পারমাণবিক চুল্লী

ক্রোকস-এর কোর, সুইজারল্যান্ডের ইপিএফএল গবেষণার জন্য ব্যবহৃত একটি ছোট পারমাণবিক চুল্লী।

একটি পারমাণবিক চুল্লী একটি যন্ত্র, যা একটি স্বনির্ভর নিউক্লিয় শৃঙ্খল বিক্রিয়া শুরু এবং নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বিদ্যুৎ শক্তি উৎপাদন এবং পারমাণবিক শক্তি ভিত্তিক সামুদ্রিক জলযানের ইঞ্জিন চালনায় ব্যবহৃত হয় পারমাণবিক চুল্লী। পারমাণবিক বিভাজন থেকে উৎপন্ন তাপ কার্যক্ষম তরলে (জল বা গ্যাস) স্থানান্তর করা হয়, যার ফলস্বরূপ তরল থেকে উৎপন্ন বাষ্প টার্বাইনগুলির মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। এগুলি হয় কোনও জাহাজের প্রোপেলার পরিচালনা করে বা বৈদ্যুতিক জেনারেটরের শ্যাফ্টকে পরিচালনা করে। নীতিগতভাবে পারমাণবিক শক্তি থেকে উৎপাদিত বাষ্প শিল্প প্রক্রিয়া উত্তাপের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। কিছু চুল্লী চিকিৎসা এবং শিল্প ব্যবহারের জন্য, বা অস্ত্র-শ্রেণীর প্লুটোনিয়াম উৎপাদনের জন্য আইসোটোপ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। ২০৯-এর প্রথমদিকে, আইএইএর রিপোর্টে সারা বিশ্বে ৪৫৪ টি পারমাণবিক শক্তি চুল্লি এবং ২২৬ টি পারমাণবিক গবেষণা চুল্লী রয়েছে।[১][২]

পারমাণবিক চুল্লী কীভাবে কাজ করেসম্পাদনা

 
প্রণোদিত পারমাণবিক বিভাজন ঘটার একটি উদাহরণ। একটি নিউট্রন ইউরেনিয়াম-২৩৫ পরমাণুর নিউক্লিয়াস দ্বারা শোষিত হয়, যার ফলস্বরূপ দ্রুত চলমান হালকা উপাদানগুলিতে বিভাজন ঘটে (বিভাজন পণ্য) এবং নিউট্রনগুলি মুক্ত হয়। যদিও চুল্লী এবং পারমাণবিক অস্ত্র উভয়ই পারমাণবিক শৃঙ্খলা বিক্রিয়ার উপর নির্ভর করে, তবে একটি চুল্লীতে বিক্রিয়ার হার বোমার চেয়ে অনেক ধীরে ধীরে দেখা যায়।

প্রচলিত তাপীয় বিদ্যুৎ কেন্দ্র জ্বলন্ত জীবাশ্ম জ্বালানী থেকে নিঃসৃত তাপীয় শক্তি ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উত্পাদন করে, ঠিক তেমনই পারমাণবিক চুল্লীগুলি নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক বিভাজন দ্বারা নিঃসৃত শক্তিকে তাপীয় শক্তিতে রূপান্তর করে যান্ত্রিক বা বৈদ্যুতিক আকারে ব্যবহারের জন্য।

বিভাজনসম্পাদনা

যখন একটি বৃহত ফিসাইল পারমাণবিক নিউক্লিয়াস যেমন- ইউরেনিয়াম-২৩৫ বা প্লুটোনিয়াম-২৩৯ নিউট্রন গ্রহণ করে, তখন এটি পারমাণবিক শৃঙ্খলা বিভাজন হতে পারে। ভারী নিউক্লিয়াস দুটি বা ততোধিক হালকা নিউক্লিয়াসে বিভক্ত হয়ে যায়, (বিভাজন পণ্যগুলি) নিঃসরণ করে গতিশক্তি, গামা বিকিরণ এবং মুক্ত নিউট্রন কণা। এই নিউট্রন এর একটি অংশ অন্যান্য ফিসাইল পরমাণু দ্বারা শোষিত হতে পারে এবং আরও বিভাজনের ঘটনা শুরু করতে পারে, যা আরও নিউট্রন নিঃসরণ করে, এবং শীঘ্রই। এটি একটি পারমাণবিক শৃঙ্খলা বিক্রিয়া হিসাবে পরিচিত।

