नाभिकीय गलाव: Difference between revisions

From Vigyanwiki
No edit summary
No edit summary
Line 12: Line 12:
परमाणु ऊर्जा संयंत्र [[विद्युत जनरेटर|विद्युत जनित्र]] चलाने के लिए परमाणु प्रतिक्रिया के माध्यम से शीतलन प्रणाली (परमाणु रिएक्टर) द्वारा विद्युत् उत्पन्न करते हैं। यदि उस प्रतिक्रिया से उष्मा को पर्याप्त रूप से नहीं हटाया जाता है, तो रिएक्टर कोर में ईंधन असेंबलियों को पिघलाया जा सकता है। रिएक्टर के बंद होने के बाद भी मुख्य क्षति की घटना हो सकती है क्योंकि ईंधन क्षय ऊष्मा का उत्पादन जारी रखता है।
परमाणु ऊर्जा संयंत्र [[विद्युत जनरेटर|विद्युत जनित्र]] चलाने के लिए परमाणु प्रतिक्रिया के माध्यम से शीतलन प्रणाली (परमाणु रिएक्टर) द्वारा विद्युत् उत्पन्न करते हैं। यदि उस प्रतिक्रिया से उष्मा को पर्याप्त रूप से नहीं हटाया जाता है, तो रिएक्टर कोर में ईंधन असेंबलियों को पिघलाया जा सकता है। रिएक्टर के बंद होने के बाद भी मुख्य क्षति की घटना हो सकती है क्योंकि ईंधन क्षय ऊष्मा का उत्पादन जारी रखता है।


कोर क्षति दुर्घटना रिएक्टर कोर के अंदर परमाणु ईंधन के लिए पर्याप्त शीतलन के नुकसान के कारण होती है। कारण कई कारकों में से एक हो सकता है, जिसमें [[दबाव-नियंत्रण दुर्घटना]], शीतलक की हानि (एलओसीए), अनियंत्रित विद्युत् भ्रमण या, [[दबाव पोत]] के बिना रिएक्टरों में, रिएक्टर कोर के अंदर आग सम्मलित है। नियंत्रण प्रणालियों में विफलताओं के कारण घटनाओं की श्रृंखला हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप शीतलन का नुकसान हो सकता है। गहराई में रक्षा के समकालीन सुरक्षा सिद्धांत (परमाणु इंजीनियरिंग) |
कोर क्षति दुर्घटना रिएक्टर कोर के अंदर परमाणु ईंधन के लिए पर्याप्त शीतलन के नुकसान के कारण होती है। कारण कई कारकों में से एक हो सकता है, जिसमें [[दबाव-नियंत्रण दुर्घटना]], शीतलक की हानि (एलओसीए), अनियंत्रित विद्युत् भ्रमण या, [[दबाव पोत]] के बिना रिएक्टरों में, रिएक्टर कोर के अंदर आग सम्मलित है। नियंत्रण प्रणालियों में विफलताओं के कारण घटनाओं की श्रृंखला हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप शीतलन की हानि हो सकती है। गहराई में रक्षा के समकालीन सुरक्षा सिद्धांत (परमाणु इंजीनियरिंग) |
गहन रक्षा यह सुनिश्चित करती है कि ऐसी दुर्घटनाओं की संभावना को कम करने के लिए सुरक्षा प्रणालियों की कई परतें सदैव उपस्तिथ हों।
गहन रक्षा यह सुनिश्चित करती है कि ऐसी दुर्घटनाओं की संभावना को कम करने के लिए सुरक्षा प्रणालियों की कई परतें सदैव उपस्तिथ हों।


