्चर के आकार के ब्लॉक। रिएक्टर को बाहरी परावर्तक के अंदर और बाहर यूरेनियम धातु की छड़ें डालकर नियंत्रित किया गया था।

रिएक्टर ने एक साथ तेज़ न्यूट्रॉन के प्रभाव में विखंडन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा उत्पन्न की और विखंडनीय सामग्री को पुन: उत्पन्न किया। कड़ाई से बोलते हुए, एक ब्रीडर रिएक्टर को उसी विखंडनीय सामग्री का उपयोग करना चाहिए जो वह पैदा करता है, उदाहरण के लिए द्वितीयक ईंधन सामग्री (प्लूटोनियम) के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक के रूप में यूरेनियम -238 के साथ रिएक्टरों में प्लूटोनियम -239। हालाँकि, यूरेनियम-235 का उपयोग अब कई तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों में विखंडनीय सामग्री के रूप में किया जाता है। तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों में, शीतलक में कम द्रव्यमान संख्या वाले तत्व नहीं होने चाहिए, क्योंकि वे न्यूट्रॉन को धीमा कर देंगे। एक छोटे कोर से गहन गर्मी हटाने के लिए असाधारण उच्च गर्मी हटाने वाले गुणों वाले शीतलक की आवश्यकता होती है।

केवल एक पदार्थ - तरल सोडियम - इन शर्तों को पूरा करता है।

कुछ समय तक संचालन के बाद ईबीआर-1 रिएक्टर रिफ्लेक्टर की ईंधन सामग्री के विश्लेषण से पता चला कि प्राप्त प्रजनन कारक, यानी। उत्पादित प्लूटोनियम-239 की मात्रा और उपभोग की गई यूरेनियम-235 की मात्रा का अनुपात 100% से थोड़ा अधिक है। चूँकि रिएक्टर में स्थितियाँ आदर्श नहीं थीं, इसलिए यह माना गया कि प्लूटोनियम-239 का प्रजनन व्यावहारिक रूप से लाभदायक होना चाहिए। इसकी पुष्टि यूके में एक बहुत कम शक्ति (2 डब्ल्यू) तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर पर प्रयोगों द्वारा की गई, जिसमें प्लूटोनियम -239 ईंधन के रूप में काम करता था। यह पाया गया कि विभाजित होने वाले प्रत्येक प्लूटोनियम नाभिक के लिए, लगभग दो नवगठित थे। इस प्रकार, प्रजनन के दौरान लाभ काफी महत्वपूर्ण है। अंततः, ऐसे रिएक्टरों का होना चाहिए मुख्य भूमिकापरमाणु ऊर्जा विकास कार्यक्रम में.

परमाणु रिएक्टरों का एक काम है: नियंत्रित प्रतिक्रिया में परमाणुओं को विभाजित करना और जारी ऊर्जा का उपयोग उत्पन्न करना विद्युत शक्ति. कई वर्षों तक, रिएक्टरों को चमत्कार और खतरे दोनों के रूप में देखा जाता था।

जब 1956 में शिपिंगपोर्ट, पेंसिल्वेनिया में पहला वाणिज्यिक अमेरिकी रिएक्टर ऑनलाइन आया, तो प्रौद्योगिकी को भविष्य के ऊर्जा स्रोत के रूप में सराहा गया, और कुछ का मानना ​​​​था कि रिएक्टरों से बिजली पैदा करना बहुत सस्ता हो जाएगा। वर्तमान में, दुनिया भर में 442 का निर्माण किया गया है। परमाणु भट्टीइनमें से लगभग एक चौथाई रिएक्टर संयुक्त राज्य अमेरिका में हैं। विश्व अपनी 14 प्रतिशत बिजली का उत्पादन करने वाले परमाणु रिएक्टरों पर निर्भर हो गया है। भविष्यवादियों ने परमाणु कारों के बारे में भी कल्पना की थी।

