👩🏻‍🚀 🥊 🌝 खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण के लिए आधुनिक पद्धति के बारे में ♾ 😵 🍦

इस लेख में मैं खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण के लिए वर्तमान में अग्रणी तकनीक के साथ पाठक को परिचित करने का प्रयास करूंगा - तथाकथित "सूखा" भंडारण। और निश्चित रूप से, यह साबित करने के लिए कि खर्च किए गए परमाणु ईंधन का भंडारण "अपशिष्ट डंप" क्यों नहीं है और "परमाणु भंडार" नहीं है।

प्रस्तावना

फिलहाल, परमाणु ऊर्जा की दुनिया में ऐसी स्थिति विकसित हो गई है, जिसकी उम्मीद शायद ही 30-40 साल पहले थी।

"शांतिपूर्ण परमाणु" के निर्माता पर्याप्त मात्रा में ईंधन का उपयोग करके न केवल बड़ी मात्रा में गर्मी प्राप्त करने में विश्वास करते थे, बल्कि "हाइलाइट" भी ब्रीडर रिएक्टरों में इस बहुत ईंधन का उत्पादन करने की संभावना थी, या आगे फिर से शामिल होने के लिए खर्च किए गए परमाणु ईंधन से उपयोगी ईंधन उत्पादों को अलग करना। उन्हें परमाणु ईंधन चक्र में। कुछ भी नहीं के लिए, दुनिया की पहली बिजली (इसे पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के साथ भ्रमित न करें , जो पावर ग्रिड से जुड़ा था) केवल एक तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग करके प्राप्त किया गया था, एक जो न केवल बिजली पैदा कर सकता है, बल्कि बाद के डाउनलोड के लिए ईंधन भी दे सकता है।

उपयोग के लिए मापदंडों के संदर्भ में उपयुक्त पहली बिजली, 20 दिसंबर, 1951 को प्राप्त हुई थी। EBR-1 रिएक्टर 4 200-वाट प्रकाश बल्ब संचालित करता है।

लेकिन, दुर्भाग्यवश, वास्तविकता में, सब कुछ उतना ही नहीं था जितना सिद्धांत में। हमारे EBR-1 को कुछ समस्याओं का सामना करना पड़ा , और परमाणु उद्योग के विकास ने बड़े पैमाने पर तेजी से रिएक्टरों के विषय को छोड़ दिया है, जिससे थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों को रास्ता मिल गया है।

उपयोगी विखंडन उत्पादों को निकालने और अवशिष्ट गतिविधि को कम करने के लिए खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पुनर्संसाधन को भी एक कठिन भाग्य का सामना करना पड़ा।

आर्थिक दृष्टिकोण से, पुनर्संसाधन केवल बड़ी मात्रा में फायदेमंद है, और यह भी कि तकनीकी प्रक्रिया की जटिलता और परमाणु सामग्री के नियंत्रण के मुद्दों के कारण, केवल कुछ ही देश अंततः इसकी अनुमति दे सकते हैं।

कुल 2940 टन / वर्ष का उत्पादन होता है, और इस तथ्य के बावजूद कि सभी ऑपरेटिंग रिएक्टरों से लगभग 10,000 टन / वर्ष उतरा जाता है।

खर्च किए गए ईंधन संचय की बढ़ती मात्रा को देखते हुए, कई (लगभग सभी) देशों में परमाणु ऊर्जा का उपयोग करते हुए, सवाल जल्दी से उठता है कि खर्च किए गए परमाणु ईंधन को कैसे संभालना और निपटाना है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, खर्च किए गए परमाणु ईंधन की मात्रा, जो अस्थायी भंडारण के अधीन है, लगातार बढ़ रही है (आईएईए )।

फिलहाल, परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने वाले सभी देशों को पारंपरिक रूप से तीन शिविरों में विभाजित किया गया है:

एमओएक्स ईंधन के निर्माण के लिए विखंडन उत्पादों का उपयोग करने के उद्देश्य से एसएनएफ को पूरी तरह से या आंशिक रूप से पुनर्खरीद करने वाले देश।
जिन देशों ने अंततः अपने एसएनएफ को दफनाने की इच्छा व्यक्त की, और अंतिम निपटान के लिए परियोजनाओं के विकास में सक्रिय रूप से शामिल हैं।
एसएनएफ हैंडलिंग के मुद्दे के अंतिम प्रस्ताव को स्थगित करने वाले देश बाद में ("प्रतीक्षा करें और देखें")।

