যখন মানুষ পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের কথা চিন্তা করে, তখন তাদের প্রথম চিন্তাগুলি প্রায়শই কনটেইনমেন্ট ভেসেল, রিঅ্যাক্টর প্রেসার ভেসেল এবং বাষ্প জেনারেটরের মতো বিশাল কাঠামোর দিকে চলে যায়। যাইহোক, সত্যিকারের সমালোচনামূলক উপাদানগুলি আসলে সেই নিরীহ "ছোট রডগুলি" যা চুল্লি কেন্দ্রের গভীরে অবস্থিত।
এই আইটেমগুলি পারমাণবিক জ্বালানী রড হিসাবে পরিচিত। প্রতিটি রডের দৈর্ঘ্য প্রায় তিন থেকে চার মিটার-মোটামুটি একটি মানুষের আঙুলের পুরুত্ব। তবুও, এই অস্পষ্ট রডগুলির একটি মাত্র কয়েক দশক ধরে একটি গড় পরিবারকে শক্তি দেওয়ার জন্য যথেষ্ট শক্তি উৎপন্ন করে।
রাশিয়ার রোস্তভ পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র উন্নত জ্বালানী সমাবেশের পরীক্ষা শুরু করেছে
পারমাণবিক জ্বালানী সরাসরি মাটির বাইরে ব্যবহার করা যাবে না
অনেক লোক অনুমান করে যে পারমাণবিক জ্বালানী ঠিক কয়লার মতো- যা পৃথিবী থেকে খনন করে অবিলম্বে পুড়িয়ে ফেলা যায়। এটি একেবারেই নয়।
প্রাকৃতিক ইউরেনিয়াম আকরিক প্রাথমিকভাবে দুটি আইসোটোপ ধারণ করে: ইউরেনিয়াম-238 এবং ইউরেনিয়াম-235। পারমাণবিক বিভাজন করতে সক্ষম আইসোটোপ হল ইউরেনিয়াম-২৩৫; যাইহোক, এটি প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের 1% এরও কম জন্য দায়ী। অবশিষ্টাংশ সম্পূর্ণরূপে ইউরেনিয়াম-238 গঠিত, যা সরাসরি জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করা যায় না।
এটা অনেকটা সূর্যমুখীর বীজ খেতে চাওয়ার মতো: আপনার কাছে হয়তো এক ব্যাগ বীজ থাকতে পারে, কিন্তু মাত্র কয়েকটিতে ভোজ্য কার্নেল থাকে, বাকিটা শুধু শেল।
ফলস্বরূপ, খনি থেকে একবার ইউরেনিয়াম আকরিক উত্তোলন করা হলে, এটিকে অবশ্যই একটি জটিল প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে হবে: ক্রাশিং, গ্রাইন্ডিং, লিচিং, নিষ্কাশন, বৃষ্টিপাত, সমৃদ্ধকরণ, এবং আরও-যার কোনোটিই সহজ কাজ নয়। সমৃদ্ধকরণ পর্যায়ে, বিশেষ করে, ইউরেনিয়াম-235-কে ইউরেনিয়াম-238 থেকে আলাদা করতে উচ্চ গতির সেন্ট্রিফিউজ ব্যবহার করতে হবে-দুটি পদার্থ যা শারীরিকভাবে প্রায় একই রকম। এটি একটি অত্যাধুনিক প্রযুক্তি যা বিশ্বব্যাপী মাত্র কয়েকটি দেশ সম্পূর্ণরূপে আয়ত্ত করেছে।
চীনের ইউরেনিয়াম শিল্প মূল উদ্যোগের জন্য একটি শক্তিশালী সূচনা অর্জন করেছে
চাপযুক্ত জল চুল্লির জন্য জ্বালানী "শক্তি পেন্সিলের" অনুরূপ
বর্তমানে, বিশ্বব্যাপী পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির অধিকাংশই প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (PWRs) ব্যবহার করে। এই চুল্লিগুলিতে ব্যবহৃত প্রাথমিক পারমাণবিক জ্বালানী হল ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইড।
ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইড একটি সিরামিক উপাদান। এটিকে ছোট নলাকার খোঁচায় চাপানো হয়-প্রতিটি মোটামুটি একটি ঔষধি বড়ির আকারের, যার ব্যাস প্রায় এক সেন্টিমিটার এবং উচ্চতা এক সেন্টিমিটারের একটু বেশি। এই ছোট সিলিন্ডারগুলি পারমাণবিক জ্বালানী "পেলেট" হিসাবে পরিচিত।
ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইড প্রস্তুত করার জন্য একটি পদ্ধতি এবং প্রক্রিয়া
এই বৃক্ষগুলি তারপর একটি সরু, দীর্ঘায়িত ধাতব টিউবে লোড করা হয়। এই টিউবটি সাধারণ ধাতু দিয়ে তৈরি নয়, বরং একটি জিরকোনিয়াম খাদ দিয়ে তৈরি। জিরকোনিয়াম খাদ একটি বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য সম্পত্তির অধিকারী: এটি খুব কম নিউট্রন শোষণ করে। এটি অপরিহার্য যে নিউট্রনগুলি ন্যূনতম শোষণের সাথে টিউব উপাদানের মধ্য দিয়ে যায় যাতে তারা ইউরেনিয়াম-২৩৫টি পরমাণুকে আঘাত করতে পারে, যার ফলে পারমাণবিক বিভাজন প্রতিক্রিয়া বজায় থাকে। যদি এর পরিবর্তে নিউট্রন শোষণের জন্য শক্তিশালী ক্ষমতাসম্পন্ন একটি ভিন্ন উপাদান-ব্যবহার করা হয়, তবে চুল্লিটি কাজ করতে অক্ষম হবে।
এই জিরকোনিয়াম অ্যালয় টিউবগুলির দেয়ালগুলি একটি মিলিমিটারের কয়েক দশমাংশ পুরু-আসলে, একটি সাধারণ ব্যাঙ্ক কার্ডের চেয়ে পাতলা। তবুও, তাদের অবশ্যই চুল্লির মধ্যে চরম পরিস্থিতি সহ্য করতে হবে: তাপমাত্রা 300 ডিগ্রির বেশি, চাপ 100 বায়ুমণ্ডলের বেশি, এবং নিউট্রনের নিরলস, দীর্ঘমেয়াদী বোমাবর্ষণ। উত্পাদন প্রক্রিয়াটি এমন অসাধারণ নির্ভুলতার দাবি করে যে, চীনের মধ্যে, এটি কার্যকর করতে সক্ষম উদ্যোগের সংখ্যা একদিকে গণনা করা যেতে পারে।
একটি একক ফুয়েল রডের মধ্যে রয়েছে একের উপরে একের পর এক স্তূপীকৃত শত শত জ্বালানি ছুরি।
লোডিং প্রক্রিয়া একটি skewer সম্মুখের মিছরিযুক্ত ফল থ্রেডিং একটি সাদৃশ্য বহন করে.
প্রথমত, ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইডের বৃক্ষগুলি একে একে জিরকোনিয়াম খাদ টিউবগুলিতে ঢোকানো হয়; একটি একক টিউব প্রায় 300 টি পেলেট মিটমাট করতে পারে। ছোরা একে অপরের সাথে সরাসরি যোগাযোগে স্থাপন করা যাবে না; তাদের মধ্যে একটি ছোট ফাঁক রেখে যেতে হবে, কারণ পারমাণবিক প্রতিক্রিয়ার সময় ছোরাগুলি প্রসারিত হবে। টিউবের প্রান্তগুলি তারপরে ঢালাইয়ের মাধ্যমে শেষ প্লাগগুলির সাথে হারমেটিকভাবে সিল করা হয় এবং অভ্যন্তরটি হিলিয়াম গ্যাস দিয়ে ভরে যায়। হিলিয়াম চমৎকার তাপ পরিবাহিতা ধারণ করে, যা টিউবের অভ্যন্তর থেকে বাইরের পরিবেশে পেলেট দ্বারা উত্পন্ন তাপ স্থানান্তরকে সহজ করে।
এই পদ্ধতিতে, একটি একক জ্বালানী রড সম্পন্ন হয়।
যাইহোক, একটি পারমাণবিক চুল্লির জন্য শুধুমাত্র এক বা দুটি জ্বালানী রডের প্রয়োজন হয় না- এমনকি এক বা দুইশটিও নয়। একটি সাধারণ ঘরোয়া মিলিয়ন-কিলোওয়াট-শ্রেণীর প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (PWR) উদাহরণ হিসেবে নিলে, চুল্লির কোরে অবশ্যই 40,000 থেকে 50,000 ফুয়েল রড থাকতে হবে।
