निष्क्रिय नाभिकीय सुरक्षा

निष्क्रिय नाभिकीय सुरक्षा (पैसिव न्यूक्लियर सेफ्टी) सुरक्षा सुविधाओं के लिए एक डिज़ाइन दृष्टिकोण है, जिसे नाभिकीय (न्यूक्लियर) रिएक्टर में कार्यान्वित किया जाता है, किसी विशेष प्रकार की आपातकालीन स्थिति (सामान्यतः शीतलक की हानि या शीतलक प्रवाह की हानि के परिणामस्वरूप अधितापन होता है) में रिएक्टर को सकुशल शटडाउन स्थिति में लाने के लिए ऑपरेटर की ओर से किसी सक्रिय हस्तक्षेप या इलेक्ट्रिकल/इलेक्ट्रॉनिक पुनर्निवेशन (फीडबैक) की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार की डिज़ाइन विशेषताएँ घटकों की अभियांत्रिकी पर निर्भर करती हैं जैसे कि उनका पूर्वानुमानित क्रियाविधि रिएक्टर स्थिति की क्षय को तेज करने के बजाय मंद कर देगा; वे सामान्य रूप से सक्रिय शक्ति स्रोत की आवश्यकता के बिना सुरक्षा कार्यों को पूरा करने के लिए प्राकृतिक शक्तियों या घटनाओं जैसे गुरुत्वाकर्षण, उत्प्लावन, दाबांतर, चालन या प्राकृतिक उष्मीय संवहन का लाभ उठाते हैं। कई पुरातर सामान्य रिएक्टर डिज़ाइन निष्क्रिय सुरक्षा प्रणालियों का सीमित उपयोग किया जाता है, बल्कि उन्हें डीजल पावर संचालित मोटर्स जैसी सक्रिय सुरक्षा प्रणालियों पर निर्भर किया जाता है। कुछ नए रिएक्टर डिज़ाइन में अधिक निष्क्रिय प्रणालियाँ सम्मिलित हैं; इसका कारण है कि ये उच्च विश्वसनीयता वाले होते हैं और उन प्रणालियों की स्थापना और रखरखाव से जुड़ी लागत को कम करते हैं जिन्हें विश्वसनीयता के समान स्तर को प्राप्त करने के लिए अन्यथा कई ट्रेनों के उपकरण और अनावश्यक सुरक्षा वर्ग की बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है। हालांकि, बहुत से निष्क्रिय सुरक्षा सुविधाओं को संचालित करने वाले दुर्बल प्रेरक बल किसी भी पैसिव प्रणाली की प्रभावकारिता में सामर्थ्यपूर्ण चुनौतियों, मुख्यतः किसी दुर्घटना के बाद अल्पावधि में, का सामना कर सकती है।

पारिभाषिकी

'निष्क्रिय नाभिकीय' को ऐसी सुरक्षा प्रक्रियाएँ कहा जाता है जिनके संलग्न होने के लिए कम या कोई बाह्य शक्ति या मानव नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है। आधुनिक रिएक्टर डिज़ाइनों ने जटिल मानवीय त्रुटि के संकट को कम करने के लिए निष्क्रिय प्रणालियों की संख्या बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित किया है।

ज्यादा समावेशन (कवरेज) के साथ जुड़ी अधिक सुरक्षा के पश्चात भी, सभी वर्तमान के बड़े पैम्प नाभिकीय रिएक्टर्स को सहारा देने के लिए बाह्य (सक्रिय) और आंतरिक (निष्क्रिय) तंत्र दोनों की आवश्यकता है। कोई भी 'निष्क्रिय सुरक्षित' रिएक्टर नहीं है, केवल प्रणालियों और घटकों के लिए है। सुरक्षा प्रणालियों का उपयोग किया जाता है ताकि संयान्त्र उम्मीदित संचालनीय घटनाओं या दुर्घटनाओं की स्थिति में सामान्य स्थितियों के बाहर न जाए, जबकि नियंत्रण प्रणालियों का उपयोग सामान्य स्थितियों के तहत संयंत्र को संचालित करने के लिए किया जाता है। कभी-कभी एक प्रणाली दोनों विशेषताओं को समाहित करती है। निष्क्रिय नाभिकीय सुरक्षा प्रणाली के घटकों को संदर्भित करती है, जबकि अंतर्निहित सुरक्षा सुरक्षा विशेष उपप्रणालियों की उपस्थिति या अभाव के पश्चात भी नियंत्रण प्रणाली प्रक्रिया को संदर्भित करती है।