और अंतिम देश, निश्चित रूप से, एक पूर्ण भीड़ हैं। एसएनएफ के भंडारण से जुड़ी समस्याएं हर साल अधिक वैश्विक होती जा रही हैं। भले ही देश परमाणु उद्योग के विकास के लिए आगे की योजनाओं को छोड़ दे, लेकिन खर्च किए गए परमाणु ईंधन के सुरक्षित प्रबंधन को सुनिश्चित करने का मुद्दा कम से कम कई दशकों तक प्रासंगिक रहेगा।

थोड़ा सा इतिहास

प्रारंभ में, खर्च किए गए ईंधन भंडारण सुविधाओं का अधिकांश हिस्सा तथाकथित गीले प्रकार का था। लेकिन उनकी कमियों को ध्यान में रखते हुए, साथ ही साथ इंजीनियरिंग की प्रगति, धीरे-धीरे, पिछली सदी के 80 के दशक से शुरू होकर, "सूखा" भंडारण दिखाई देने लगा।

उनके पास महत्वपूर्ण लाभ हैं, जो संपूर्ण प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक प्रेरणा के रूप में कार्य करते हैं:

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मूल रूप से, एसएनएफ शुष्क भंडारण प्रौद्योगिकियों के निम्नलिखित प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: कंटेनर भंडारण प्रौद्योगिकी और मॉड्यूलर भंडारण प्रौद्योगिकी। मैं कंटेनर भंडारण पर ध्यान केन्द्रित करूंगा।

कंटेनर भंडारण का इतिहास संभवतः 1986 में शुरू होता है, जब अमेरिकी परमाणु नियामक ने वर्जीनिया के सर्री परमाणु ऊर्जा संयंत्र में एक सूखी एसएनएफ कंटेनर भंडारण सुविधा संचालित करने के लिए लाइसेंस जारी किया था।

खर्च किए गए परमाणु ईंधन के कंटेनर भंडारण का सामान्य सिद्धांत यह है कि हमारे खर्च किए गए ईंधन को निष्क्रिय गैस, आमतौर पर हीलियम से भरे सीलबंद धातु टोकरियों में संग्रहित किया जाता है, और बास्केट स्वयं सुरक्षात्मक कंटेनर के कंटेनर में स्थित होते हैं। कंटेनर बॉडी का मजबूत निर्माण विकिरण सुरक्षा के रूप में कार्य करता है और धातु की टोकरी को नुकसान से बचाता है। कंटेनर की तरह हो सकता हैठोस और धातु । आस-पास की हवा के प्राकृतिक संवहन के कारण हीट सिंक बाहर किया जाता है।

संचालन पहले एनपीपी साइट पर किए जाते हैं, और फिर ईंधन कंटेनर (ईंधन असेंबलियों की संख्या रिएक्टर और कंटेनर डिजाइन के प्रकार पर निर्भर करती है) को भंडारण स्थल पर भेजा जाता है।

परिवहन या तो एक ऊर्ध्वाधर कन्वेयर (यदि भंडारण साइट पर है), या सड़क या विशेष ट्रेन द्वारा किया जाता है , तो सार्वजनिक राजमार्ग पर यात्रा करके।

टोकरी को खर्च किए गए ईंधन असेंबलियों के साथ लोड किया जाता है, फिर टोकरी को वेल्डेड किया जाता है, सुखाया जाता है और हीलियम से भरा जाता है और कंक्रीट कंटेनर में लोड किया जाता है।

वर्तमान में, यह एकल-उद्देश्य प्रणाली कंटेनर, दोहरे उद्देश्य प्रणाली कंटेनर और बहु-उद्देश्य प्रणाली कंटेनर के बीच अंतर करने के लिए प्रथागत है। अंतर उन ऑपरेशनों की संख्या में है जिनके लिए इस कंटेनर का उपयोग किया जा सकता है: भंडारण, परिवहन, दीर्घकालिक दफन।