जब 1979 में पेंसिल्वेनिया में थ्री माइल आइलैंड पावर प्लांट के यूनिट 2 रिएक्टर में शीतलन प्रणाली की विफलता और इसके रेडियोधर्मी ईंधन के आंशिक रूप से पिघलने का अनुभव हुआ, तो रिएक्टरों के बारे में गर्म भावनाएं मौलिक रूप से बदल गईं। भले ही नष्ट किया गया रिएक्टर समाहित था और कोई गंभीर विकिरण उत्सर्जित नहीं हुआ था, कई लोगों ने रिएक्टरों को बहुत जटिल और कमजोर मानना ​​​​शुरू कर दिया, जिनमें संभावित क्षमताएं थीं। विनाशकारी परिणाम. लोग चिंतित भी थे रेडियोधर्मी कचरेरिएक्टरों से. परिणामस्वरूप, संयुक्त राज्य अमेरिका में नए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण रुक गया है। जब इससे भी गंभीर दुर्घटना घटी चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र 1986 में सोवियत संघ में परमाणु ऊर्जा ख़त्म होती दिख रही थी।

लेकिन 2000 के दशक की शुरुआत में, ऊर्जा की बढ़ती मांग और जीवाश्म ईंधन की घटती आपूर्ति के साथ-साथ कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के परिणामस्वरूप जलवायु परिवर्तन के बारे में बढ़ती चिंताओं के कारण परमाणु रिएक्टरों ने वापसी करना शुरू कर दिया।

लेकिन मार्च 2011 में एक और संकट आया - इस बार जापान में फुकुशिमा 1 परमाणु ऊर्जा संयंत्र भूकंप से बुरी तरह क्षतिग्रस्त हो गया।

परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग

सीधे शब्दों में कहें तो, एक परमाणु रिएक्टर परमाणुओं को विभाजित करता है और ऊर्जा छोड़ता है जो उनके हिस्सों को एक साथ रखता है।

अगर आप फिजिक्स भूल गए हैं हाई स्कूल, हम आपको याद दिलाएंगे कैसे परमाणु विखंडनकाम करता है. परमाणु छोटे जैसे होते हैं सौर मंडल, जिसमें सूर्य जैसा कोर और उसके चारों ओर परिक्रमा करने वाले ग्रहों जैसे इलेक्ट्रॉन हैं। नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नामक कणों से बना होता है, जो एक साथ बंधे होते हैं। कोर के तत्वों को बांधने वाली ताकत की कल्पना करना भी मुश्किल है। यह गुरुत्वाकर्षण बल से कई अरब गुना अधिक शक्तिशाली है। इस विशाल बल के बावजूद, एक नाभिक को विभाजित करना संभव है - उस पर न्यूट्रॉन की शूटिंग करके। जब ऐसा किया जाएगा, तो बहुत सारी ऊर्जा मुक्त होगी। जब परमाणु क्षय होते हैं, तो उनके कण पास के परमाणुओं से टकराते हैं, उन्हें विभाजित करते हैं, और बदले में, वे अगले, और अगले, और अगले होते हैं। वहाँ एक तथाकथित है श्रृंखला अभिक्रिया.

यूरेनियम, बड़े परमाणुओं वाला एक तत्व, विखंडन प्रक्रिया के लिए आदर्श है क्योंकि इसके नाभिक के कणों को बांधने वाला बल अन्य तत्वों की तुलना में अपेक्षाकृत कमजोर है। परमाणु रिएक्टर एक विशिष्ट आइसोटोप का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है यूदौड़ा-235 . यूरेनियम-235 प्रकृति में दुर्लभ है, यूरेनियम खदानों के अयस्क में केवल 0.7% यूरेनियम-235 होता है। इसीलिए रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है समृद्धयूघाव, जो गैस प्रसार प्रक्रिया के माध्यम से यूरेनियम -235 को अलग और केंद्रित करके बनाया गया है।

में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रक्रिया बनाई जा सकती है परमाणु बम, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान जापानी शहरों हिरोशिमा और नागासाकी पर गिराए गए बमों के समान। लेकिन एक परमाणु रिएक्टर में, श्रृंखला प्रतिक्रिया को कैडमियम, हेफ़नियम या बोरान जैसी सामग्रियों से बनी नियंत्रण छड़ें डालकर नियंत्रित किया जाता है जो कुछ न्यूट्रॉन को अवशोषित करते हैं। यह अभी भी विखंडन प्रक्रिया को पानी को लगभग 270 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने और इसे भाप में बदलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी करने की अनुमति देता है, जिसका उपयोग बिजली संयंत्र के टर्बाइनों को घुमाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। मूल रूप से, इस मामले में, एक नियंत्रित परमाणु बम बिजली बनाने के लिए कोयले के बजाय काम करता है, सिवाय इसके कि पानी को उबालने की ऊर्जा कार्बन जलाने के बजाय परमाणुओं को विभाजित करने से आती है।