नाभिकीय रिएक्टर के सुरक्षा प्रणाली का एक उदाहरण निष्क्रिय नाभिकीय घटकों के साथ है, जैसा कि एक नाभिकीय रिएक्टर के कंटेनमेंट वेसल का। वेसल की कंक्रीट दीवारें और स्टील लाइनर में निष्क्रिय नाभिकीय होती है, लेकिन इसके लिए सक्रिय प्रणालियों की आवश्यकता होती है (वाल्व्स, पुनर्निवेशन लूप्स, बाह्य यंत्र विन्यास (इंस्ट्रूमेंटेशन), नियंत्रण परिपथ, आदि) जो बाह्य शक्ति और मानव संचालन की आवश्यकता होती है ताकि वे कार्य कर सकें।

अंतरराष्ट्रीय नाभिकीय ऊर्जा एजेंसी (आईएए) ने घटकों की "निष्क्रिय नाभिकीय" की डिग्री को श्रेणी A से D तक वर्गीकृत किया है, जो इस पर्यावरण का उपयोग नहीं करता है:

1. कोई गतिमान कार्यशील तरल पदार्थ नहीं
2. कोई गतिमान यांत्रिक भाग नहीं
3. 'बोधगम्यता (इंटेलिजेंस)' का कोई सिग्नल निवेशन नहीं
4. कोई बाह्‍य शक्ति का निवेशन या बल नहीं

श्रेणी A (1+2+3+4) में ईंधन क्लैडिंग, ईंधन पैलेट की सुरक्षात्मक और गैर प्रतिक्रियाशील बाहरी परत है, जो उपरोक्त सुविधाओं में से किसी का उपयोग नहीं करती है: यह सदैव संवृत स्थिति में रहता है और ईंधन तथा विखंडन उत्पादों को अंदर रखता है तथा पुनर्प्रसंस्करण संयंत्र में पहुंचने से पहले विवृत स्थिति में नहीं रहता है। श्रेणी B में (2+3+4) सर्ज लाइन है, जो हॉट लेग को प्रेशराइज़र से जोड़ता है और पीडब्ल्यूआर के प्राथमिक लूप में दाब को नियंत्रित करने में मदद करता है और जब इसका कार्य पूरा होता है, तो एक चलते हुए कार्यक्षम तरल का उपयोग करता है। श्रेणी C में (3+4) संचायक (एक्यूम्युलेटर) है, जिसे 'बोधगम्यता' या बाह्य शक्ति के सिग्नल इनपुट की आवश्यकता नहीं है। जब प्राथमिक परिपथ में दाब स्प्रिंग लोडेड एक्यूम्युलेटर वाल्व्स की सेट पॉइंट से कम होता है, तो वाल्व्स खुलते हैं और जल संपीड़ित नाइट्रोजन द्वारा प्राथमिक परिपथ में जल को प्रवेश कराया जाता है। श्रेणी D में (केवल 4) एसीआरएएम है जो चलते हुए कार्यक्षम तरलों, चलते हुए मैकेनिकल पार्ट्स और 'बोधगम्यता' के सिग्नल इनपुट का उपयोग करता है, लेकिन बाह्य शक्ति या बल का उपयोग नहीं करता है: नियंत्रण रॉड्स को उनके चुंबकीय क्लैम्प से मुक्त करने के बाद ये गुरुत्व के द्वारा गिरते हैं। लेकिन नाभिकीय सुरक्षा अभियांत्रिकी कभी भी इतनी सरल नहीं होती: एक बार मुक्त होने पर रॉड अपने कार्यक्षम को पूरा नहीं कर सकती: यह सुंदरभूत स्थितियों या डिफॉर्म्ड कोर संरचनाओं के कारण अटक जा सकता है। यह दिखाता है कि यह एक निष्क्रिय सुरक्षित प्रणाली है और इसे सही ढंग से सक्रिय किया गया है, लेकिन यह अपने कार्यक्षम को पूरा नहीं कर सकता है। प्राय: सभी नाभिकीय ऊर्जा केंद्रों में निष्क्रिय सुरक्षा घटकों के साथ सुरक्षा प्रणालियों के प्रतिरूप (एक्सेलेटर, पीडब्ल्यूआरों में हाइड्रो-एक्यूम्यूलेटर्स या बीडब्ल्यूआरों में दाब दमन नियंत्रण प्रणालियाँ) प्राप्त हो सकते हैं।

