परमाणु ऊर्जा संयंत्र क्या है? यह कैसे काम करता है

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परमाणु ऊर्जा स्टेशन का मूल सिद्धांत पारंपरिक थर्मल पावर स्टेशन के समान है। एकमात्र अंतर यह है कि, कोयले के दहन के कारण उत्पन्न गर्मी का उपयोग करने के बजाय, यहाँ परमाणु ऊर्जा संयंत्र में, परमाणु विखंडन के कारण उत्पन्न गर्मी का उपयोग बॉयलर में पानी से भाप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। इस भाप का उपयोग भाप टरबाइन को चलाने के लिए किया जाता है। यह टरबाइन अल्टरनेटर का प्रमुख प्रस्तावक है। यह अल्टरनेटर विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है। यद्यपि, परमाणु ईंधन की उपलब्धता बहुत अधिक नहीं है, लेकिन परमाणु ईंधन की बहुत कम मात्रा विद्युत ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा उत्पन्न कर सकती है।

यह परमाणु ऊर्जा संयंत्र की अनूठी विशेषता है। एक किलोग्राम यूरेनियम 4500 मीट्रिक टन उच्च श्रेणी के कोयले के बराबर है। इसका मतलब है कि 1 किलो यूरेनियम का पूर्ण विखंडन उतनी ही गर्मी पैदा कर सकता है जितना 4500 मीट्रिक टन उच्च श्रेणी के कोयले के पूर्ण दहन द्वारा पैदा किया जा सकता है।

यही कारण है, हालांकि परमाणु ईंधन बहुत महंगा है, परमाणु ईंधन प्रति यूनिट विद्युत ऊर्जा अभी भी कोयला और डीजल जैसे अन्य ईंधन के माध्यम से उत्पन्न ऊर्जा की लागत से कम है। वर्तमान युग में पारंपरिक ईंधन संकट को पूरा करने के लिए, परमाणु ऊर्जा स्टेशन सबसे उपयुक्त विकल्प हो सकते हैं।

परमाणु ऊर्जा स्टेशन के लाभ
जैसा कि हमने कहा, इस पावर स्टेशन में ईंधन की खपत काफी कम है और इसलिए, ऊर्जा की एक इकाई को उत्पन्न करने की लागत अन्य पारंपरिक बिजली उत्पादन विधि की तुलना में काफी कम है। आवश्यक परमाणु ईंधन की मात्रा भी कम है।
एक परमाणु ऊर्जा स्टेशन एक ही क्षमता के अन्य पारंपरिक पावर स्टेशन की तुलना में बहुत कम जगह घेरता है।
इस स्टेशन को बहुत अधिक पानी की आवश्यकता नहीं है, इसलिए पानी के प्राकृतिक स्रोत के पास पौधे का निर्माण करना आवश्यक नहीं है। इसके लिए भारी मात्रा में ईंधन की भी आवश्यकता नहीं होती है; इसलिए कोयले की खदान के पास, या उस स्थान पर निर्माण करना भी आवश्यक नहीं है जहाँ अच्छी परिवहन सुविधाएँ उपलब्ध हैं। इस वजह से, परमाणु ऊर्जा स्टेशन को लोड सेंटर के बहुत करीब स्थापित किया जा सकता है।
विश्व स्तर पर बड़ी मात्रा में परमाणु ईंधन हैं, इसलिए, ऐसे संयंत्र हजारों वर्षों तक आने वाली विद्युत ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित कर सकते हैं।
परमाणु ऊर्जा संयंत्र के नुकसान
ईंधन आसानी से उपलब्ध नहीं है और यह बहुत महंगा है।
परमाणु ऊर्जा स्टेशन के निर्माण के लिए प्रारंभिक लागत काफी अधिक है।
इस संयंत्र का निर्माण और कमीशनिंग अन्य पारंपरिक पावर स्टेशन की तुलना में बहुत जटिल और परिष्कृत है।
विखंडन उप-उत्पाद प्रकृति में रेडियोधर्मी हैं, और इससे उच्च रेडियोधर्मी प्रदूषण हो सकता है।
रखरखाव की लागत अधिक है और परमाणु ऊर्जा संयंत्र को चलाने के लिए आवश्यक जनशक्ति काफी अधिक है क्योंकि विशेषज्ञ प्रशिक्षित लोगों की आवश्यकता होती है।
परमाणु संयंत्र द्वारा भार के अचानक उतार-चढ़ाव को कुशलता से पूरा नहीं किया जा सकता है।
चूंकि परमाणु प्रतिक्रिया के उप-उत्पाद अत्यधिक रेडियोधर्मी हैं, इसलिए यह उप-उत्पादों के निपटान के लिए एक बहुत बड़ी समस्या है। इसे केवल जमीन के अंदर या समुद्र के किनारे से दूर समुद्र में ही निपटाया जा सकता है।
परमाणु रिएक्टर में, यूरेनियम 235 परमाणु विखंडन के अधीन है। यह चेन रिएक्शन को नियंत्रित करता है जो विखंडन होने पर शुरू होता है। श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जाना चाहिए अन्यथा ऊर्जा रिलीज की दर तेज होगी, विस्फोट की उच्च संभावना हो सकती है। परमाणु विखंडन में, परमाणु ईंधन के नाभिक, जैसे कि U235 में न्यूट्रॉन के धीमे प्रवाह द्वारा बमबारी की जाती है। इस बमबारी के कारण यूरेनियम का नाभिक टूट गया है, जिससे भारी ऊष्मा ऊर्जा निकलती है और नाभिक के टूटने के दौरान, न्यूट्रॉन की संख्या भी उत्सर्जित होती है।