परमाणु रिएक्टर घटक

अनेक हैं विभिन्न प्रकारपरमाणु रिएक्टर, लेकिन उन सभी में कुछ न कुछ है सामान्य विशेषताएँ. उन सभी में रेडियोधर्मी ईंधन छर्रों की आपूर्ति होती है - आमतौर पर यूरेनियम ऑक्साइड - जो ईंधन की छड़ें बनाने के लिए ट्यूबों में व्यवस्थित होते हैं सक्रिय क्षेत्रईरिएक्टर.

रिएक्टर में पहले उल्लेखित भी है प्रबंधकोंईछड़और- कैडमियम, हेफ़नियम या बोरॉन जैसे न्यूट्रॉन-अवशोषित पदार्थ से बना होता है, जिसे किसी प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने या रोकने के लिए डाला जाता है।

रिएक्टर भी है मध्यस्थ, एक पदार्थ जो न्यूट्रॉन को धीमा करता है और विखंडन प्रक्रिया को नियंत्रित करने में मदद करता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में अधिकांश रिएक्टर साधारण पानी का उपयोग करते हैं, लेकिन अन्य देशों में रिएक्टर कभी-कभी ग्रेफाइट, या का उपयोग करते हैं भारीबहुत खूबपानीपर, जिसमें हाइड्रोजन को ड्यूटेरियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन का एक आइसोटोप है। सिस्टम का एक और महत्वपूर्ण हिस्सा है ठंडाओहतरलबी, यथाविधि, सादा पानी, जो टरबाइन को घुमाने के लिए भाप बनाने के लिए रिएक्टर से गर्मी को अवशोषित और स्थानांतरित करता है और रिएक्टर क्षेत्र को ठंडा करता है ताकि यह उस तापमान तक न पहुंचे जिस पर यूरेनियम पिघल जाएगा (लगभग 3815 डिग्री सेल्सियस)।

अंत में, रिएक्टर को बंद कर दिया गया है गोलेपर, एक बड़ी, भारी संरचना, आमतौर पर कई मीटर मोटी, स्टील और कंक्रीट से बनी होती है जो रेडियोधर्मी गैसों और तरल पदार्थों को अंदर रखती है जहां वे किसी को नुकसान नहीं पहुंचा सकते।

एक संख्या है विभिन्न डिज़ाइनरिएक्टर उपयोग में हैं, लेकिन सबसे आम में से एक है दबावयुक्त जल विद्युत रिएक्टर (VVER). ऐसे रिएक्टर में, पानी को कोर के संपर्क में लाया जाता है और फिर वहां इतने दबाव में रखा जाता है कि वह भाप में नहीं बदल सकता। यह पानी फिर भाप जनरेटर में बिना दबाव वाले पानी के संपर्क में आता है, जो भाप में बदल जाता है, जो टरबाइनों को घुमाता है। एक डिज़ाइन भी है उच्च शक्ति चैनल-प्रकार रिएक्टर (आरबीएमके)एक जल सर्किट के साथ और तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरदो सोडियम और एक जल सर्किट के साथ।

परमाणु रिएक्टर कितना सुरक्षित है?

इस प्रश्न का उत्तर देना काफी कठिन है और यह इस पर निर्भर करता है कि आप किससे पूछते हैं और आप "सुरक्षित" को कैसे परिभाषित करते हैं। क्या आप रिएक्टरों में उत्पन्न विकिरण या रेडियोधर्मी कचरे के बारे में चिंतित हैं? या क्या आप किसी भयावह दुर्घटना की आशंका से अधिक चिंतित हैं? परमाणु ऊर्जा के लाभ के लिए आप किस स्तर के जोखिम को स्वीकार्य व्यापार-बंद मानते हैं? और आप सरकार और परमाणु ऊर्जा पर किस हद तक भरोसा करते हैं?