रोकथाम भवन कई सुरक्षा उपायों में से अंतिम है जो पर्यावरण में रेडियोधर्मिता की रिहाई को रोकता है। कई वाणिज्यिक रिएक्टर एक के अंदर समाहित हैं {{convert|1.2|to|2.4|m|ft|adj=on}} मोटी प्री-स्ट्रेस्ड, स्टील-प्रबलित, एयर-टाइट कंक्रीट संरचना जो तूफान-बल वाली हवाओं और गंभीर [[भूकंप|भूकंपों]] का सामना कर सकती है।
रोकथाम भवन कई सुरक्षा उपायों में से अंतिम है जो पर्यावरण में रेडियोधर्मिता की रिहाई को रोकता है। कई वाणिज्यिक रिएक्टर एक के अंदर समाहित हैं {{convert|1.2|to|2.4|m|ft|adj=on}} मोटी प्री-स्ट्रेस्ड, स्टील-प्रबलित, एयर-टाइट कंक्रीट संरचना जो तूफान-बल वाली हवाओं और गंभीर [[भूकंप|भूकंपों]] का सामना कर सकती है।
* शीतलक के नुकसान की दुर्घटना में, या तो शीतलक का भौतिक नुकसान होता है (जो आमतौर पर विआयनीकृत पानी, अक्रिय गैस, [[NaK]], या [[तरल सोडियम]] होता है) या शीतलक की पर्याप्त प्रवाह दर सुनिश्चित करने के लिए एक विधि का नुकसान होता है। कुछ रिएक्टरों में शीतलक की हानि और दबाव-नियंत्रण की हानि निकट से संबंधित हैं। एक दबाव वाले पानी के रिएक्टर में, एक LOCA भी रुके हुए शीतलक के अत्यधिक ताप के कारण या बाद में शीतलक के तेजी से नुकसान के कारण दबाव-नियंत्रण-हानि के कारण भाप के बुलबुले का कारण बन सकता है। फोर्स्ड-ऑफ-सर्कुलेशन दुर्घटना में, एक गैस कूल्ड रिएक्टर के सर्कुलेटर्स (आमतौर पर मोटर या स्टीम चालित टर्बाइन) गैस कूलेंट को कोर के भीतर प्रसारित करने में विफल होते हैं, और हीट ट्रांसफर को मजबूर सर्कुलेशन के इस नुकसान से बाधित किया जाता है, हालांकि प्राकृतिक सर्कुलेशन के माध्यम से संवहन ईंधन को तब तक ठंडा रखेगा जब तक कि रिएक्टर का दबाव कम न हो जाए।<ref name="H&C-DPZF">{{cite book|title=Introduction to nuclear power|year=2000|publisher=Taylor & Francis|isbn=978-1-56032-454-6|chapter-url=https://books.google.com/books?id=YvLum7UFjK8C&q=depressurization%20fault&pg=PA133|author=Hewitt, Geoffrey Frederick|author2=Collier, John Gordon |access-date=5 June 2010|location=London, UK|page=133|chapter=4.6.1 Design Basis Accident for the AGR: Depressurization Fault}}</ref>
* शीतलक की हानि की दुर्घटना में, या तो शीतलक का भौतिक नुकसान होता है (जो सामान्यतः विआयनीकृत पानी, अक्रिय गैस, [[NaK]], या [[तरल सोडियम]] होता है) या शीतलक की पर्याप्त प्रवाह दर सुनिश्चित करने के लिए विधि की हानि होती है। कुछ रिएक्टरों में शीतलक की हानि और दबाव-नियंत्रण की हानि निकट से संबंधित हैं। दबाव वाले पानी के रिएक्टर में, लोका(LOCA) भी रुके हुए शीतलक के अत्यधिक ताप के कारण या बाद में शीतलक के तेजी से हानि और दबाव-नियंत्रण-हानि के कारण भाप के बुलबुले का कारण बन सकता है। फोर्स्ड-ऑफ-सर्कुलेशन दुर्घटना में, गैस कूल्ड रिएक्टर के सर्कुलेटर्स (सामान्यतः मोटर या स्टीम चालित टर्बाइन) गैस कूलेंट को कोर के भीतर प्रसारित करने में विफल होते हैं, और हीट ट्रांसफर को मजबूर सर्कुलेशन के इस नुकसान से बाधित किया जाता है, हालांकि प्राकृतिक सर्कुलेशन के माध्यम से संवहन ईंधन को तब तक ठंडा रखेगा जब तक कि रिएक्टर का दबाव कम न हो जाए।<ref name="H&C-DPZF">{{cite book|title=Introduction to nuclear power|year=2000|publisher=Taylor & Francis|isbn=978-1-56032-454-6|chapter-url=https://books.google.com/books?id=YvLum7UFjK8C&q=depressurization%20fault&pg=PA133|author=Hewitt, Geoffrey Frederick|author2=Collier, John Gordon |access-date=5 June 2010|location=London, UK|page=133|chapter=4.6.1 Design Basis Accident for the AGR: Depressurization Fault}}</ref>
* प्रेशर-ऑफ़-कंट्रोल दुर्घटना में, सीमित शीतलक का दबाव इसे बहाल करने के साधनों के बिना विनिर्देश से नीचे गिर जाता है। कुछ मामलों में यह गर्मी हस्तांतरण दक्षता (शीतलक के रूप में एक [[अक्रिय गैस]] का उपयोग करते समय) को कम कर सकता है और अन्य में ईंधन असेंबलियों (दबाव वाले पानी रिएक्टरों के लिए) के आसपास भाप का एक इन्सुलेट बुलबुला बना सकता है। बाद के मामले में, क्षय गर्मी के कारण भाप के बुलबुले के स्थानीयकृत ताप के कारण, भाप के बुलबुले को ढहाने के लिए आवश्यक दबाव रिएक्टर के डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो सकता है जब तक कि रिएक्टर को ठंडा होने का समय न मिल जाए। (उबलते पानी के रिएक्टरों में इस घटना के घटित होने की संभावना कम होती है, जहां कोर को जान-बूझकर अवसादित किया जा सकता है ताकि आपातकालीन कोर शीतलन प्रणाली को चालू किया जा सके)। डिप्रेसुराइजेशन फॉल्ट में, एक गैस-कूल्ड रिएक्टर कोर के भीतर गैस का दबाव खो देता है, गर्मी हस्तांतरण दक्षता को कम करता है और ईंधन को ठंडा करने के लिए एक चुनौती पेश करता है; जब तक कम से कम एक गैस परिसंचारक उपलब्ध है, तथापि, ईंधन को ठंडा रखा जाएगा।<ref name="H&C-DPZF" />* एक अनियंत्रित बिजली भ्रमण दुर्घटना में, रिएक्टर [[प्रतिक्रियाशीलता (परमाणु)]] में अचानक वृद्धि के कारण रिएक्टर में अचानक बिजली की वृद्धि रिएक्टर डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो जाती है। एक अनियंत्रित शक्ति भ्रमण एक पैरामीटर को महत्वपूर्ण रूप से बदलने के कारण होता है जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के न्यूट्रॉन गुणन दर को प्रभावित करता है (उदाहरणों में एक नियंत्रण रॉड को बाहर निकालना या मॉडरेटर की परमाणु विशेषताओं को बदलना शामिल है, जैसे तेजी से ठंडा करना)। चरम मामलों में रिएक्टर एक ऐसी स्थिति में आगे बढ़ सकता है जिसे [[शीघ्र महत्वपूर्ण]] कहा जाता है। यह विशेष रूप से उन रिएक्टरों में एक समस्या है जिनके पास प्रतिक्रियाशीलता का एक सकारात्मक [[शून्य गुणांक]] है, एक सकारात्मक तापमान गुणांक है, जो अति-संचालित हैं, या उनके ईंधन या मध्यस्थों के भीतर अत्यधिक मात्रा में हानिकारक विखंडन उत्पादों को फंसा सकते हैं। इन विशेषताओं में से कई [[आरबीएमके]] डिजाइन में मौजूद हैं, और [[चेरनोबिल आपदा]] ऐसी कमियों के साथ-साथ गंभीर ऑपरेटर लापरवाही के कारण हुई थी। पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टर बहुत बड़े अनियंत्रित शक्ति भ्रमण के अधीन नहीं हैं क्योंकि शीतलक की हानि कम हो जाती है, बजाय बढ़ने के, कोर प्रतिक्रियाशीलता (प्रतिक्रिया का एक नकारात्मक शून्य गुणांक); क्षणिक, जैसा कि पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टरों के भीतर मामूली बिजली के उतार-चढ़ाव को कहा जाता है, प्रतिक्रियात्मकता में क्षणिक वृद्धि तक सीमित है जो समय के साथ तेजी से घटेगा (लगभग 200% -250% अधिकतम न्यूट्रॉनिक शक्ति कुछ सेकंड के लिए पूर्ण तीव्र होने की स्थिति में) शटडाउन विफलता एक क्षणिक के साथ संयुक्त)।