अगली पीढ़ी के रिएक्टरों में 'निष्क्रिय रूप से सुरक्षित' घटकों पर अधिकांश ग्रंथों में, मुख्य मुद्दा यह है कि सुरक्षा प्रणाली के मिशन को पूरा करने के लिए किसी पंप की आवश्यकता नहीं है और प्रणाली के सभी सक्रिय घटक (सामान्यतः I&C और वाल्व) बैटरी से विद्युत शक्ति के साथ काम करते हैं।

आईएईए स्पष्ट रूप से निम्नलिखित चेतावनी का उपयोग करता है:

... निष्क्रियता विश्वसनीयता या उपलब्धता का पर्याय नहीं है, यहां तक कि सुरक्षा सुविधा की सुनिश्चित पर्याप्तता का भी पर्याय नहीं है,हालांकि प्रदर्शन के लिए संभावित रूप से प्रतिकूल कई कारकों को निष्क्रिय डिजाइन (सार्वजनिक धारणा) के माध्यम से अधिक आसानी से प्रतिकार किया जा सकता है। दूसरी ओर, चर नियंत्रण का उपयोग करने वाले सक्रिय डिज़ाइन्स सुरक्षा कार्यों के बहुत अधिक यथार्थ पूर्ण करने की अनुमति देते हैं; यह दुर्घटना प्रबंधन स्थितियों के तहत विशेषकर बावधान प्रबंधन शर्तों के तहत विशेषकर इच्छनीय हो सकता है।

नाभिकीय रिएक्टर प्रतिक्रिया गुण जैसे कि प्रतिक्रियाशीलता का तापमान गुणांक और प्रतिक्रियाशीलता का शून्य गुणांक सामान्य रूप से क्रमशः न्यूट्रॉन मॉडरेटर उष्मीय हस्तांतरण प्रक्रिया की थर्मोडायनामिक और चरण-परिवर्तन प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है। जिन रिएक्टरों की ताप स्थानांतरण प्रक्रिया में प्रतिक्रियाशीलता के ऋणात्मक शून्य गुणांक की परिचालन संपत्ति होती है, उनमें अंतर्निहित सुरक्षा प्रक्रिया सुविधा होती है। एक परिचालन विफलता मोड ऐसे रिएक्टर को असुरक्षित बनाने के लिए संभावित रूप से प्रक्रिया को बदल सकता है।

रिएक्टरों को हाइड्रोलिक सुरक्षा प्रणाली घटक के साथ फिट किया जा सकता है जो नियंत्रण प्रणाली के हस्तक्षेप के बिना मॉडरेटर और शीतलक के बढ़ते बहिर्वाह दबाव के जवाब में शीतलक (विशेष रूप से पानी) के प्रवाह दाब को बढ़ाता है। ऐसे रिएक्टरों को ऐसे निष्क्रिय सुरक्षा घटक से सुसज्जित के रूप में वर्णित किया जाएगा जो - यदि ऐसा डिज़ाइन किया गया है - रिएक्टर में प्रतिक्रियाशीलता का एक ऋणात्मक शून्य गुणांक प्रस्तुत कर सकता है, भले ही रिएक्टर की परिचालन संपत्ति की परवाह किए बिना जिसमें यह फिट किया गया है। यह सुविधा केवल तब कार्यकारी होगी यदि यह एक उत्थान (स्टीम) वॉइड से तेज़ी से प्रतिक्रिया करती है और रिएक्टर के घटक बढ़े हुए कूलेंट दाब को सह सकते हैं। रिएक्टर जिसे दोनों सुरक्षा सुविधाओं के साथ फिट किया जाता है - यदि ऐसा डिज़ाइन किया जाता है कि धनात्मक रूप से प्रभावित हो सकता है - एक सुरक्षा इंटरलॉक का उदाहरण है। अधिक दुर्लभ संचालन असफलता मोड्स दोनों ऐसी सुरक्षा सुविधाओं को अनउपयोगी बना सकते हैं और रिएक्टर की कुल सापेक्ष निर्भरता से विचलित कर सकते हैं।