এ জাতীয় পারমাণবিক শৃঙ্খলা বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করতে নিউট্রন বিষ এবং নিউট্রন মডারেটর নিউট্রনের অংশ পরিবর্তন করতে পারে, যা আরও বিস্ফোরণ ঘটায়।[৩] যদি পর্যবেক্ষক যদি অনিরাপদ পরিস্থিতি সনাক্ত করে, তা হলে পারমাণবিক চুল্লীগুলি বিভাজন বিক্রিয়া বন্ধ করতে সাধারণত স্বয়ংক্রিয় এবং ম্যানুয়াল ব্যবস্থা থাকে।[৪]

তাপ উৎপাদনসম্পাদনা

চুল্লী কোর বা কেন্দ্র বিভিন্ন উপায়ে তাপ উৎপন্ন করে:

  • এই নিউক্লিয়াসের সঙ্গে পার্শ্ববর্তী পরমাণুর সংঘর্ষের সময় বিভাজন পণ্যগুলির গতিশক্তি তাপীয় শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
  • চুল্লী বিভাজনের সময় উৎপাদিত কিছু গামা রশ্মি শোষণ করে এবং তাদের শক্তিকে তাপে রূপান্তরিত করে।
  • তাপ বিভাজন পণ্যগুলির তেজস্ক্রিয় ক্ষয়নিউট্রন শোষণ দ্বারা সক্রিয় করা উপকরণগুলি দ্বারা উৎপাদিত হয়। চুল্লী বন্ধ হয়ে যাওয়ার পরেও এই ক্ষয়ের তাপ উৎসটি কিছু সময়ের জন্য স্থায়ী হয়।

পারমাণবিক প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে রূপান্তরিত এক কেজি ইউরেনিয়াম-২৩৫ (ইউ-৩৩৫) প্রচলিতভাবে পোড়ানো এক কেজি কয়লার চেয়ে প্রায় তিন মিলিয়ন গুণ বেশি শক্তি উৎপন্ন করে (প্রতি কেজি ইউরেনিয়াম-৩৩৫ থেকে উৎপন্ন শক্তি ৭.২ × ১০১৩ জুল বনাম প্রতি কেজি কয়লা থেকে উৎপন্ন শক্তি ২.৪ × ১০ জুল)। [৫][৬]

শীতলীকরণ ব্যবস্থায়সম্পাদনা

একটি পারমাণবিক চুল্লী কুল্যান্ট- সাধারণত জল, তবে কখনও কখনও গ্যাস বা তরল ধাতু (তরল সোডিয়ামের মতো) বা গলিত লবণ উৎপাদিত তাপ শোষণের জন্য চুল্লীটির কোর পেরিয়ে আবর্তিত হয়। তাপ চুল্লি থেকে দূরে নিয়ে যাওয়া হয় এবং তারপরে বাষ্প উৎপাদন করতে ব্যবহৃত হয়। বেশিরভাগ চুল্লী ব্যবস্থা একটি কুলিং ব্যবস্থা ব্যবহার করে, যা চাপযুক্ত জল চুল্লীর টারবাইনগুলির জন্য চাপযুক্ত বাষ্প উৎপাদনকারী ফুটন্ত জল থেকে শারীরিকভাবে পৃথক থাকে। যাইহোক, কিছু চুল্লিগুলিতে বাষ্প টারবাইনগুলির জন্য জল সরাসরি চুল্লি কোর দ্বারা ফোটানো হয়; উদাহরণস্বরূপ ফুটন্ত জল চুল্লী[৭]

বিক্রিয়ার নিয়ন্ত্রণসম্পাদনা

একটি চুল্লী কোরের মধ্যে বিভাজন বিক্রিয়াগুলির হার নিউট্রনের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে, যা আরও বিভাজনের ঘটনাকে প্ররোচিত করতে সক্ষম হয়। পারমাণবিক চুল্লীগুলি চুল্লীর শক্তির নির্গমনের সামঞ্জস্য করতে সাধারণত নিউট্রন নিয়ন্ত্রণের বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে। এর মধ্যে কয়েকটি পদ্ধতি তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের পদার্থবিজ্ঞান থেকে প্রাকৃতিকভাবে উত্থিত হয় এবং কেবল চুল্লিটির কার্যক্রম চলাকালীন গণ্য হয়, আবার অন্যগুলি একটি স্বতন্ত্র উদ্দেশ্যে চুল্লী নকশার প্রকৌশলী প্রক্রিয়া।