* प्रेशर-ऑफ़-कंट्रोल दुर्घटना में, सीमित शीतलक का दबाव इसे बहाल करने के साधनों के बिना विनिर्देश से नीचे गिर जाता है। कुछ मामलों में यह गर्मी हस्तांतरण दक्षता (शीतलक के रूप में एक [[अक्रिय गैस]] का उपयोग करते समय) को कम कर सकता है और अन्य में ईंधन असेंबलियों (दबाव वाले पानी रिएक्टरों के लिए) के आसपास भाप का एक इन्सुलेट बुलबुला बना सकता है। बाद के मामले में, क्षय गर्मी के कारण भाप के बुलबुले के स्थानीयकृत ताप के कारण, भाप के बुलबुले को ढहाने के लिए आवश्यक दबाव रिएक्टर के डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो सकता है जब तक कि रिएक्टर को ठंडा होने का समय न मिल जाए। (उबलते पानी के रिएक्टरों में इस घटना के घटित होने की संभावना कम होती है, जहां कोर को जान-बूझकर अवसादित किया जा सकता है ताकि आपातकालीन कोर शीतलन प्रणाली को चालू किया जा सके)। डिप्रेसुराइजेशन फॉल्ट में, एक गैस-कूल्ड रिएक्टर कोर के भीतर गैस का दबाव खो देता है, गर्मी हस्तांतरण दक्षता को कम करता है और ईंधन को ठंडा करने के लिए एक चुनौती पेश करता है; जब तक कम से कम एक गैस परिसंचारक उपलब्ध है, तथापि, ईंधन को ठंडा रखा जाएगा।<ref name="H&C-DPZF" />* एक अनियंत्रित बिजली भ्रमण दुर्घटना में, रिएक्टर [[प्रतिक्रियाशीलता (परमाणु)]] में अचानक वृद्धि के कारण रिएक्टर में अचानक बिजली की वृद्धि रिएक्टर डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो जाती है। एक अनियंत्रित शक्ति भ्रमण एक पैरामीटर को महत्वपूर्ण रूप से बदलने के कारण होता है जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के न्यूट्रॉन गुणन दर को प्रभावित करता है (उदाहरणों में एक नियंत्रण रॉड को बाहर निकालना या मॉडरेटर की परमाणु विशेषताओं को बदलना शामिल है, जैसे तेजी से ठंडा करना)। चरम मामलों में रिएक्टर एक ऐसी स्थिति में आगे बढ़ सकता है जिसे [[शीघ्र महत्वपूर्ण]] कहा जाता है। यह विशेष रूप से उन रिएक्टरों में एक समस्या है जिनके पास प्रतिक्रियाशीलता का एक सकारात्मक [[शून्य गुणांक]] है, एक सकारात्मक तापमान गुणांक है, जो अति-संचालित हैं, या उनके ईंधन या मध्यस्थों के भीतर अत्यधिक मात्रा में हानिकारक विखंडन उत्पादों को फंसा सकते हैं। इन विशेषताओं में से कई [[आरबीएमके]] डिजाइन में मौजूद हैं, और [[चेरनोबिल आपदा]] ऐसी कमियों के साथ-साथ गंभीर ऑपरेटर लापरवाही के कारण हुई थी। पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टर बहुत बड़े अनियंत्रित शक्ति भ्रमण के अधीन नहीं हैं क्योंकि शीतलक की हानि कम हो जाती है, बजाय बढ़ने के, कोर प्रतिक्रियाशीलता (प्रतिक्रिया का एक नकारात्मक शून्य गुणांक); क्षणिक, जैसा कि पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टरों के भीतर मामूली बिजली के उतार-चढ़ाव को कहा जाता है, प्रतिक्रियात्मकता में क्षणिक वृद्धि तक सीमित है जो समय के साथ तेजी से घटेगा (लगभग 200% -250% अधिकतम न्यूट्रॉनिक शक्ति कुछ सेकंड के लिए पूर्ण तीव्र होने की स्थिति में) शटडाउन विफलता एक क्षणिक के साथ संयुक्त)।
* कोर-आधारित आग कोर को खतरे में डालती है और ईंधन असेंबलियों को पिघला सकती है। ग्रेफाइट मॉडरेट रिएक्टर, या लिक्विड-सोडियम कूल्ड रिएक्टर में प्रवेश करने वाली हवा के कारण आग लग सकती है। ग्रेफाइट भी [[विग्नर ऊर्जा]] के संचय के अधीन है, जो ग्रेफाइट को ज़्यादा गरम कर सकता है (जैसा कि [[विंडस्केल आग]] में हुआ)। हल्के पानी के रिएक्टरों में ज्वलनशील कोर या मॉडरेटर नहीं होते हैं और वे कोर आग के अधीन नहीं होते हैं। [[मैग्नॉक्स]], [[यूएनजीजी]], और [[उन्नत गैस कूल्ड रिएक्टर]] प्रकार के रिएक्टर जैसे गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर, अपने कोर को गैर-प्रतिक्रियाशील [[कार्बन डाइऑक्साइड]] गैस से ढक कर रखते हैं, जो आग का समर्थन नहीं कर सकता है। आधुनिक गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर [[हीलियम]] का उपयोग करते हैं, जो जल नहीं सकता है, और इसमें ईंधन होता है जो पिघलने के बिना उच्च तापमान का सामना कर सकता है (जैसे [[उच्च तापमान गैस कूल्ड रिएक्टर]] और [[कंकड़ बिस्तर मॉड्यूलर रिएक्टर]])।
* कोर-आधारित आग कोर को खतरे में डालती है और ईंधन असेंबलियों को पिघला सकती है। ग्रेफाइट मॉडरेट रिएक्टर, या लिक्विड-सोडियम कूल्ड रिएक्टर में प्रवेश करने वाली हवा के कारण आग लग सकती है। ग्रेफाइट भी [[विग्नर ऊर्जा]] के संचय के अधीन है, जो ग्रेफाइट को ज़्यादा गरम कर सकता है (जैसा कि [[विंडस्केल आग]] में हुआ)। हल्के पानी के रिएक्टरों में ज्वलनशील कोर या मॉडरेटर नहीं होते हैं और वे कोर आग के अधीन नहीं होते हैं। [[मैग्नॉक्स]], [[यूएनजीजी]], और [[उन्नत गैस कूल्ड रिएक्टर]] प्रकार के रिएक्टर जैसे गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर, अपने कोर को गैर-प्रतिक्रियाशील [[कार्बन डाइऑक्साइड]] गैस से ढक कर रखते हैं, जो आग का समर्थन नहीं कर सकता है। आधुनिक गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर [[हीलियम]] का उपयोग करते हैं, जो जल नहीं सकता है, और इसमें ईंधन होता है जो पिघलने के बिना उच्च तापमान का सामना कर सकता है (जैसे [[उच्च तापमान गैस कूल्ड रिएक्टर]] और [[कंकड़ बिस्तर मॉड्यूलर रिएक्टर]])।