"विकिरण" एक मजबूत तर्क है, मुख्यतः क्योंकि हम सभी जानते हैं कि विकिरण की बड़ी मात्रा, उदाहरण के लिए किसी विस्फोट से परमाणु बम, कई हजारों लोगों की जान ले सकता है।

हालाँकि, परमाणु ऊर्जा के समर्थकों का कहना है कि हम सभी नियमित रूप से विभिन्न स्रोतों से विकिरण के संपर्क में आते हैं ब्रह्मांडीय किरणेंऔर पृथ्वी द्वारा उत्सर्जित प्राकृतिक विकिरण। औसत वार्षिक विकिरण खुराक लगभग 6.2 मिलीसीवर्ट (mSv) है, जो कि इसकी आधी है प्राकृतिक स्रोत, और आधा कृत्रिम स्रोतों से, छाती के एक्स-रे, स्मोक डिटेक्टर और चमकदार घड़ी डायल से लेकर। परमाणु रिएक्टरों से हमें कितना विकिरण प्राप्त होता है? हमारे सामान्य वार्षिक एक्सपोज़र के एक प्रतिशत का केवल एक छोटा सा अंश 0.0001 mSv है।

जबकि सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्र अनिवार्य रूप से रिसाव करते हैं छोटी मात्राविकिरण, नियामक आयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्र संचालकों को सख्त आवश्यकताओं के अधीन रखता है। वे संयंत्र के आसपास रहने वाले लोगों को प्रति वर्ष 1 mSv से अधिक विकिरण के संपर्क में नहीं ला सकते हैं, और संयंत्र में श्रमिकों के लिए प्रति वर्ष 50 mSv की सीमा होती है। यह बहुत कुछ लग सकता है, लेकिन परमाणु नियामक आयोग के अनुसार, इस बात का कोई चिकित्सीय प्रमाण नहीं है कि 100 mSv से कम की वार्षिक विकिरण खुराक मानव स्वास्थ्य के लिए कोई खतरा पैदा करती है।

लेकिन यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि हर कोई विकिरण जोखिमों के इस आत्मसंतुष्ट मूल्यांकन से सहमत नहीं है। उदाहरण के लिए, परमाणु उद्योग के लंबे समय से आलोचक रहे फिजिशियन फॉर सोशल रिस्पॉन्सिबिलिटी ने जर्मन परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के आसपास रहने वाले बच्चों का अध्ययन किया। अध्ययन में पाया गया कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से दूर रहने वाले लोगों की तुलना में संयंत्रों के 5 किमी के भीतर रहने वाले लोगों में ल्यूकेमिया होने का खतरा दोगुना था।

परमाणु रिएक्टर अपशिष्ट

परमाणु ऊर्जा को इसके समर्थकों द्वारा "स्वच्छ" ऊर्जा के रूप में प्रचारित किया जाता है क्योंकि कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों की तुलना में रिएक्टर वायुमंडल में बड़ी मात्रा में ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन नहीं करता है। लेकिन आलोचक कुछ और ही इशारा करते हैं पर्यावरणीय समस्या- पुनर्चक्रण परमाणु कचरा. रिएक्टरों से खर्च किया गया कुछ ईंधन अभी भी रेडियोधर्मिता जारी करता है। अन्य अनावश्यक सामग्री जिसे बचाया जाना चाहिए वह है रेडियोधर्मी कचरे उच्च स्तर , खर्च किए गए ईंधन के पुनर्संसाधन से प्राप्त एक तरल अवशेष, जिसमें कुछ यूरेनियम रहता है। अभी, इस कचरे का अधिकांश भाग स्थानीय स्तर पर संग्रहीत किया जाता है नाभिकीय ऊर्जा यंत्रपानी के तालाबों में जो खर्च किए गए ईंधन द्वारा उत्पन्न शेष गर्मी को अवशोषित करते हैं और श्रमिकों को विकिरण जोखिम से बचाने में मदद करते हैं