চুল্লীটিতে বিভাজন-প্ররোচিত নিউট্রনগুলির মাত্রার সামঞ্জস্য করার দ্রুততম পদ্ধতিটি নিয়ন্ত্রণ রডগুলির গতিবিধি দ্বারা হয়। নিয়ন্ত্রণ রডগুলি নিউট্রন বিষ দ্বারা তৈরি হয় এবং তাই এগুলি নিউট্রনগুলিকে শোষণ করে। যখন একটি কন্ট্রোল রড চুল্লিটির গভীরে প্রবেশ করানো হয়, তখন এটি যে উপাদানটি স্থানান্তরিত করে তার চেয়ে বেশি নিউট্রন শোষণ করে — প্রায়শই মডারেটর। এই ক্রিয়াটির ফলে বিভাজন ঘটাতে কম নিউট্রন পাওয়া যায় এবং চুল্লির শক্তি নির্গমন হ্রাস পায়। বিপরীতে, কন্ট্রোল রডটি বের করার ফলে বিভাজনের ঘটনার হার বৃদ্ধি এবং শক্তির নির্গম বৃদ্ধি পায়।

চুল্লীর ধরনসম্পাদনা

শ্রেণীবিন্যাসসম্পাদনা

পারমাণবিক বিক্রিয়া ধরণ অনুযায়ীসম্পাদনা

সমস্ত বাণিজ্যিক শক্তি চুল্লী পারমাণবিক বিভাজনের উপর ভিত্তি করে। তারা সাধারণত ইউরেনিয়াম এবং এর পণ্য প্লুটোনিয়ামকে পারমাণবিক জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করে, যদিও থোরিয়াম জ্বালানী চক্রটিও ব্যবহার করা সম্ভব। বিভাজন চুল্লীগুলি বিভাজন শৃঙ্খল বিক্রিয়া বজায় রাখে এমন নিউট্রনের শক্তির উপর নির্ভর করে মোটামুটি দুটি শ্রেণিতে বিভক্ত করা যায়:

  • তাপীয় নিউট্রন চুল্লী (সবচেয়ে সাধারণ ধরনের পারমাণবিক চুল্লি) তাদের জ্বালানীটির বিভাজন অব্যাহত রাখতে ধীর বা তাপ নিউট্রন ব্যবহার করে। প্রায় সমস্ত বর্তমান চুল্লি এই ধরনের হয়। এর মধ্যে নিউট্রন মডারেটর উপাদান রয়েছে, যা নিউট্রনের গতি ধীরে ধীরে কমায় শীতল না করা পর্যন্ত, অর্থাৎ যতক্ষণ না তাদের গতিশক্তি শক্তি পার্শ্ববর্তী কণার গড় গতিবেগ শক্তির কাছে পৌঁছায়।
  • দ্রুত নিউট্রন চুল্লী তাদের জ্বালানীতে বিভাজন ঘটানোর জন্য দ্রুত নিউট্রন ব্যবহার করে। তাদের নিউট্রন মডারেটর নেই এবং তারা কম-সংযত কুল্যান্ট ব্যবহার করে। শৃঙ্খল বিক্রিয়া বজায় রাখার জন্য ইউ-৩৩৮ বিভাজনের তুলনামূলকভাবে কম সম্ভাবনা তৈরি করতে বিভাজন উপাদানগুলি (প্রায় ২০% বা তার বেশি) আরও বেশি সমৃদ্ধ হওয়া প্রয়োজন।

নীতিগতভাবে, হাইড্রোজেনের ডিউটেরিয়াম আইসোটোপের মতো উপাদানগুলির পারমাণবিক বিভাজন দ্বারা বিভাজন শক্তি উৎপাদন করা সম্ভব। এই প্রক্রিয়া ১৯৪০-এর দশক থেকে চলমান সমৃদ্ধ গবেষণা বিষয় হলেও, বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য কোনও স্ব-স্থায়ী বিভাজন চুল্লী নির্মিত হয়নি।

পারমাণবিক জ্বালানী চক্রসম্পাদনা

তাপীয় চুল্লিগুলি সাধারণত পরিশোধিত এবং সমৃদ্ধ ইউরেনিয়ামের উপর নির্ভর করে। কিছু পারমাণবিক চুল্লী প্লুটোনিয়াম এবং ইউরেনিয়ামের মিশ্রণ (এমওএক্স দেখুন) সহ পরিচালনা করা হয়। যে প্রক্রিয়া দ্বারা ইউরেনিয়াম আকরিক খনন করা হয়, প্রক্রিয়াজাত করা হয়, সমৃদ্ধ হয়, ব্যবহৃত হয়, সম্ভবত পুনরায় প্রক্রিয়াজাত করা হয় এবং নিষ্পত্তি হয় তা পারমাণবিক জ্বালানী চক্র হিসাবে পরিচিত।