Revision as of 18:16, 9 February 2023

File:LWR Meltdown.gif
कूलेंट दुर्घटना के नुकसान के बाद एक हल्का पानी रिएक्टर में एक कोर के पिघलने का सिम्युलेटेड एनीमेशन। अत्यधिक उच्च तापमान तक पहुँचने के बाद, परमाणु ईंधन और साथ में क्लैडिंग (परमाणु ईंधन) द्रवीभूत हो जाता है और रिएक्टर दबाव पोत के तल में बह जाता है।
File:Fukushima I by Digital Globe.jpg
फुकुशिमा I परमाणु दुर्घटनाओं में से तीन रिएक्टर अत्यधिक गरम हो गए क्योंकि सूनामी के बाद पावर स्टेशन में बाढ़ आने के बाद शीतलन प्रणाली विफल हो गई, जिससे कोर मेल्टडाउन हो गया। यह हाइड्रोजन गैस के विस्फोटों और दूषित भाप के निकलने से जटिल हो गया था जिसने बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री को हवा में छोड़ा।[1]
File:3MileIsland.jpg
थ्री माइल आइलैंड न्यूक्लियर जनरेटिंग स्टेशन में बैबॉक और विलकॉक्स द्वारा निर्मित दो दबाव पानी रिएक्टर शामिल थे, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के रोकथाम इमारत और कनेक्टेड शीतलन टॉवर के अंदर था। यूनिट 2, जिसे आंशिक कोर पिघल का सामना करना पड़ा, पृष्ठभूमि में है।

परमाणु निष्क्रियता (कोर मेल्टडाउन, कोर मेल्ट एक्सीडेंट, मेल्टडाउन या आंशिक कोर मेल्ट[2]) गंभीर परमाणु रिएक्टर है I परमाणु विकिरण दुर्घटनाएं और घटनाएं जो अति ताप से परमाणु रिएक्टर कोर को क्षति होती हैं। परमाणु मंदी शब्द को अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी[3] या संयुक्त राज्य परमाणु नियामक आयोग द्वारा आधिकारिक रूप से परिभाषित नहीं किया गया है।[4] इसे परमाणु रिएक्टर के कोर के आकस्मिक पिघलने के अर्थ के रूप में परिभाषित किया गया है,[5] चूँकि, सामान्य उपयोग में कोर के पूर्ण या आंशिक पतन के संदर्भ में है।

कोर मंदी दुर्घटना तब होती है जब परमाणु रिएक्टर द्वारा उत्पन्न ऊष्मा शीतलन प्रणाली द्वारा हटाई गई ऊष्मा से उस बिंदु तक अधिक हो जाती है जहां कम से कम परमाणु ईंधन तत्व अपने पिघलने बिंदु से अधिक हो जाता है। यह ईंधन तत्व की विफलता से अलग है, जो उच्च तापमान के कारण नहीं होता है। मंदी शीतलक की हानि, शीतलक दबाव में कमी, या कम शीतलक प्रवाह दर के कारण हो सकता है या क्रिटिकलिटी भ्रमण का परिणाम हो सकता है जिसमें रिएक्टर शक्ति स्तर पर संचालित होता है जो इसकी डिजाइन सीमा से अधिक होता है। वैकल्पिक रूप से, बाहरी आग कोर को खतरे में डाल सकती है, जिससे मंदी हो सकता है।

जब रिएक्टर के ईंधन तत्व पिघलना शुरू हो जाते हैं, तो ईंधन आवरण भंग हो जाता है, और परमाणु ईंधन (जैसे यूरेनियम, प्लूटोनियम, या थोरियम) और विखंडन उत्पाद (जैसे सीज़ियम-137, क्रिप्टन -85, या आयोडीन -131) ) ईंधन के अंदर के तत्व शीतलक में निकल सकते हैं। बाद की विफलताएं इन रेडियोआइसोटोपों को रोकथाम की और परतों को भंग करने की अनुमति दे सकती हैं। कोर के अंदर सुपरहीट भाप और गर्म धातु से ईंधन-शीतलक संपर्क हो सकता है। मंदी को बहुत गंभीर माना जाता है क्योंकि रेडियोधर्मी सामग्री के सभी नियंत्रण को भंग करने और प्राकृतिक वातावरण में भागने (या छोड़ने) की क्षमता होती है, जिसके परिणामस्वरूप रेडियोधर्मी संदूषण और गिरावट होती है, और संभावित रूप से आस-पास के लोगों और जानवरों के लिए विकिरण विषाक्तता का कारण बनता है।