संक्रिया में निष्क्रिय सुरक्षा के उदाहरण

पारंपरिक रिएक्टर सुरक्षा प्रणालियाँ इस अर्थ में सक्रिय हैं कि उनमें कमांड प्रणाली (उदाहरण के लिए, उच्च दबाव वाले पानी पंप) पर विद्युत या यांत्रिक संचालन सम्मिलित है। लेकिन कुछ इंजीनियर्ड रिएक्टर प्रणाली पूरी तरह से निष्क्रिय रूप से कार्रवाई करते हैं, जैसे कि अतिदाब को प्रबंधित करने के लिए दाब विमोचन वाल्व का उपयोग किया जाता है। समानांतर अतिरिक्त प्रणालियों की भी आवश्यकता है। संयुक्त अंतर्निहित और निष्क्रिय सुरक्षा केवल भौतिक घटनाओं जैसे दाबांतर, संवहन, गुरुत्वाकर्षण या प्रतिक्रिया को मंद करने या बंद करने के लिए उच्च तापमान पर सामग्री की प्राकृतिक प्रतिक्रिया पर निर्भर, इंजीनियर्ड घटकों के काम करने पर नहीं जैसे कि उच्च-दाब जल पंप, करती है।

वर्तमान दाबयुक्त जल रिएक्टर और उबलते जल रिएक्टर ऐसी प्रणालियाँ हैं जिन्हें एक प्रकार की निष्क्रिय सुरक्षा सुविधा के साथ डिज़ाइन किया गया है। अत्यधिक बिजली की स्थिति की स्थिति में, जैसे ही नाभिकीय रिएक्टर कोर में जल उबलता है, भाप के क्षेत्र बन जाते हैं। इन भाप वॉयड्स न्यूट्रॉन्स को कम मोडरेट करते हैं, जिससे रीएक्टर के अंतर्गत शक्ति स्तर कम होता है। बोरेक्स प्रयोगों और SL-1 मेल्टडाउन दुर्घटना ने इस सिद्धांत को साबित कर दिया।

ऐसा एक रीएक्टर डिज़ाइन जिसकी स्वाभाविक रूप से सुरक्षित प्रक्रिया सभी संचालन मोड में किसी विशिष्ट असफलता स्थिति के दौरान प्रत्यक्ष रूप से एक निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान करती है, उसे आम तौर पर उस विफलता की स्थिति के लिए अपेक्षाकृत विफल-सुरक्षित के रूप में वर्णित किया जाता है। हालाँकि, अधिकांश वर्तमान जल-ठंडा और -संचालित रिएक्टर, जब भरे जाते हैं, तो प्रक्रिया गर्मी हस्तांतरण या सक्रिय शीतलन प्रणाली के बिना अवशिष्ट उत्पादन और क्षय गर्मी को नहीं हटा सकते हैं। दूसरे शब्दों में, जब रीएक्टर बंद किया जाता है (स्क्रैम्ड), तो स्वाभाविक रूप से सुरक्षित हीट ट्रांसफर प्रक्रिया रीएक्टर चालित होते समय अत्यधिक गरमी को रोकने के लिए निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान नहीं करती है। थ्री माइल आइलैंड दुर्घटना ने इस डिज़ाइन की कमी को उजागर कर दिया: रिएक्टर और भाप जनरेटर बंद कर दिए गए लेकिन शीतलक की हानि के कारण यह अभी भी आंशिक रूप से नाभिकीय दुर्घटना घटित होती है।

See also: रिएक्टर दुर्घटनाओं के प्रति परमाणु ईंधन की प्रतिक्रिया

तीसरी पीढ़ी के डिज़ाइन पहले के डिज़ाइनों में सुधार करते हैं जिसमें सक्रिय या निहित सुरक्षा सुविधाओं को सम्मिलित किया गया है जो किसी भी खराबी की स्थिति में दुर्घटनाओं से बचने के लिए कोई सक्रिय नियंत्रण या (मानव) संचालन हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है, और इन्हें दाबांतर, गुरुत्व, प्राकृतिक संवहन, या उच्च तापमानों के प्रति सामान्य सामग्रियों की स्वाभाविक प्रतिक्रिया पर आश्रित हो सकती है।

