বাষ্প জেনারেটর (পারমাণবিক শক্তি)

বাষ্প জেনারেটর (নিউক্লিয়ার স্টিম রেইজিং প্ল্যান্ট 'NSRP') একটি তাপ পরিবর্তনকারী যা পারমাণবিক চুল্লির কোরে উৎপাদিত তাপ থেকে জলকে বাষ্পে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলি প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক কুল্যান্ট লুপের মধ্যে চাপযুক্ত জল চুল্লিতে ব্যবহৃত হয়।

সাধারণ PWR ডিজাইনে, প্রাথমিক কুল্যান্ট হল উচ্চ-বিশুদ্ধ জল, উচ্চ চাপে রাখা হয় যাতে এটি ফুটতে না পারে। এই প্রাথমিক কুল্যান্টটি চুল্লির কোরের মাধ্যমে পাম্প করা হয় যেখানে এটি জ্বালানী রড থেকে তাপ শোষণ করে। তারপরে এটি বাষ্প জেনারেটরের মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে এটি তার তাপ (ধাতুর মাধ্যমে পরিবাহনের মাধ্যমে) নিম্নচাপের জলে স্থানান্তর করে যা ফুটতে দেওয়া হয়।

উদ্দেশ্য 

PWR-এর বিপরীতে, ফুটন্ত জলের চুল্লি (BWRs) বাষ্প জেনারেটরে ব্যবহার করা হয় না। প্রাথমিক কুল্যান্টকে চুল্লির কোরে সরাসরি ফুটতে দেওয়া হয় এবং বাষ্পটি কেবল একটি বাষ্প টারবাইনের মধ্য দিয়ে যায়। তাত্ত্বিকভাবে সহজ হলেও, এটি রক্ষণাবেক্ষণের জন্য একটি খারাপ দিক রয়েছে। মূল অংশের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, প্রাথমিক শীতল জল উচ্চ নিউট্রন প্রবাহের শিকার হয়। এটি জলে অক্সিজেন এবং দ্রবীভূত নাইট্রোজেনকে সক্রিয় করে। প্রধান প্রতিক্রিয়া  হল: অক্সিজেন-১৬-এর একটি পরমাণু ১টি নিউট্রন শোষণ করে এবং ১টি প্রোটন নির্গত করে, যা নাইট্রোজেন-১৬-এ পরিণত হয়। নাইট্রোজেন-১৬-এর ৭-সেকেন্ডের অর্ধ-জীবন রয়েছে এবং এটি অক্সিজেন-১৬-এ ক্ষয় হয়ে গেলে একটি গামা রশ্মি তৈরি করে। চুল্লি থেকে জল সঞ্চালনের জন্য ৭-সেকেন্ডের অর্ধ-জীবন যথেষ্ট দীর্ঘ। একটি BWR-এ, এর মানে হল যে জল বাষ্প টারবাইনে থাকতে পারে যখন এটি গামা রশ্মি প্রকাশ করে। যদিও এই বিক্রিয়ায় কোনো দীর্ঘজীবী রেডিওআইসোটোপ উৎপন্ন হয় না, গামা বিকিরণ মানে চুল্লী অপারেশনের সময় এবং তার পরে অল্প সময়ের জন্য BWR-এর টারবাইন হলে মানুষ উপস্থিত থাকতে পারে না।

বিপরীতে, একটি PWR-এ, বাষ্প জেনারেটর সক্রিয় প্রাথমিক শীতল জলকে সেকেন্ডারি কুল্যান্ট থেকে আলাদা করে যা বাষ্প টারবাইনের মধ্য দিয়ে যায়। এইভাবে, মানুষ অবাধে একটি PWR এর টারবাইন এবং অন্যান্য স্টিম প্ল্যান্টের উপাদানগুলি অপারেশন চলাকালীন অ্যাক্সেস করতে পারে। এটি রক্ষণাবেক্ষণের খরচ কমায় এবং আপ-টাইম উন্নত করে।