कारण

परमाणु ऊर्जा संयंत्र विद्युत जनित्र चलाने के लिए परमाणु प्रतिक्रिया के माध्यम से शीतलन प्रणाली (परमाणु रिएक्टर) द्वारा विद्युत् उत्पन्न करते हैं। यदि उस प्रतिक्रिया से उष्मा को पर्याप्त रूप से नहीं हटाया जाता है, तो रिएक्टर कोर में ईंधन असेंबलियों को पिघलाया जा सकता है। रिएक्टर के बंद होने के बाद भी मुख्य क्षति की घटना हो सकती है क्योंकि ईंधन क्षय ऊष्मा का उत्पादन जारी रखता है।

कोर क्षति दुर्घटना रिएक्टर कोर के अंदर परमाणु ईंधन के लिए पर्याप्त शीतलन के नुकसान के कारण होती है। कारण कई कारकों में से एक हो सकता है, जिसमें दबाव-नियंत्रण दुर्घटना, शीतलक की हानि (एलओसीए), अनियंत्रित विद्युत् भ्रमण या, दबाव पोत के बिना रिएक्टरों में, रिएक्टर कोर के अंदर आग सम्मलित है। नियंत्रण प्रणालियों में विफलताओं के कारण घटनाओं की श्रृंखला हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप शीतलन की हानि हो सकती है। गहराई में रक्षा के समकालीन सुरक्षा सिद्धांत (परमाणु इंजीनियरिंग) | गहन रक्षा यह सुनिश्चित करती है कि ऐसी दुर्घटनाओं की संभावना को कम करने के लिए सुरक्षा प्रणालियों की कई परतें सदैव उपस्तिथ हों।

रोकथाम भवन कई सुरक्षा उपायों में से अंतिम है जो पर्यावरण में रेडियोधर्मिता की रिहाई को रोकता है। कई वाणिज्यिक रिएक्टर एक के अंदर समाहित हैं 1.2-to-2.4-metre (3.9 to 7.9 ft) मोटी प्री-स्ट्रेस्ड, स्टील-प्रबलित, एयर-टाइट कंक्रीट संरचना जो तूफान-बल वाली हवाओं और गंभीर भूकंपों का सामना कर सकती है।

  • शीतलक की हानि की दुर्घटना में, या तो शीतलक का भौतिक नुकसान होता है (जो सामान्यतः विआयनीकृत पानी, अक्रिय गैस, NaK, या तरल सोडियम होता है) या शीतलक की पर्याप्त प्रवाह दर सुनिश्चित करने के लिए विधि की हानि होती है। कुछ रिएक्टरों में शीतलक की हानि और दबाव-नियंत्रण की हानि निकट से संबंधित हैं। दबाव वाले पानी के रिएक्टर में, लोका(LOCA) भी रुके हुए शीतलक के अत्यधिक ताप के कारण या बाद में शीतलक के तेजी से हानि और दबाव-नियंत्रण-हानि के कारण भाप के बुलबुले का कारण बन सकता है। फोर्स्ड-ऑफ-सर्कुलेशन दुर्घटना में, गैस कूल्ड रिएक्टर के सर्कुलेटर्स (सामान्यतः मोटर या स्टीम चालित टर्बाइन) गैस कूलेंट को कोर के भीतर प्रसारित करने में विफल होते हैं, और हीट ट्रांसफर को मजबूर सर्कुलेशन के इस नुकसान से बाधित किया जाता है, हालांकि प्राकृतिक सर्कुलेशन के माध्यम से संवहन ईंधन को तब तक ठंडा रखेगा जब तक कि रिएक्टर का दबाव कम न हो जाए।[6]
  • प्रेशर-ऑफ़-कंट्रोल दुर्घटना में, सीमित शीतलक का दबाव इसे बहाल करने के साधनों के बिना विनिर्देश से नीचे गिर जाता है। कुछ मामलों में यह गर्मी हस्तांतरण दक्षता (शीतलक के रूप में एक अक्रिय गैस का उपयोग करते समय) को कम कर सकता है और अन्य में ईंधन असेंबलियों (दबाव वाले पानी रिएक्टरों के लिए) के आसपास भाप का एक इन्सुलेट बुलबुला बना सकता है। बाद के मामले में, क्षय गर्मी के कारण भाप के बुलबुले के स्थानीयकृत ताप के कारण, भाप के बुलबुले को ढहाने के लिए आवश्यक दबाव रिएक्टर के डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो सकता है जब तक कि रिएक्टर को ठंडा होने का समय न मिल जाए। (उबलते पानी के रिएक्टरों में इस घटना के घटित होने की संभावना कम होती है, जहां कोर को जान-बूझकर अवसादित किया जा सकता है ताकि आपातकालीन कोर शीतलन प्रणाली को चालू किया जा सके)। डिप्रेसुराइजेशन फॉल्ट में, एक गैस-कूल्ड रिएक्टर कोर के भीतर गैस का दबाव खो देता है, गर्मी हस्तांतरण दक्षता को कम करता है और ईंधन को ठंडा करने के लिए एक चुनौती पेश करता है; जब तक कम से कम एक गैस परिसंचारक उपलब्ध है, तथापि, ईंधन को ठंडा रखा जाएगा।[6]* एक अनियंत्रित बिजली भ्रमण दुर्घटना में, रिएक्टर प्रतिक्रियाशीलता (परमाणु) में अचानक वृद्धि के कारण रिएक्टर में अचानक बिजली की वृद्धि रिएक्टर डिजाइन विनिर्देशों से अधिक हो जाती है। एक अनियंत्रित शक्ति भ्रमण एक पैरामीटर को महत्वपूर्ण रूप से बदलने के कारण होता है जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के न्यूट्रॉन गुणन दर को प्रभावित करता है (उदाहरणों में एक नियंत्रण रॉड को बाहर निकालना या मॉडरेटर की परमाणु विशेषताओं को बदलना शामिल है, जैसे तेजी से ठंडा करना)। चरम मामलों में रिएक्टर एक ऐसी स्थिति में आगे बढ़ सकता है जिसे शीघ्र महत्वपूर्ण कहा जाता है। यह विशेष रूप से उन रिएक्टरों में एक समस्या है जिनके पास प्रतिक्रियाशीलता का एक सकारात्मक शून्य गुणांक है, एक सकारात्मक तापमान गुणांक है, जो अति-संचालित हैं, या उनके ईंधन या मध्यस्थों के भीतर अत्यधिक मात्रा में हानिकारक विखंडन उत्पादों को फंसा सकते हैं। इन विशेषताओं में से कई आरबीएमके डिजाइन में मौजूद हैं, और चेरनोबिल आपदा ऐसी कमियों के साथ-साथ गंभीर ऑपरेटर लापरवाही के कारण हुई थी। पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टर बहुत बड़े अनियंत्रित शक्ति भ्रमण के अधीन नहीं हैं क्योंकि शीतलक की हानि कम हो जाती है, बजाय बढ़ने के, कोर प्रतिक्रियाशीलता (प्रतिक्रिया का एक नकारात्मक शून्य गुणांक); क्षणिक, जैसा कि पश्चिमी प्रकाश जल रिएक्टरों के भीतर मामूली बिजली के उतार-चढ़ाव को कहा जाता है, प्रतिक्रियात्मकता में क्षणिक वृद्धि तक सीमित है जो समय के साथ तेजी से घटेगा (लगभग 200% -250% अधिकतम न्यूट्रॉनिक शक्ति कुछ सेकंड के लिए पूर्ण तीव्र होने की स्थिति में) शटडाउन विफलता एक क्षणिक के साथ संयुक्त)।
  • कोर-आधारित आग कोर को खतरे में डालती है और ईंधन असेंबलियों को पिघला सकती है। ग्रेफाइट मॉडरेट रिएक्टर, या लिक्विड-सोडियम कूल्ड रिएक्टर में प्रवेश करने वाली हवा के कारण आग लग सकती है। ग्रेफाइट भी विग्नर ऊर्जा के संचय के अधीन है, जो ग्रेफाइट को ज़्यादा गरम कर सकता है (जैसा कि विंडस्केल आग में हुआ)। हल्के पानी के रिएक्टरों में ज्वलनशील कोर या मॉडरेटर नहीं होते हैं और वे कोर आग के अधीन नहीं होते हैं। मैग्नॉक्स, यूएनजीजी, और उन्नत गैस कूल्ड रिएक्टर प्रकार के रिएक्टर जैसे गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर, अपने कोर को गैर-प्रतिक्रियाशील कार्बन डाइऑक्साइड गैस से ढक कर रखते हैं, जो आग का समर्थन नहीं कर सकता है। आधुनिक गैस-कूल्ड नागरिक रिएक्टर हीलियम का उपयोग करते हैं, जो जल नहीं सकता है, और इसमें ईंधन होता है जो पिघलने के बिना उच्च तापमान का सामना कर सकता है (जैसे उच्च तापमान गैस कूल्ड रिएक्टर और कंकड़ बिस्तर मॉड्यूलर रिएक्टर)।
  • बीजान्टिन गलती सहनशीलता और उपकरण और नियंत्रण प्रणालियों के भीतर कैस्केडिंग विफलताएं रिएक्टर संचालन में गंभीर समस्याएं पैदा कर सकती हैं, जो संभावित रूप से कम नहीं होने पर मुख्य क्षति का कारण बन सकती हैं। उदाहरण के लिए, ब्राउन फेरी परमाणु ऊर्जा संयंत्र ने नियंत्रण केबलों को क्षतिग्रस्त कर दिया और शीतलन प्रणाली को मैन्युअल रूप से सक्रिय करने के लिए संयंत्र संचालकों की आवश्यकता थी। थ्री माइल द्वीप दुर्घटना एक भ्रामक जल स्तर गेज के साथ संयुक्त रूप से फंसे हुए खुले पायलट-संचालित दबाव राहत वाल्व के कारण हुई थी, जिसने रिएक्टर ऑपरेटरों को गुमराह किया, जिसके परिणामस्वरूप मुख्य क्षति हुई।

