అణు రియాక్టరు

అణు రియాక్టరు పరమాణు పరిజ్ఞానంతో విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే ఒక పరికరము. ఇందులో ప్రధానముగా కేంద్రక విఛ్చిత్తి ద్వారా శక్తి ఉత్పత్తి అవుతుంది.ఒక న్యూక్లియర్ రియాక్టరు నిరంతర అణు శృంఖల చర్యలు ప్రారంభించడానికి, నియంత్రించటానికి ఉపయోగించే ఒక పరికరం. సాధారణంగా అవి విద్యుత్ ఉత్పత్తికి, ఓడలు చోదన కోసం ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా అణువిచ్ఛిత్తినుండి వెలువడే శక్తి కార్యకారి ద్రవం (వాయువు లేదా నీళ్ళు) ద్వారా ఓడకు శక్తిని ఇచ్చే ప్రొపెల్లర్లుకు, టర్బైన్లుకు వెళ్తుంధి కొన్ని వైద్య, పారిశ్రామిక అవసరాల కోసం సమ స్థానీయాలు ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరి కొన్ని పరిశోధన కోసం మాత్రమే నడపబడతాయి.

Core of CROCUS, a small nuclear reactor used for research at the EPFL in Switzerland

An induced nuclear fission event. A neutron is absorbed by the nucleus of a uranium-235 atom, which in turn splits into fast-moving lighter elements (fission products) and free neutrons. Though both reactors and nuclear weapons rely on nuclear chain-reactions, the rate of reactions in a reactor occurs much more slowly than in a bomb.

పనిచేసే విధానం

సంప్రదాయ విద్యుత్ కేంద్రాలు శిలాజ ఇంధనాల నుండి విడుదలైన ఉష్ణ శక్తి ద్వారా విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేయడం వలె అణు రియాక్టర్లు అణువిచ్ఛిత్తినుండి విడుదలైన ఉష్ణ శక్తిని మారుస్తాయి.

ఒక రియాక్టర్ లోని మౌలిక భాగాలు ఈ క్రింది విధంగా

ఉన్నాయి.

i) ఇంధన కడ్డీలు మొదలైన వాటిని అమర్చిన ఇంధన గర్భం.

ii) కేంద్రక విచ్ఛిత్తి చర్యా ఫలితంగా వెలువడే శక్తిమంత మైన నూట్రాన్లను ఉష్ణ సమతా స్థితికి తెచ్చే మోడరేటర్సా ధారణంగా నీరు, భారజలం వాడుకలో ఉన్న మోడరేటర్లు,

iii) ఇంధన గర్భంలోని ఇంధన విచ్ఛిత్తి ద్వారా ఉద్భవించే ఉష్ణశక్తిని నిష్కర్షించే శీతలకారి (coolant).

iv) మిగిలి ఉండే సూట్రాన్ల సంఖ్యను నియమితం చేసి, కేంద్రక విచ్ఛిత్తి చర్య ప్రమాదస్థాయికి చేరకుండా

నిరోధించ గలిగే నియంత్రణ కడ్డీలు.

v) రేడియో ధార్మిక వికిరణాలను అడ్డుకోనే రక్షణ.

కేంద్రక విచ్ఛిత్తి

యురేనియం 235 లేదా ప్లుటోనియం-239 వంటి పెద్ద ఈనెలుగా చీల్చదగిన పరమాణు కేంద్రం ఒక న్యూట్రాన్ని శోషించినపుడు అది అణు విచ్చేదనకు గురికావచ్చు . భారీ కేంద్రకం గతి శక్తిని, గామా వికిరణాన్ని, ఉచిత న్యూట్రాన్లను విడుదల చేస్తూ రెండు లేదా ఎక్కువ తేలికైన కేంద్రకాలుగా (విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు) గా విభజించబడుతుంది .ఈ న్యూట్రాన్లలో కొంత భాగం ఇతర అణువులచే శోషింపబడి తదుపరి విచ్ఛిత్తి సంఘటనలకి తోడ్పడతాయి అవి మరిన్ని న్యూట్రాన్లను విడుదల చేస్తాయి. అలా ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతుంది. దీన్ని అణు శృంఖలచర్య లేదా గొలుసు చర్య అంటారు. మరిన్ని విచ్ఛేదనలకు కారణమయ్యే న్యూట్రాన్లను న్యూట్రాన్ విషాలు, న్యూట్రాన్ నియంత్రకాలచే అణు శృంఖలచర్యను నియంత్రించవచ్చు . అణు రియాక్టర్ల సాధారణంగా అసురక్షిత పరిస్థితులను గుర్తించబడినపుడు విచ్ఛిత్తిచర్య ఆపివేయడానికి స్వయంచాలక, మానవీయ వ్యవస్థలు కలిగివుంటాయి.