বর্ণনা 

বাণিজ্যিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রে, প্রতি চুল্লিতে দুই থেকে চারটি বাষ্প জেনারেটর থাকে; প্রতিটি বাষ্প জেনারেটর  উচ্চতা এবং ওজন ৮০০ টন। প্রতিটি বাষ্প জেনারেটরে ৩,০০০ থেকে ১৬,০০০ টিউব থাকতে পারে, প্রতিটি প্রায়  ব্যাস। কুল্যান্ট (চিকিৎসা করা জল), যা ফুটন্ত প্রতিরোধ করার জন্য উচ্চ চাপে রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়, পারমাণবিক চুল্লির কোরের মাধ্যমে পাম্প করা হয়। তাপ স্থানান্তর চুল্লি কোর এবং সঞ্চালন জলের মধ্যে সঞ্চালিত হয় এবং কুল্যান্ট তারপর চুল্লী কোরে ফিরে আসার আগে কুল্যান্ট পাম্প দ্বারা বাষ্প জেনারেটরের প্রাথমিক টিউব পাশ দিয়ে পাম্প করা হয়। এটি প্রাথমিক লুপ হিসাবে উল্লেখ করা হয়।

বাষ্প জেনারেটরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত সেই জলটি শেলের পাশে জলকে ফুটিয়ে তোলে (যা প্রাথমিক দিকের চেয়ে কম চাপে রাখা হয়) বাষ্প তৈরি করতে। এটিকে সেকেন্ডারি লুপ বলা হয়। সেকেন্ডারি সাইড বাষ্প বিদ্যুৎ তৈরির জন্য টারবাইনে সরবরাহ করা হয়। বাষ্পটি পরবর্তীকালে একটি টারশিয়ারি লুপ থেকে ঠান্ডা জলের মাধ্যমে ঘনীভূত হয় এবং আবার উত্তপ্ত হওয়ার জন্য বাষ্প জেনারেটরে ফিরে আসে। টারশিয়ারি কুলিং ওয়াটার কুলিং টাওয়ারে পুনঃপ্রবর্তিত হতে পারে যেখানে এটি আরও বাষ্পে ফিরে আসার আগে বর্জ্য তাপ ফেলে। একবার টারশিয়ারি শীতলকরণ অন্যথায় নদী, হ্রদ বা মহাসাগর দ্বারা সরবরাহ করা যেতে পারে। এই প্রাথমিক, মাধ্যমিক, তৃতীয় কুলিং স্কিম হল চাপযুক্ত জল চুল্লির ভিত্তি, যা বিশ্বব্যাপী সবচেয়ে সাধারণ পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নকশা।

অন্যান্য ধরনের চুল্লিতে, যেমন CANDU ডিজাইনের চাপযুক্ত ভারী জলের চুল্লিতে, প্রাথমিক তরল হল ভারী জল । তরল ধাতু শীতল চুল্লি যেমন রাশিয়ান বিএন-৬০০ চুল্লি প্রাথমিক কুল্যান্ট হিসাবে সোডিয়ামের মতো তরল ধাতু ব্যবহার করে। এগুলি প্রাথমিক ধাতব কুল্যান্ট এবং সেকেন্ডারি ওয়াটার কুল্যান্টের মধ্যে হিট এক্সচেঞ্জারও ব্যবহার করে এবং এইভাবে তাদের সেকেন্ডারি এবং টারশিয়ারি কুলিং PWR এর মতো।

একটি বাষ্প জেনারেটরের তাপ-বিনিময় টিউবগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা ভূমিকা রয়েছে, কারণ তারা তেজস্ক্রিয় এবং অ-তেজস্ক্রিয় তরল সিস্টেমকে পৃথক করে। (প্রাথমিক কুল্যান্টটি মূলের সংস্পর্শে আসার ফলে সংক্ষিপ্তভাবে তেজস্ক্রিয় হয়ে যায় এবং এতে দীর্ঘস্থায়ী তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের পরিমাণও দ্রবীভূত হয়, যেমন পাইপ থেকে লোহার দ্রবীভূত পরমাণু।) কারণ প্রাথমিক কুল্যান্ট উচ্চ চাপে, একটি ফেটে যায়। তাপ-বিনিময় টিউব প্রাথমিক কুল্যান্টকে সেকেন্ডারি লুপে ফুটো করতে পারে। সাধারণত এর জন্য প্ল্যান্টটিকে মেরামতের জন্য বন্ধ করতে হবে। এই ধরনের প্রাথমিক-সেকেন্ডারি ফাঁস এড়াতে, বাষ্প জেনারেটর টিউবগুলি পর্যায়ক্রমে এডি-কারেন্ট টেস্টিং দ্বারা পরিদর্শন করা হয়, এবং পৃথক টিউবগুলিকে অপারেশন থেকে সরানোর জন্য প্লাগ করা যেতে পারে।  অনেক পারমাণবিক উপাদানের মতো, যান্ত্রিক প্রকৌশলীরা উপাদানে জারা এবং ফাটল বিস্তারের পরিচিত হার ব্যবহার করে পরিদর্শনের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করে। যদি একটি পরিদর্শনে দেখা যায় যে একটি টিউব প্রাচীর যথেষ্ট পাতলা যে পরবর্তী নির্ধারিত পরিদর্শনের আগে এটি ক্ষয় হতে পারে, টিউবটি প্লাগ করা হয়। (একটি টিউব প্লাগ করা সাধারণত এটি মেরামত করার চেষ্টা করার চেয়ে সহজ। অনেকগুলি ছোট তাপ-বিনিময় টিউব রয়েছে, এবং বাষ্প জেনারেটরগুলিকে অতিরিক্ত টিউব দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে কিছু প্লাগ করা যায়।)