कुछ डिज़ाइन्स में एक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर की कोर को एक तरल धातु के तालाब में डाला जाता है। यदि रीएक्टर अधितापित होता है, तो धातु से बने ईंधन और क्लैडिंग का तापमान बढ़ने से अधिक न्यूट्रॉन कोर से बाहर निकलने का कारण बनता है, और पारमाणविक श्रृंगार प्रतिक्रिया को और नहीं सहारा किया जा सकता है। तरल धातु की बड़ी मात्रा भी साथ ही एक हीटसिंक के रूप में कार्य करती है जो कोर से असमान्य ठंडक को अवशोषित करने की क्षमता है, यदि सामान्य ठंडाई प्रणालियाँ असफल हो जाएं।

पेबल बेड रीएक्टर एक ऐसा रीएक्टर का उदाहरण है जिसमें स्वाभाविक रूप से सुरक्षित प्रक्रिया है जो सभी संचालन मोड के लिए एक निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान करने की भी क्षमता है। जैसे ही ईंधन का तापमान बढ़ता है, डोप्लर ब्रॉडनिंग से न्यूट्रॉन को U-238 अणुओं द्वारा कैच किए जाने की संभावना बढ़ती है। इससे यह संभावना कम होती है कि न्यूट्रॉन U-235 अणुओं द्वारा कैच किए जाएं और फिषन को प्रारंभ करें, जिससे रीएक्टर का शक्ति उत्पाद घटता है और इससे ईंधन के तापमान पर स्वाभाविक सीमा लगती है। ईंधन पेबल्स की ज्यामिति और डिज़ाइन एक महत्वपूर्ण निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान करते हैं।

सिंगल फ्ल्यूइड फ्लोराइड मोल्टन सॉल्ट रीएक्टर में फिसाइल, फर्टाइल और ऐक्टिनाइड रेडिओआइसोटोप्स फ्लोराइड कूलेंट के साथ मोलेक्युलर बॉन्ड में होते हैं। मोलेक्युलर बॉन्ड्स एक निष्क्रिय नाभिकीय सुविधा प्रदान करते हैं क्योंकि एक कूलेंट की हानि घटित होने पर एक ईंधन की हानि होती है। मोल्टन फ्लोराइड ईंधन स्वयं साकारी नहीं हो सकता लेकिन केवल पायरोलाइटिक ग्रेफाइट जैसे न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर के जोड़ा जाने पर ही क्रिटिकैलिटी तक पहुंचता है। ऊर्जा की अधिक घनत्व के साथ ईंधन के साथ अतिरिक्त कम घनत्व के बिना FLiBe फ्लोराइड कूलेंट द्वारा एक निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान किया जाता है, जिसमें नियंत्रण रॉड्स या यानी कि मैकेनिकल फेलियर के दौरान टूट जाने वाले न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर के नीचे नीचे दूरी ग्रेफाइट क्रिटिकैलिटी को उत्पन्न नहीं करता है। रीएक्टर तरलों का गुरुत्व द्वारा निर्देशन प्रदान करना एक निष्क्रिय नाभिकीय घटक प्रदान करता है।