मैं VVER 1000 SFAs के लिए एक कंटेनर के उदाहरण का उपयोग करके खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण के लिए एक धातु कंटेनर का एक सामान्य दृश्य प्रस्तुत करूंगा।

एसएफए को इसमें लोड करने के लिए एक ही टोकरी (आप हेक्सागोनल कवर जिसमें एसएफए रखा गया है) देख सकते हैं।
न्यूट्रॉन अवशोषक (स्टील या एल्यूमीनियम की छड़ें बोरान के साथ डोप की गई) स्थापित करने के लिए चैनल। वे सेट किए गए हैं ताकि सिस्टम उप-राजनीतिक है, अर्थात, विखंडन की श्रृंखला प्रतिक्रिया की कोई संभावना नहीं है।
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एसएनएफ के साथ कंटेनरों पर तापमान नियंत्रण सेंसर स्थापित होते हैं, और कंटेनर स्वयं भंडारण स्थल पर एक नियमित स्थान पर स्थापित होते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां तक कि कंटेनरों के बीच का चरण भी विशेष रूप से स्थापित है। यह कर्मियों की परमाणु और विकिरण सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।

साइटें सबस्टेशन हैं, और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की साइटों से अलग स्थित हैं। विशेष परिवहन कंटेनरों में वहां ईंधन पहुंचाया जाता है ।

इसलिए हमारा ईंधन कई दशकों (50 से 100 तक) के लायक है, इसके भाग्य का इंतजार (चाहे यह प्रसंस्करण या निपटान होगा, प्रत्येक देश खुद तय करेगा)।

सुरक्षा सॉफ्टवेयर

IAEA मानकों के अनुसार, SNF भंडारण सुविधा एक परमाणु सुविधा है। तदनुसार, सुरक्षा आवश्यकताएं परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की सुरक्षा आवश्यकताओं के लगभग समान हैं।

कंटेनर डिजाइन करते समय, आपातकालीन गणना सामान्य ऑपरेशन और दुर्घटनाओं के लिए थर्मल परिस्थितियों की गणना, आपात स्थिति (9 मीटर की ऊंचाई से एक परिवहन कंटेनर की गिरावट) के लिए की जाती है। बेशक, न्यूट्रॉन-भौतिक गणनाओं पर बहुत ध्यान दिया जाता है ताकि उप-संरक्षण और जैविक सुरक्षा की गणना सुनिश्चित की जा सके।

कंटेनर 9 मीटर की ऊंचाई से गिर रहा है (सिर्फ एक परीक्षण)।

इंजीनियरिंग गणना कार्यक्रमों के विकास के साथ, विभिन्न सुरक्षा विश्लेषणों की मात्रा लगातार बढ़ रही है। एक अलग बिंदु प्रयोगशाला परीक्षण और क्षेत्र परीक्षण हैं।

कंटेनरों के समूह पर बोइंग 767 के पतन का अनुकरण।

इस स्तर पर, 100 से अधिक वर्षों के लिए कंटेनरों के संसाधन को सही ठहराने के लिए दीर्घकालिक भंडारण के दौरान ईंधन की विशेषताओं का निर्धारण करने के लिए अध्ययन चल रहा है। रिएक्टर पूल में या MOX ईंधन के लिए छोटे होल्डिंग समय के साथ SFAs को उतारने में सक्षम होने के लिए कंटेनरों को सामग्री और ज्यामिति का उपयोग करके बनाया गया है । परिवहन कंटेनरों को रेलवे, वाहन और यहां तक कि हवाई जहाज के लिए डिज़ाइन किया गया है ।

नतीजतन, कोई यह नोटिस कर सकता है कि एसएनएफ कंटेनर भंडारण सुविधा एक इंजीनियरिंग परियोजना है जो इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से कठिन है, और कंटेनर स्वयं इंजीनियरों के कई वर्षों के काम का फल हैं। खर्च किए गए ईंधन के साथ काम करते समय सुरक्षा एक प्राथमिक चिंता है। नतीजतन, खर्च किए गए परमाणु ईंधन के लिए आधुनिक भंडारण और हैंडलिंग प्रणालियों की तुलना पारंपरिक बैरल के साथ नहीं की जा सकती है।

खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण के लिए आधुनिक पद्धति के बारे में

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