సాధారణంగా (ప్రపంచ రియాక్టర్లలో ఉపయోగించే మోడరేటర్లలో సాధారణ నీరు 74%, 8% ఘన గ్రాఫైట్, 20% భారజలం (డ్యుటీరియం ఆక్సైడ్) ఉన్నాయి. బెరిలీయం కూడా కొన్ని ప్రయోగాత్మక రకాలలో ఉపయోగింపబడుతుంది .

ఉష్ణ ఉత్పత్తి

• ఈ కేంద్రకాలు సమీపంలో ఉన్న అణువులను ఢీకొట్టినప్పుడు విచ్చేదన ఉత్పత్తుల యొక్క గతి శక్తి ఉష్ణ శక్తిగా మారుతుంది .
• విచ్ఛేదన సమయంలో గామా కిరణాలు కొన్ని రియాక్టర్ల నుండి గ్రహింపబడతాయి అపుడు వాటి గతిశక్తి ఉష్ణశక్తిగా మార్చబడుతుంది .
• విచ్ఛేదన ఉత్పత్తుల, న్యూట్రాన్ శోషణ ద్వారా సక్రియమ్ చేయబడిన పదార్ధాల యొక్కరేడియోధార్మిక క్షయం ద్వారా వేడి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.రియాక్టర్ మూసివేసిన తర్వాత కూడా ఈ క్షయం ఉష్ణ మూలం కొంత కాలం ఉంటుంది.

శీతలీకరణ

అణు రియాక్టర్ను చల్ల పరచటానికి సాధారణంగా నీటిని  ఉపయోగిస్తారు. రియాక్టర్ నుండి వెలువడిన వేడిని నీరు గ్రహించి ఆవిరిగా మారుతుంధి.

ప్రతిచర్యాశీలత నియంత్రణ

ఎన్ని న్యూట్రన్లు విచ్ఛేదనలను సృష్టిస్తాయి అనే దాన్ని నియంత్రించడం బట్టి రియాక్టర్ యొక్క శక్తి ఉత్పత్తి సర్దుబాటు చేయబడుతుంది .

న్యూట్రాన్ విషంచే తయారుచేయబడిన నియంత్రణ కడ్డీలు న్యూట్రాన్లను శోషించడానికి ఉపయోగిస్తారు . నియంత్రణ కడ్డీలు ఎక్కువ న్యూట్రాన్లను గ్రహించాయి అంటేవిచ్ఛిత్తిజరగడానికి తక్కువ న్యూట్రాన్లు అందుబాటులో ఉన్నట్టు, అందువల్ల కడ్డీని లోతుగా నెట్టడం ద్వారా రియాక్టర్ యొక్క శక్తి ఉత్పత్తి తగ్గుతుంది అదే నియంత్రణ కడ్డీలు వెలికితీస్తే అది పెరుగుతుంది .

కొన్ని రియాక్టర్లలో, శీతలకరణి కూడా న్యూట్రాన్ మితకారి వలె పనిచేస్తుంది.ఒక మోడరేటర్విచ్చిత్తినుండి విడుదల ఐన వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లు శక్తిని కోల్పోయి ఉష్ణ న్యూట్రాన్లగా మారేలా చేసి రియాక్టర్ యొక్క శక్తిని పెంచుతుంది . వేగమైన న్యూట్రాన్లకంటే ఉష్ణ న్యూట్రాన్లువిచ్ఛిత్తికలిగించడానికి ఎక్కువ అవకాశం ఉంది . శీతలకరణి మితకారి అయితే, ఉష్ణోగ్రత మార్పులు శీతలకరణి / మితకారి సాంద్రతను ప్రభావితం చేయగలవు, అందువలన శక్తి ఉత్పత్తి మారవచ్చు .

విద్యుఛ్ఛక్తి ఉత్పత్తి

విచ్ఛిత్తిప్రక్రియ విడుదల చేసే శక్తి వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది వీటిలో కొంత వినియోగ శక్తిగా మార్చబడుతుంది . ఈ ఉష్ణ శక్తి నీటిని ఆవిరిగా మారుస్తుంధి అపుడు ఆ ఆవిరి విద్యుత్ ని ఉత్పత్తి చేసే  ఆవిరి టర్బైన్లను నడుపుతుంది.