পৃথকভাবে 40,000 থেকে 50,000 রড সন্নিবেশ করা যৌক্তিকভাবে অসম্ভব; এই ধরনের পদ্ধতি অনেক বেশি সময়সাপেক্ষ হবে-এবং সঠিক কাঠামোগত স্থিরকরণকে বাধা দেবে। ফলস্বরূপ, প্রকৌশল অনুশীলনে, এই রডগুলিকে "জ্বালানী সমাবেশে" একত্রিত করা হয়।
একটি ফুয়েল অ্যাসেম্বলি সাধারণত নিম্নলিখিত রূপ নেয়: 200 টিরও বেশি জ্বালানী রডের একটি বান্ডিল একসাথে আবদ্ধ থাকে-উপরের এবং নীচের প্রান্তের প্লেটগুলির পাশাপাশি স্পেসার গ্রিডগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে-একটি ঝরঝরে, রেকটিলাইনার বান্ডিল তৈরি করে। স্পেসার গ্রিডগুলি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান; তারা দৃঢ়ভাবে 200-প্লাস রডগুলিকে তাদের সুনির্দিষ্ট, মনোনীত অবস্থানে নোঙর করে এবং রডগুলির মধ্যে মিনিটের ব্যবধান বজায় রাখে যাতে শীতল জলের অবিরাম প্রবাহ নিশ্চিত করা যায়।
একটি একক চুল্লি কোর সাধারণত 150 টিরও বেশি যেমন জ্বালানী সমাবেশ মিটমাট করে।
জ্বালানী সমাবেশে ফ্রেটিং পরিধানের গবেষণা এবং সিমুলেশন বিশ্লেষণ
অ্যারোস্পেস স্ট্যান্ডার্ডের সাথে সমানভাবে উত্পাদন নির্ভুলতা
অনেক লোক অনুমান করে যে পারমাণবিক জ্বালানী তৈরিতে সাধারণ যন্ত্র এবং সমাবেশ ছাড়া আর কিছুই জড়িত নয়; বাস্তবে, যাইহোক, নির্ভুলতা প্রয়োজনীয়তা বিস্ময়করভাবে উচ্চ।
উদাহরণস্বরূপ, স্পেসার গ্রিডগুলি বিবেচনা করুন: এগুলিতে হাজার হাজার স্প্রিং এবং প্রোট্রুশন রয়েছে, যার প্রতিটির মাত্রিক সহনশীলতা অবশ্যই একটি মানুষের চুলের ঘনত্বের পরিমাণের মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। এটি সামান্য বন্ধ হলে, জ্বালানী রডগুলিতে সহায়তা বাহিনী অসম হয়ে যেত; দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশন চলাকালীন, এটি বিকৃতি এবং কম্পনের কারণ হতে পারে৷
তারপরে জ্বালানী ছুরিগুলির ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণের বিষয়টি রয়েছে। ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইডের বৃক্ষগুলিকে অবশ্যই পর্যাপ্ত ঘনত্বে চাপতে হবে-তবুও *খুব* ঘন নয়। যদি ঘনত্ব খুব কম হয়, পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া দক্ষতা ক্ষতিগ্রস্ত হয়; যদি এটি খুব বেশি হয়, তবে বিকিরণের অধীনে প্রসারণের জন্য অপর্যাপ্ত জায়গা থাকে, যা ক্ল্যাডিংটি ফাটল সৃষ্টি করতে পারে। এই "ঠিক সঠিক" পরিসরটি অত্যন্ত সংকীর্ণ, স্থিতিশীল উত্পাদন নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়ার প্রয়োজন।
**প্রেশারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর ফুয়েল অ্যাসেম্বলির জন্য আমাদের জাতির বৃহত্তম উৎপাদন লাইন: যেখানে যুগের আবেগ প্রবাহিত হয়**
উন্নত উৎপাদনের দৃষ্টিকোণ থেকে, পারমাণবিক জ্বালানী তৈরি হল, সারমর্মে, একাধিক শাখার একটি উচ্চ-একীকরণ। পাউডার ধাতুবিদ্যা, নির্ভুলতা মেশিনিং, বিশেষ ঢালাই, অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা-প্রতিটি স্বতন্ত্র পর্যায় প্রযুক্তিগত উৎকর্ষের শীর্ষকে উপস্থাপন করে।