সম্পূর্ণ বাষ্প জেনারেটর প্রায়ই উদ্ভিদের মধ্যজীবনে প্রতিস্থাপিত হয়, যা একটি বড় উদ্যোগ। বেশিরভাগ মার্কিন PWR প্ল্যান্টে বাষ্প জেনারেটর প্রতিস্থাপিত হয়েছে।

ইতিহাস 
পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরটি প্রথম পারমাণবিক সাবমেরিন, ইউএসএস নটিলাস (এসএসএন-৫৭১) এর পাওয়ার প্ল্যান্ট হিসাবে শুরু হয়েছিল। এটি সাবমেরিনের জন্য ওয়েস্টিংহাউস ইলেকট্রিক কোম্পানির পাওয়ার কোম্পানি দ্বারা ডিজাইন এবং নির্মিত হয়েছিল; সেখান থেকে কোম্পানিটি পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরের উন্নয়ন ও গবেষণা শুরু করে।  একবার শান্তিপূর্ণ পারমাণবিক চুল্লিগুলিকে পাওয়ার প্ল্যান্ট হিসাবে ব্যবহারের জন্য বৈধ করা হলে, পাওয়ার কর্পোরেশনগুলি পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরের ক্রমবর্ধমান বিকাশকে কাজে লাগানোর সুযোগে ঝাঁপিয়ে পড়ে। ওয়েস্টিংহাউস প্রথম পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির মধ্যে একটি, ইয়াঙ্কি রো নিউক্লিয়ার পাওয়ার স্টেশন (এনপিএস), যা ১৯৬০ সালে একটি পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরও ব্যবহার করেছিল। এই পাওয়ার প্ল্যান্টে একশ মেগাওয়াট (মেগাওয়াট বৈদ্যুতিক) আউটপুট ছিল। তুলনা করে, কিছু আধুনিক প্ল্যান্টে ১১০০ মেগাওয়াটের বেশি আউটপুট রয়েছে। অবশেষে, অন্যান্য আন্তর্জাতিক কোম্পানি যেমন Babcock & Wilcox এবং Combustion Engineering পারমাণবিক শক্তি বাষ্প জেনারেটরের গবেষণা ও উন্নয়নের জন্য তাদের নিজস্ব প্রোগ্রাম শুরু করে।

প্রকারভেদ 

ওয়েস্টিংহাউস এবং দহন প্রকৌশল ডিজাইনে প্রাথমিক জলের জন্য উল্টানো টিউব সহ উল্লম্ব ইউ-টিউব রয়েছে। কানাডিয়ান, জাপানি, ফ্রেঞ্চ এবং জার্মান PWR সরবরাহকারীরাও উল্লম্ব কনফিগারেশন ব্যবহার করে। রাশিয়ান VVER চুল্লির ডিজাইনে অনুভূমিক বাষ্প জেনারেটর ব্যবহার করা হয়, যার টিউবগুলি অনুভূমিকভাবে মাউন্ট করা থাকে। ব্যাবকক এবং উইলকক্স উদ্ভিদে (যেমন, থ্রি মাইল আইল্যান্ড ) ছোট বাষ্প জেনারেটর রয়েছে যা OTSGs (একবার বাষ্প জেনারেটরের মাধ্যমে; ফিডওয়াটারে পাল্টা প্রবাহ) এবং চুল্লী কুল্যান্ট পাম্প দ্বারা পুনঃপ্রবাহিত করার জন্য নীচের অংশে জলকে জোর করে। . উল্লম্ব ইউ-টিউব ডিজাইনের তুলনায় অনুভূমিক নকশাটি হ্রাসের জন্য কম সংবেদনশীল বলে প্রমাণিত হয়েছে।[  ]