हल्का पानी रिएक्टर (LWRs)

File:Graphic TMI-2 Core End-State Configuration.png
The Three Mile Island reactor 2 after the meltdown.
  1. Inlet 2B
  2. Inlet 1A
  3. Cavity
  4. Loose core debris
  5. Crust
  6. Previously molten material
  7. Lower plenum debris
  8. Possible region depleted in uranium
  9. Ablated incore instrument guide
  10. Hole in baffle plate
  11. Coating of previously molten material on bypass region interior surfaces
  12. Upper grid damage

हल्के पानी के परमाणु रिएक्टर के कोर को क्षतिग्रस्त होने से पहले, दो अग्रदूत घटनाएं पहले ही हो चुकी होंगी:

  • एक सीमित दोष (या जटिल आपातकालीन स्थितियों का एक सेट) जो कोर के भीतर गर्मी हटाने की विफलता (ठंडा करने का नुकसान) की ओर जाता है। निम्न जल स्तर कोर को उजागर करता है, जिससे यह गर्म हो जाता है।
  • इमरजेंसी कोर शीतलन प्रणाली (ECCS) की विफलता। ईसीसीएस को कोर को तेजी से ठंडा करने और अधिकतम दोष (डिजाइन के आधार पर दुर्घटना) की स्थिति में सुरक्षित बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसकी कल्पना परमाणु नियामक और संयंत्र इंजीनियर कर सकते हैं। हर रिएक्टर के लिए निर्मित ईसीसीएस की कम से कम दो प्रतियां हैं। ईसीसीएस का प्रत्येक प्रभाग (प्रतिलिपि) डिजाइन के आधार पर दुर्घटना का जवाब देने में सक्षम है। नवीनतम रिएक्टरों में ईसीसीएस के चार प्रभाग हैं। यह अतिरेक, या दोहराव का सिद्धांत है। जब तक कम से कम एक ईसीसीएस डिवीजन कार्य करता है, तब तक कोई मुख्य क्षति नहीं हो सकती। ईसीसीएस के कई डिवीजनों में से प्रत्येक में घटकों की कई आंतरिक ट्रेनें हैं। इस प्रकार ईसीसीएस डिवीजनों में आंतरिक अतिरेक है - और उनके भीतर घटकों की विफलताओं का सामना कर सकते हैं।