পারমাণবিক দুর্ঘটনা ও বিতর্কসম্পাদনা

 
ফুকুশিমা ১-য়ে তিনটি চুল্লী অতিরিক্ত উত্তপ্ত হয়ে যায়, শীতলীকরণ ব্যবস্থার জল বিচ্ছিন্ন করার কারণে এবং হাইড্রোজেন বিস্ফোরণ ঘটে। এটি জ্বালানীর সাথে মেল্টডাউন বাতাসে প্রচুর পরিমাণে তেজস্ক্রিয় পদার্থ নির্গত করে।[৮]

কিছু মারাত্মক পারমাণবিক ও বিকিরণ দুর্ঘটনা ঘটেছে। পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের দুর্ঘটনার মধ্যে রয়েছে এসএল-১ দুর্ঘটনা (১৯৬১), থ্রি মাইল দ্বীপ দুর্ঘটনা (১৯৭৯), চেরনোবিলের বিপর্যয় (১৯৮৬) এবং ফুকুশিমা দাইচি পরমাণু বিপর্যয় (২০১১)।[৯] পারমাণবিক শক্তি চালিত সাবমেরিন দুর্ঘটনার মধ্যে রয়েছে কে-১৯ চুল্লী দুর্ঘটনা (১৯৬১),[১০] কে-২৭ চুল্লী দুর্ঘটনা (১৯৬৮)[১১] এবং কে-৪৩১ চুল্লী দুর্ঘটনা। (১৯৮৫)।[৯]

পারমাণবিক চুল্লীগুলি কমপক্ষে ৩৪ বার পৃথিবীর কক্ষপথে উৎক্ষেপণ করা হয়েছিল। মনুষ্যবিহীন পারমাণবিক-চুল্লী চালিত সোভিয়েত রোরস্যাট রাডার উপগ্রহ প্রকল্পের সাথে সংযুক্ত বেশ কয়েকটি ঘটনায় পৃথিবীর কক্ষপথ থেকে বায়ুমণ্ডলকে প্রবেশ করতে পারমাণবিক জ্বালানী ব্যয় করা হয়।

নির্গমনসম্পাদনা

পারমাণবিক চুল্লীগুলি স্বাভাবিক পরিচালনার অংশ হিসাবে ট্রিটিয়াম উৎপন্ন করে, যা শেষ পর্যন্ত ট্রেস পরিমাণে পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া হয়।

হাইড্রোজেনের আইসোটোপ হিসাবে, ট্রিটিয়াম (টি) প্রায়শই অক্সিজেনের সাথে আবদ্ধ হয় এবংTO (টিও) গঠন করে। এই অণুটি রাসায়নিকভাবে HO এর সাথে সমতুল্য এবং তাই বর্ণহীন এবং গন্ধহীন, তবে হাইড্রোজেন নিউক্লিয়ায় অতিরিক্ত নিউট্রনগুলি ট্রাইটিয়ামকে ১২.৩ বছরের অর্ধ-জীবন দিয়ে বিটা ক্ষয় করতে যেতে বাধ্য করে।

আরো দেখুনসম্পাদনা

তথ্যসূত্রসম্পাদনা

  1. "PRIS – Home"pris.iaea.org 
  2. "RRDB Search"nucleus.iaea.org 
  3. "DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory" (PDF)। US Department of Energy। ২৩ এপ্রিল ২০০৮ তারিখে মূল (PDF) থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ২৪ সেপ্টেম্বর ২০০৮ 
  4. "Reactor Protection & Engineered Safety Feature Systems"The Nuclear Tourist। সংগ্রহের তারিখ ২৫ সেপ্টেম্বর ২০০৮ 
  5. "Bioenergy Conversion Factors"। Bioenergy.ornl.gov। ২৭ সেপ্টেম্বর ২০১১ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ১৮ মার্চ ২০১১ 
  6. Bernstein, Jeremy (২০০৮)। Nuclear Weapons: What You Need to KnowCambridge University Press। পৃষ্ঠা 312। আইএসবিএন 978-0-521-88408-2। সংগ্রহের তারিখ ১৭ মার্চ ২০১১ 
  7. "How nuclear power works"। HowStuffWorks.com। সংগ্রহের তারিখ ২৫ সেপ্টেম্বর ২০০৮ 
  8. Fackler, Martin (১ জুন ২০১১)। "Report Finds Japan Underestimated Tsunami Danger"The New York Times 
  9. The Worst Nuclear Disasters. Time.
  10. Strengthening the Safety of Radiation Sources p. 14.
  11. Johnston, Robert (২৩ সেপ্টেম্বর ২০০৭)। "Deadliest radiation accidents and other events causing radiation casualties"। Database of Radiological Incidents and Related Events। 

বহিঃসংযোগসম্পাদনা