निम्न शक्ति स्विमिंग पूल रीएक्टर्स जैसे स्लोपोक और ट्राईगा को अनुसंधान वातावरणों में अनुपस्थित संचालन के लिए लाइसेंस प्राप्त हैं क्योंकि कम आमोद (19.75% U-235) यूरेनियम एलॉय हाइड्राइड ईंधन के तापमान बढ़ता है, तो ईंधन में मोलेक्युलर बाउंड हाइड्रोजन हीट को फिसियन न्यूट्रॉन्स के साथ बाहर निकालते समय उत्पन्न होते हैं। यह डॉपलर शिफ्टिंग या स्पेक्ट्रम हार्डनिंग ईंधन से गरमी को जल्दी से पूल के माध्यम से बहुत ज्यादा तापमान में तात्काल शीतलन सुनिश्चित करता है जबकि ईंधन से कहीं कम जल्दी जल्दी रखता है। प्रॉम्प्ट, सेल्फ-डिस्पर्सिंग, उच्च प्रदर्शन हाइड्रोजन-न्यूट्रॉन हीट ट्रांसफर, असुधिष्ट रेडियोन्यूक्लाइड-जल हीट ट्रांसफर की तुलना में, सुनिश्चित करता है कि दुर्घटना के द्वारा ईंधन एकमात्र घटित नहीं हो सकता है। यूरेनियम-जिरकोनियम एलॉय हाइड्राइड वेरिएंट्स में, ईंधन खुद रासायनिक रूप से जल संरोधी है, जिससे ईंधन मोलेक्युल्स के जीवनकाल तक सुरक्षित सुरक्षा प्रदान करता है। जल्दी न्यूट्रॉन्स के लिए पूल द्वारा प्रदान किए जाने वाले एक बड़े क्षेत्र ने सुनिश्चित किया है कि प्रक्रिया में स्वाभाविक सुरक्षा की उच्च डिग्री है। कोर पूल के माध्यम से दृश्यमान है और सत्यापन माप कोर ईंधन तत्वों पर सीधे किया जा सकता है, पूर्ण निगरानी और नाभिकीय अपस्वीकृति सुरक्षा प्रदान करते हुए। इन डिज़ाइन्स के गुणवत्ता अनुपस्थित तर्कसंगत रूप से सबसे सुरक्षित नाभिकीय रीएक्टर्स हो सकते हैं।

निष्क्रिय सुरक्षा सुविधाओं का उपयोग करने वाले रिएक्टरों के उदाहरण

तीन माइल आइलैंड यूनिट 2 को लगभग 480 पेटाबेक्केरेल्स के बारे में नियंत्रित नहीं कर सका जा सका, जो पर्यावरण में रिहाई के लिए निकाले गए, और लगभग 120 किलोलीटर रेडियोऐक्टिव कंटैमिनेटेड शीतलन वॉटर को नियंत्रण से बाहर निकाला गया, जिससे एक पड़ोसी इमारत में। टीएमआई-2 के पायलट-ऑपरेटेड रिलीफ वाल्व का उद्दीपन करने के बाद स्वचालित रूप से शट करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो रिएक्टर के अंदर अत्यधिक दाब को क्वेंच टैंक में निकालने के बाद होता था। हालांकि, वाल्व की मैकेनिकल फेलियर ने पीओआरवी क्वेंच टैंक को भर दिया, और रिलीफ डायाफ्राम को अंत में संधारित इमारत में टूट जाने का कारण बनाया। नियंत्रण इमारत के संप पंप्स ने स्वचालित रूप से नियंत्रण इमारत के बाहर रेडियोऐक्टिव जल को पंप किया। एक काम करने वाले पीओआरवी के साथ क्वेंच टैंक और अलग से संचारण इमारत के संप ने दो परतें प्रदान कीं। एक अविश्वसनीय पीओआरवी ने इसके डिज़ाइन की निष्क्रिय नाभिकीय को ऋणात्मक बना दिया। प्लांट डिज़ाइन में केवल एक सोलेनॉइड एक्चुएटर की स्थिति पर आधारित एकल ओपन/क्लोज इंडिकेटर था, जबकि पीओआरवी की वास्तविक स्थिति का एक अलग संकेतकरण नहीं था। इसने सीधे पीओआरवी की मैकेनिकल विश्वसनीयता को अनिश्चित बना दिया, और इसलिए इसकी निष्क्रिय नाभिकीय स्थिति अनिश्चित बना दी। स्वचालित संप पंप्स और/या पर्याप्त नियंत्रण संप क्षमता ने नियंत्रण इमारत की डिज़ाइन की निष्क्रिय नाभिकीय को ऋणात्मक बना दिया।