** খরচ করা জ্বালানি কোথায় যায়?**
পারমাণবিক জ্বালানী সাধারণত একটি চুল্লিতে তিন থেকে পাঁচ চক্রের জন্য থাকে, প্রতিটি চক্র প্রায় আঠারো মাস স্থায়ী হয়। এই সময়ের মধ্যে, ইউরেনিয়াম-235 ধীরে ধীরে গ্রাস করা হয়, যখন নতুন নিউক্লাইড-যেমন প্লুটোনিয়াম-239-একসাথে উৎপন্ন হয়। একবার শক্তির সম্ভাবনা অনেকাংশে নিঃশেষ হয়ে গেলে, এই জ্বালানীটি হয়ে ওঠে যা "ব্যয় জ্বালানী" হিসাবে পরিচিত।
খরচ করা জ্বালানি অপচয় নয়। এটিতে এখনও অপুর্ণ ইউরেনিয়াম-235 এবং সেইসাথে নতুন উত্পাদিত প্লুটোনিয়াম-239- উভয়ই মূল্যবান পারমাণবিক সম্পদ। আন্তর্জাতিকভাবে, কিছু দেশ এই উপকরণগুলি পুনরুদ্ধার এবং পুনঃব্যবহারের জন্য পুনঃপ্রক্রিয়ায় নিয়োজিত। আমাদের দেশ একটি "ক্লোজড-সাইকেল" পদ্ধতিও অনুসরণ করছে: নতুন জ্বালানি সমাবেশ তৈরি করতে ব্যয়িত জ্বালানি থেকে দরকারী উপাদানগুলি বের করা।
**দেশীয়ভাবে উৎপাদিত খরচ করা জ্বালানি পরিবহন পিপা বিদেশী একচেটিয়া ভাঙ্গার জন্য সেট করা হয়েছে: প্রোটোটাইপ গ্রহণযোগ্যতা পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয় এবং ব্যাপক উৎপাদনের জন্য প্রস্তুত**
**বিবেচনার যোগ্য একটি প্রশ্ন**
যখন আমি এটি লিখছি, তখন আমার মনে একটি চিন্তা আসে: নতুন পারমাণবিক জ্বালানির বৈশ্বিক চাহিদা বার্ষিক হাজার হাজার টন; তারপরও, যখন মূল উপাদানগুলির কথা আসে-যেমন উচ্চ-নির্ভুল জিরকোনিয়াম অ্যালয় টিউব এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স স্পেসার গ্রিড-মাত্র কয়েকটি দেশ তাদের তৈরি করার ক্ষমতা রাখে৷
গত কয়েক বছরে, আমাদের দেশীয় সক্ষমতা দ্রুত এগিয়েছে; আমরা আমদানির উপর সম্পূর্ণ নির্ভরশীল থেকে এই উপাদানগুলির বেশিরভাগ নিজেরাই তৈরি করতে সক্ষম হয়েছি। তা সত্ত্বেও, নির্দিষ্ট নির্দিষ্ট গ্রেডের জিরকোনিয়াম অ্যালয়-এর পাশাপাশি নির্দিষ্ট ধরণের পরিদর্শন সরঞ্জামের জন্য-আমরা এখনও বিদেশ থেকে সেগুলি সংগ্রহ করতে চাই।
আমি সর্বদা বিশ্বাস করি যে, পারমাণবিক জ্বালানী তৈরির ক্ষেত্রে, সাফল্যের চূড়ান্ত নির্ধারক হল মৌলিক শিল্পে একটি জাতির অন্তর্নিহিত ভিত্তি। উচ্চতর পাউডার ধাতুবিদ্যা কৌশল ছাড়া, জ্বালানী pellets মান উন্নত করা যাবে না; উচ্চ-নির্ভুল মেশিনিং ক্ষমতা ছাড়া, পজিশনিং গ্রিডগুলি প্রয়োজনীয় মান পূরণ করতে পারে না; এবং একটি কঠোর মান ব্যবস্থাপনা ব্যবস্থা ছাড়া, উপাদানগুলি এমনকি পারমাণবিক চুল্লিতে ইনস্টলেশনের জন্য পরিষ্কার করা যাবে না।
পরিশেষে, উন্নত উত্পাদনের মূল প্রতিযোগিতা কেবলমাত্র একটি নির্দিষ্ট উপাদান উত্পাদন করার ক্ষমতার মধ্যে নয়, বরং সমগ্র শিল্প শৃঙ্খলকে সম্পূর্ণরূপে সংহত করার এবং এর স্থিতিশীল, নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করার ক্ষমতার মধ্যে রয়েছে।