खर्च के साथ समस्याओं में से एक परमाणु ईंधनयह है कि इसे विखंडन द्वारा बदल दिया गया है, जब बड़े यूरेनियम परमाणु विभाजित होते हैं, तो वे उपोत्पाद बनाते हैं - सीज़ियम-137 और स्ट्रोंटियम-90 जैसे कई प्रकाश तत्वों के रेडियोधर्मी आइसोटोप। विखंडन उत्पाद. वे गर्म और बहुत रेडियोधर्मी हैं, लेकिन अंततः, 30 वर्षों की अवधि में, वे कम हो जाते हैं खतरनाक रूप. यह काल उनके लिए कहा गया है एनअवधिओमहाफ लाइफ. अन्य रेडियोधर्मी तत्वों का आधा जीवन अलग-अलग होगा। इसके अलावा, कुछ यूरेनियम परमाणु भी न्यूट्रॉन पर कब्जा कर लेते हैं, जिससे प्लूटोनियम जैसे भारी तत्व बनते हैं। ये ट्रांसयूरेनियम तत्व विखंडन उत्पादों जितनी अधिक गर्मी या मर्मज्ञ विकिरण पैदा नहीं करते हैं, लेकिन इन्हें क्षय होने में अधिक समय लगता है। उदाहरण के लिए, प्लूटोनियम-239 का आधा जीवन 24,000 वर्ष है।

इन रेडियोधर्मीईबरबाद करनाएस उच्च स्तररिएक्टरों से निकलने वाले पदार्थ मनुष्यों और अन्य जीवन रूपों के लिए खतरनाक हैं क्योंकि वे भारी मात्रा में गैस छोड़ सकते हैं। घातक खुराककम एक्सपोज़र से भी विकिरण। उदाहरण के लिए, किसी रिएक्टर से बचा हुआ ईंधन निकालने के दस साल बाद, वे प्रति घंटे 200 गुना अधिक रेडियोधर्मिता उत्सर्जित कर रहे हैं, जितना किसी व्यक्ति को मारने में लगता है। और यदि कचरा समाप्त हो जाता है भूजलया नदियों में, वे गिर सकते हैं खाद्य श्रृंखलाऔर बड़ी संख्या में लोगों को ख़तरे में डाल दिया.

क्योंकि कचरा इतना खतरनाक है, बहुत से लोग मुश्किल स्थिति में हैं। 60,000 टन कचरा पास के परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में स्थित है बड़े शहर. लेकिन कचरे को रखने के लिए सुरक्षित जगह ढूंढना आसान नहीं है।

परमाणु रिएक्टर में क्या गलत हो सकता है?

सरकारी नियामकों द्वारा अपने अनुभव को देखते हुए, इंजीनियरों ने इष्टतम सुरक्षा के लिए रिएक्टरों को डिजाइन करने में वर्षों में काफी समय बिताया है। बात बस इतनी है कि वे टूटते नहीं हैं, ठीक से काम करते हैं, और अगर कुछ योजना के अनुसार नहीं होता है तो उनके पास बैकअप सुरक्षा उपाय होते हैं। परिणामस्वरूप, साल-दर-साल, हवाई यात्रा की तुलना में परमाणु संयंत्र काफी सुरक्षित प्रतीत होते हैं, जिससे नियमित रूप से दुनिया भर में प्रति वर्ष 500 से 1,100 लोगों की मौत हो जाती है।

हालाँकि, परमाणु रिएक्टरों को बड़ी खराबी का सामना करना पड़ता है। अंतर्राष्ट्रीय परमाणु घटना पैमाने पर, जो रिएक्टर दुर्घटनाओं को 1 से 7 तक दर देता है, 1957 के बाद से पाँच दुर्घटनाएँ हुई हैं जिनकी दर 5 से 7 है।

सबसे बुरा सपना शीतलन प्रणाली की विफलता है, जिसके कारण ईंधन अधिक गर्म हो जाता है। ईंधन तरल में बदल जाता है और फिर कंटेनर से जलकर बाहर निकल जाता है रेडियोधर्मी विकिरण. 1979 में, थ्री माइल आइलैंड परमाणु ऊर्जा संयंत्र (यूएसए) की यूनिट 2 इस परिदृश्य के कगार पर थी। सौभाग्य से, एक अच्छी तरह से डिजाइन की गई रोकथाम प्रणाली विकिरण को बाहर निकलने से रोकने के लिए काफी मजबूत थी।