थ्री माइल द्वीप दुर्घटना आपात स्थितियों का एक जटिल समूह था जिसके कारण मुख्य क्षति हुई। इसका कारण यह था कि गेज रीडिंग जो या तो गलत थी या गलत व्याख्या की गई थी, के कारण आपातकालीन स्थिति के दौरान ईसीसीएस को बंद करने के लिए ऑपरेटरों द्वारा एक गलत निर्णय लिया गया था; इसने एक और आपातकालीन स्थिति पैदा कर दी, जिसके कई घंटे बाद, कोर एक्सपोजर और कोर डैमेज की घटना हुई। यदि ईसीसीएस को कार्य करने की अनुमति दी गई होती, तो यह जोखिम और कोर क्षति दोनों को रोक देता। फुकुशिमा दाइची परमाणु आपदा के दौरान आपातकालीन शीतलन प्रणाली को शुरू होने के कई मिनट बाद मैन्युअल रूप से बंद कर दिया गया था।[7] यदि ऐसी सीमित गलती होती है, और सभी ईसीसीएस डिवीजनों की पूर्ण विफलता होती है, तो कुआन, एट अल और हास्किन, दोनों दोनों सीमित गलती (शीतलन की हानि) और क्षमता की शुरुआत के बीच छह चरणों का वर्णन करते हैं। रोकथाम में पिघला हुआ कोरियम (परमाणु रिएक्टर) से बचना (एक तथाकथित पूर्ण मेल्टडाउन):[8][9]

  1. कोर का खुलासा - एक क्षणिक, परेशान, आपातकालीन, या सीमित गलती की स्थिति में, एलडब्लूआर को स्वचालित रूप से दौड़ना (एक एससीआरएएम सभी नियंत्रण छड़ों का तत्काल और पूर्ण सम्मिलन होता है) और ईसीसीएस को स्पिन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह रिएक्टर थर्मल पावर को बहुत कम कर देता है (लेकिन इसे पूरी तरह से नहीं हटाता है); यह देरी से कोर खुला हो जाता है, जिसे उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ईंधन की छड़ें अब शीतलक द्वारा कवर नहीं की जाती हैं और गर्म होना शुरू हो सकती हैं। जैसा कि कुआन कहते हैं: बिना किसी आपातकालीन कोर कूलेंट इंजेक्शन के एक छोटे से ब्रेक LOCA में, कोर अनकवरी [एसआईसी] आम तौर पर ब्रेक की शुरुआत के लगभग एक घंटे बाद शुरू होती है। यदि रिएक्टर शीतलक पंप नहीं चल रहे हैं, तो कोर का ऊपरी भाग भाप के वातावरण में उजागर हो जाएगा और कोर का ताप शुरू हो जाएगा। हालांकि, यदि शीतलक पंप चल रहे हैं, तो कोर को भाप और पानी के दो-चरण के मिश्रण से ठंडा किया जाएगा, और ईंधन की छड़ों के गर्म होने में देरी होगी, जब तक कि दो-चरण मिश्रण में लगभग सभी पानी वाष्पीकृत न हो जाए। TMI-2 दुर्घटना से पता चला कि रिएक्टर कूलेंट पंपों का संचालन लगभग दो घंटे तक दो चरण के मिश्रण को वितरित करने के लिए किया जा सकता है जो कोर हीटअप को रोक सकता है।[8]# पूर्व-नुकसान गर्म - पानी के उबलने की भरपाई के लिए कोर के माध्यम से या पानी के अलावा कोर के माध्यम से जाने वाले दो-चरण मिश्रण की अनुपस्थिति में, भाप वातावरण में ईंधन की छड़ें 0.3 डिग्री सेल्सियस / के बीच की दर से गर्म होंगी। s (0.5 °F/s) और 1 °C/s (1.8 °F/s) (3)।[8]# ईंधन का गुबाराना और फटना - आधे घंटे से भी कम समय में, चरम कोर तापमान तक पहुंच जाएगा 1,100 K (830 °C). इस तापमान पर ईंधन की छड़ों का जिरकालॉय क्लैडिंग फूल सकता है और फट सकता है। यह कोर डैमेज का पहला चरण है। क्लैडिंग बैलूनिंग कोर के प्रवाह क्षेत्र के एक बड़े हिस्से को अवरुद्ध कर सकता है और शीतलक के प्रवाह को प्रतिबंधित कर सकता है। हालांकि, कोर के पूर्ण रुकावट की संभावना नहीं है क्योंकि सभी ईंधन छड़ें एक ही अक्षीय स्थान पर गुब्बारा नहीं करती हैं। इस मामले में, पर्याप्त पानी जोड़ने से कोर को ठंडा किया जा सकता है और कोर क्षति की प्रगति को रोका जा सकता है।[8]# रैपिड ऑक्सीडेशन - कोर डैमेज का अगला चरण, लगभग शुरू 1,500 K (1,230 °C), भाप द्वारा Zircaloy का तेजी से ऑक्सीकरण है। ऑक्सीकरण प्रक्रिया में, हाइड्रोजन का उत्पादन होता है और बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। के ऊपर 1,500 K (1,230 °C), ऑक्सीकरण से शक्ति क्षय ताप (4,5) से अधिक होती है जब तक कि ऑक्सीकरण दर या तो ज़िरकलोय या भाप की आपूर्ति द्वारा सीमित न हो।[8]# मलबे के बिस्तर का निर्माण - जब कोर में तापमान लगभग पहुँच जाता है 1,700 K (1,430 °C), पिघला हुआ नियंत्रण सामग्री (1,6) ईंधन की छड़ के निचले हिस्सों के बीच की जगह में प्रवाहित होगी और जम जाएगी जहां तापमान तुलनात्मक रूप से कम है। के ऊपर 1,700 K (1,430 °C), कोर तापमान कुछ ही मिनटों में ज़िरकालॉय के पिघलने बिंदु तक बढ़ सकता है [2,150 K (1,880 °C)] ऑक्सीकरण दर में वृद्धि के कारण। जब ऑक्सीडाइज्ड क्लैडिंग टूट जाती है, तो पिघली हुई जिरकलॉय, भंग यूओ के साथ2 (1,7) नीचे की ओर प्रवाहित होगा और कोर के ठंडे, निचले क्षेत्र में जम जाएगा। पहले के डाउन-फ्लो से जमी हुई नियंत्रण सामग्री के साथ, स्थानांतरित जिरकालॉय और यूओ2 एक विकासशील संसक्त मलबे के बिस्तर की निचली पपड़ी का निर्माण करेगा।[8]# (कोरियम) निचले प्लेनम में स्थानांतरण - छोटे ब्रेक एलओसीए के परिदृश्य में, कोर स्थानांतरण के समय जहाज के निचले प्लेनम में आम तौर पर पानी का एक पूल होता है। पानी में पिघली हुई कोर सामग्री को छोड़ने से हमेशा बड़ी मात्रा में भाप उत्पन्न होती है। यदि कोर पदार्थों की पिघली हुई धारा जल में तेजी से विखंडित होती है तो भाप के फटने की भी संभावना रहती है। स्थानांतरण के दौरान, पिघले हुए पदार्थ में किसी भी गैर-ऑक्सीकृत जिरकोनियम को भी भाप द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है, और इस प्रक्रिया में हाइड्रोजन का उत्पादन होता है। यदि नियंत्रण सामग्री कोर में पीछे रह जाती है और स्थानांतरित सामग्री निचले प्लेनम में अनबोरेटेड पानी में टूट जाती है, तो पुनरावृत्ति भी एक चिंता का विषय हो सकती है।[8]जिस बिंदु पर कोरियम निचले प्लेनम में स्थानांतरित होता है, हस्किन, एट अल से संबंधित है कि ईंधन-शीतलक इंटरैक्शन (एफसीआई) नामक एक घटना के लिए संभावना मौजूद है, जब कोरियम निचले हिस्से में स्थानांतरित हो जाता है तो प्राथमिक दबाव सीमा को काफी हद तक तनाव या भंग कर देता है। रिएक्टर प्रेशर वेसल (RPV) का प्लेनम।[10]