উপকরণ এবং নির্মাণ 
পারমাণবিক চালিত বাষ্প জেনারেটরের টারবাইন এবং পাইপগুলি তৈরি করে এমন উপাদানগুলি বিশেষভাবে তৈরি এবং বিশেষভাবে চুল্লির তাপ এবং বিকিরণ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। জলের টিউবগুলিকেও দীর্ঘ সময়ের জন্য জল থেকে ক্ষয় প্রতিরোধ করতে সক্ষম হতে হবে। আমেরিকান চুল্লিতে যে পাইপগুলি ব্যবহার করা হয় সেগুলি ইনকোনেল দিয়ে তৈরি, হয় অ্যালয় ৬০০ বা অ্যালয় ৬৯০৷ অ্যালয় ৬৯০ অতিরিক্ত ক্রোমিয়াম দিয়ে তৈরি করা হয়েছে এবং বেশিরভাগ সুবিধাগুলি ধাতুকে তাপ চিকিৎসা করে যাতে এটি তাপ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ করতে আরও সক্ষম হয়। অ্যালয় ৬০০ এবং অ্যালয় ৬৯০-এর উচ্চ নিকেল সামগ্রী তাদের অ্যাসিড এবং উচ্চ মাত্রার চাপ এবং তাপমাত্রা প্রতিরোধের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

অধঃপতন 
অ্যানিলড, বা তাপ চিকিত্সা, অ্যালয় ৬০০ জলের রসায়নের কারণে টিউব ডেন্টিং এবং পাতলা হওয়ার প্রবণ ছিল। যে গাছপালাগুলি তাদের জলের টিউবে অবরণ ৬০০ ব্যবহার করেছিল তাই তাদের নতুন জল রসায়ন নিয়ন্ত্রক ইনস্টল করতে হয়েছিল এবং তারা জলে রাখা রাসায়নিকগুলি পরিবর্তন করতে হয়েছিল। এই কারণে, পাইপ পাতলা করার যত্ন নেওয়া হয়েছে, তবে বিরল ক্ষেত্রে, টিউব ডেন্টিং এখনও ঘটে, যার ফলে ফুটো এবং ফেটে যায়। এটি প্রতিরোধ করার একমাত্র উপায় হল নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ এবং চেক-আপ, তবে এটি চুল্লিটিকে বন্ধ করতে বাধ্য করে। কিছু ক্ষেত্রে, গাছপালা তাদের অ্যালয় ৬০০ টিউবকে অ্যালয় ৬৯০ টিউব দিয়ে প্রতিস্থাপন করে এবং কয়েকটি গাছপালা বন্ধ হয়ে যায়। ভবিষ্যতের সমস্যা রোধ করার জন্য, পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য বাষ্প টারবাইনের নির্মাতারা তাদের তৈরির কৌশল উন্নত করেছে এবং টিউব ডেন্টিং প্রতিরোধ করতে স্টেইনলেস স্টিলের মতো অন্যান্য উপকরণ ব্যবহার করেছে।

সাধারণ অপারেটিং শর্ত 

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে একটি "সাধারণ" পিডব্লিউআর-এ বাষ্প জেনারেটরগুলির নিম্নলিখিত অপারেটিং শর্ত রয়েছে:

টিউব উপাদান 

৩১৬ স্টেইনলেস স্টীল, অ্যালয় ৪০০, অ্যালয় ৬০০ এমএ (মিল অ্যানিলড ), অ্যালয় ৬০০TT (তাপীয়ভাবে চিকিৎসা করা), অ্যালয় ৬৯০TT এবং অ্যালয় ৮০০Mod সহ স্টিম জেনারেটর টিউবিংয়ের জন্য বিভিন্ন উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন অ্যালয় এবং সুপার অ্যালয় ব্যবহার করা হয়েছে।

আরও দেখুন 

 পারমাণবিক শক্তি কেন্দ্র
 শক্তির কারখানা
 বাষ্প টারবাইন

তথ্যসূত্র

বহিঃসংযোগ 

 জন এম ডাইক এবং ডব্লিউএম. জে. গারল্যান্ড, CANDU স্টিম জেনারেটরের বিবর্তন – একটি ঐতিহাসিক দৃশ্য 
 স্টিম টারবাইন ইস্যুতে ব্যাকগ্রাউন্ডার, নিউক্লিয়ার রেগুলেটরি কমিটি (মার্চ 21, 2014)

পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের উপকরণ
বয়লার