यूएसएसआर कम भाग्यशाली था। अप्रैल 1986 में चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र की चौथी बिजली इकाई में एक गंभीर परमाणु दुर्घटना हुई। यह सिस्टम की विफलताओं, डिज़ाइन की खामियों और खराब प्रशिक्षित कर्मियों के संयोजन के कारण हुआ था। एक नियमित परीक्षण के दौरान, प्रतिक्रिया अचानक तेज हो गई और नियंत्रण छड़ें जाम हो गईं, जिससे आपातकालीन शटडाउन रोक दिया गया। भाप के अचानक निर्माण के कारण दो थर्मल विस्फोट हुए, जिससे रिएक्टर का ग्रेफाइट मॉडरेटर हवा में उड़ गया। रिएक्टर की ईंधन छड़ों को ठंडा करने के लिए किसी भी चीज़ के अभाव में, वे अत्यधिक गरम होने लगीं और पूरी तरह ढहने लगीं, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन ने तरल रूप धारण कर लिया। कई स्टेशन कर्मचारी और दुर्घटना परिसमापक की मृत्यु हो गई। बड़ी मात्राविकिरण 323,749 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में फैला। लेकिन विकिरण से होने वाली मौतों की संख्या अभी भी स्पष्ट नहीं है विश्व संगठनस्वास्थ्य अधिकारियों का कहना है कि इसके कारण 9,000 कैंसर मौतें हो सकती हैं।

परमाणु रिएक्टर निर्माता किसके आधार पर गारंटी प्रदान करते हैं? संभाव्य मूल्यांकनई, जिसमें वे किसी घटना के संभावित नुकसान को उसके वास्तव में घटित होने की संभावना के साथ संतुलित करने का प्रयास करते हैं। लेकिन कुछ आलोचकों का कहना है कि उन्हें दुर्लभ, अप्रत्याशित लेकिन अत्यधिक खतरनाक घटनाओं के लिए तैयार रहना चाहिए। इसका एक उदाहरण मार्च 2011 में जापान के फुकुशिमा 1 परमाणु ऊर्जा संयंत्र में हुई दुर्घटना है। कथित तौर पर स्टेशन को झेलने के लिए डिज़ाइन किया गया था तेज़ भूकंप, लेकिन 9.0 तीव्रता के भूकंप जितना विनाशकारी नहीं, जिसने 5.4-मीटर की लहर का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए गए बांधों पर 14-मीटर सुनामी लहर उठाई। सुनामी के हमले ने बैकअप डीजल जनरेटरों को नष्ट कर दिया, जिनका उद्देश्य बिजली बंद होने की स्थिति में संयंत्र के छह रिएक्टरों की शीतलन प्रणाली को बिजली देना था, इसलिए फुकुशिमा रिएक्टरों की नियंत्रण छड़ों का विखंडन बंद होने के बाद भी, अभी भी गर्म ईंधन ने तापमान बनाए रखा नष्ट हुए रिएक्टरों के अंदर खतरनाक तरीके से बढ़ना।

जापानी अधिकारियों ने अंतिम उपाय का सहारा लिया - रिएक्टरों में भारी मात्रा में पानी भर दिया समुद्र का पानीबोरिक एसिड के साथ, जो एक आपदा को रोकने में सक्षम था, लेकिन रिएक्टर उपकरण को नष्ट कर दिया। आख़िरकार, दमकल गाड़ियों और नौकाओं की मदद से, जापानी पंप करने में सक्षम हुए ताजा पानीरिएक्टरों में. लेकिन उस समय तक, निगरानी ने पहले ही विकिरण के खतरनाक स्तर को दिखा दिया था आसपास की भूमिऔर पानी. परमाणु ऊर्जा संयंत्र से 40 किमी दूर एक गाँव में, रेडियोधर्मी तत्व सीज़ियम-137 चेरनोबिल आपदा के बाद की तुलना में बहुत अधिक स्तर पर पाया गया, जिससे क्षेत्र में मानव निवास की संभावना पर संदेह पैदा हो गया।