ऐसा इसलिए है क्योंकि आरपीवी के निचले प्लेनम में पर्याप्त मात्रा में पानी - रिएक्टर कूलेंट - हो सकता है, और, यह मानते हुए कि प्राथमिक प्रणाली को अवसादित नहीं किया गया है, पानी संभवतः पदार्थ के तरल चरणों में होगा, और इसके परिणामस्वरूप घना होगा , और कोरियम की तुलना में काफी कम तापमान पर। चूँकि कोरियम के तापमान पर एक तरल धातु-सिरेमिक यूटेक्टिक है 2,200 to 3,200 K (1,930 to 2,930 °C), यह तरल पानी में गिरता है 550 to 600 K (277 to 327 °C) भाप के भाप विस्फोट का कारण बन सकता है जो अचानक अत्यधिक दबाव और प्राथमिक प्रणाली या आरपीवी की सकल संरचनात्मक विफलता का कारण बन सकता है।[10]हालांकि अधिकांश आधुनिक अध्ययनों का मानना ​​है कि यह शारीरिक रूप से अव्यवहार्य है, या कम से कम असाधारण रूप से असंभाव्य है, हास्किन, एट अल ने कहा कि एक बेहद हिंसक एफसीआई की दूरस्थ संभावना मौजूद है, जो अल्फा-मोड विफलता या सकल विफलता के रूप में संदर्भित है। खुद आरपीवी, और बाद में आरपीवी के ऊपरी प्लेनम को एक मिसाइल के रूप में रोकथाम के अंदर के खिलाफ इजेक्शन, जो संभावित रूप से रोकथाम की विफलता की ओर ले जाएगा और कोर के विखंडन उत्पादों को बाहरी वातावरण में बिना किसी पर्याप्त के जारी करेगा। क्षय हो रहा है।[11] अमेरिकी परमाणु सोसायटी ने TMI-2 दुर्घटना पर टिप्पणी की है, कि लगभग एक-तिहाई ईंधन के पिघलने के बावजूद, रिएक्टर पोत ने अपनी अखंडता बनाए रखी और क्षतिग्रस्त ईंधन को समाहित किया।[12]


प्राथमिक दबाव सीमा का उल्लंघन

कोरियम द्वारा प्राथमिक दबाव सीमा का उल्लंघन कैसे किया जा सकता है, इसकी कई संभावनाएं हैं।

  • भाप का विस्फोट

जैसा कि पहले वर्णित किया गया है, एफसीआई आरपीवी विफल होने के लिए एक अधिक दबाव वाली घटना का नेतृत्व कर सकता है, और इस प्रकार, प्राथमिक दबाव सीमा विफल हो जाती है। हास्किन एट अल की रिपोर्ट है कि भाप विस्फोट की स्थिति में, अल्फा मोड में ऊपरी प्लेनम की अस्वीकृति की तुलना में निचले प्लेनम की विफलता कहीं अधिक होने की संभावना है। निचले प्लेनम के विफल होने की स्थिति में, विभिन्न तापमानों पर मलबे को कोर के नीचे गुहा में प्रक्षेपित किए जाने की उम्मीद की जा सकती है। रोकथाम अत्यधिक दबाव के अधीन हो सकता है, हालांकि इससे रोकथाम के विफल होने की संभावना नहीं है। अल्फा-मोड की विफलता से पहले चर्चा किए गए परिणाम सामने आएंगे।

  • प्रेशराइज्ड मेल्ट इजेक्शन (पीएमई)

यह बहुत संभव है, विशेष रूप से दाबित जल रिएक्टरों में, कि निचले प्लेनम में कोरियम स्थानांतरण के बाद प्राथमिक पाश दाबित रहेगा। जैसे, आरपीवी पर दबाव तनाव भार तनाव के अलावा मौजूद होगा जो पिघला हुआ कोरियम आरपीवी के निचले प्लेनम पर रखता है; जब आरपीवी की धातु पिघले हुए कोरियम की गर्मी के कारण पर्याप्त रूप से कमजोर हो जाती है, तो यह संभावना है कि तरल कोरियम