इन उत्सर्जित न्यूट्रॉन को विखंडन न्यूट्रॉन कहा जाता है। ये विखंडन न्यूट्रॉन आगे विखंडन का कारण बनते हैं। आगे विखंडन अधिक विखंडन न्यूट्रॉन बनाता है जो फिर से विखंडन की गति को तेज करता है। यह संचयी प्रक्रिया है। यदि प्रक्रिया को नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो बहुत ही कम समय में विखंडन की दर इतनी अधिक हो जाती है, यह इतनी बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करेगी, खतरनाक विस्फोट हो सकता है। इस संचयी प्रतिक्रिया को चेन रिएक्शन कहा जाता है। यह श्रृंखला प्रतिक्रिया केवल परमाणु रिएक्टर से विखंडन न्यूट्रॉन को हटाकर नियंत्रित की जा सकती है। रिएक्टरों से विखंडन न्यूट्रॉन को हटाने की दर को बदलकर विखंडन की गति को नियंत्रित किया जा सकता है।

एक परमाणु रिएक्टर एक बेलनाकार आकार का स्टंट दबाव पोत है। ईंधन की छड़ें परमाणु ईंधन से बनी होती हैं यानी यूरेनियम मॉडरेट, जो आमतौर पर ईंधन छड़ के ग्रेफाइट कवर से बना होता है। यूरेनियम नाभिक से टकराने से पहले न्यूट्रॉन को न्यूट्रॉन धीमा कर देता है। नियंत्रण छड़ कैडमियम से बने होते हैं क्योंकि कैडमियम न्यूट्रॉन का एक मजबूत अवशोषक होता है।

नियंत्रण छड़ों को विखंडन कक्ष में डाला जाता है। यह कैडमियम नियंत्रण छड़ को नीचे धकेल सकता है और आवश्यकता के अनुसार ऊपर खींच सकता है। जब इन छड़ों को पर्याप्त रूप से नीचे धकेल दिया जाता है, तो अधिकांश छड़ें न्यूट्रॉन इन छड़ों द्वारा अवशोषित हो जाती हैं, इसलिए श्रृंखला प्रतिक्रिया बंद हो जाती है। फिर से, जबकि नियंत्रण छड़ को खींच लिया जाता है, विखंडन न्यूट्रॉन की उपलब्धता अधिक हो जाती है जो श्रृंखला प्रतिक्रिया की दरों को बढ़ाती है। इसलिए, यह स्पष्ट है कि नियंत्रण छड़ की स्थिति को समायोजित करके, परमाणु प्रतिक्रिया की दर को नियंत्रित किया जा सकता है।

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