चेरनोबिल पावर प्लांट आपदा के कुख्यात आरबीएमके ग्रेफाइट मॉडरेट, वॉटर-कूल्ड रिएक्टरों को प्रतिक्रिया गति नियंत्रण के लिए विद्युत चुम्बकीय ग्रैपल्स पर बोरान नियंत्रण छड़ के साथ एक सकारात्मक शून्य गुणांक के साथ डिजाइन किया गया था। नियंत्रण प्रणालियाँ जिस हद तक विश्वसनीय थीं, इस डिज़ाइन में सक्रिय अंतर्निहित सुरक्षा की एक समान डिग्री थी। रिएक्टर कम बिजली के स्तर पर असुरक्षित था क्योंकि गलत नियंत्रण रॉड आंदोलन का प्रति-सहज ज्ञानवर्धक प्रभाव होगा। चेरनोबिल रीएक्टर 4 को स्थानांतरित क्रेन द्वारा चलाए गए बोरॉन नियंत्रण रॉड्स के साथ बनाया गया था जो मोडरेटर सब्स्टेंस, ग्राफाइट, एक न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ टिप किए गए थे। इसमें एक आपातकालीन कोर शीतलन प्रणाली (ईसीसीएस) सम्मिलित था जिसका या ग्रिड पावर या बैकअप डीज़ल जनरेटर का संचालन करना आवश्यक था। ईसीसीएस सुरक्षा घटक स्वचालित रूप से नहीं था। डिज़ाइन में एक आंशिक संग्रहण सम्मिलित था जिसमें रीएक्टर के ऊपर और नीचे एक-दूसरे की बनी एक सीमेंट स्लैब थी - जिसमें पाइप और रॉड्स प्रवेश कर रहे थे, एक अवक्षेप गैस से भरे मेटल वेसल ताकत गर्म ग्राफाइट से दूर रखने के लिए, एक अग्निरोधी छत, और वेसल के नीचे की पाइप्स को द्वितीय जल से भरे बॉक्स में सील किया गया था। छत, मेटल वेसल, सीमेंट स्लैब और जल बॉक्स निष्क्रिय नाभिकीय घटकों के उदाहरण हैं। चेरनोबिल पावर प्लांट कॉम्प्लेक्स की छत बिटुमन से बनी थी - डिज़ाइन के खिलाफ - जिससे इसे आग लगाने की संभावना थी। तीन माइल आइलैंड दुर्घटना की तरह, न तो सीमेंट स्लैब्स ना ही मेटल वेसल एक भाप, ग्राफाइट और ऑक्सीजन द्वारा प्रेरित हाइड्रोजन विस्फोट को संभाल सकते थे। जल बॉक्स पाइप्स के उच्च दाब फेलयर को सहन कर नहीं सकते थे। डिज़ाइन के अनुसार निष्क्रिय नाभिकीय घटक उपयुक्त नहीं थे प्रणाली की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए।

जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी ईएसबीडब्ल्यूओआर (इकोनॉमिक सिम्प्लीफाइड बॉइलिंग वॉटर रीएक्टर, एक बीडब्ल्यूआर) को कही जाती है जो निष्क्रिय नाभिकीय घटकों का उपयोग करने का डिज़ाइन करता है। जलहीनी की हानि की स्थिति में, तीन दिनों के लिए कोई ऑपरेटर क्रिया की आवश्यकता नहीं है।

वेस्टिंघाउस एपी1000 ("एपी" का अर्थ है "एडवांस्ड निष्क्रिय") निष्क्रिय नाभिकीय घटकों का उपयोग करता है। एक दुर्घटना की स्थिति में, 72 घंटे के लिए कोई ऑपरेटर क्रिया की आवश्यकता नहीं है। हाल के संस्करणों में रूसी वीवीईआर को विद्यमान सक्रिय प्रणाली्स के ऊपर बनाए गए एक निष्क्रिय हीट रिमूवल प्रणाली जोड़ा गया है, जो एक शीतलन प्रणाली और कंटेनमेंट डोम के ऊपर बने जल टैंक्स का उपयोग करता है।

इंटीग्रल फास्ट रिएक्टर एक तेज ब्रीडर रीएक्टर था जिसे आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी ने चलाया था। इसमें एक (कूलेंट) फ्लो के बिना और एससीआरएएम और हीटसिंक के बिना सहने की क्षमता थी। इसे विज्ञान ने एक सरीज़ के माध्यम से सुरक्षा परीक्षणों के दौरान सफलतापूर्वक बंद करने का प्रदर्शन किया। परास्परिक बढ़त की चिंता के कारण परियोजना को कहीं और कॉपी किया जाने से पहले इसे रद्द कर दिया गया था।

मोल्टन-सॉल्ट रीएक्टर एक्सपीरिमेंट (एमएसआरई) एक मोल्टन सॉल्ट रीएक्टर था जिसे ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला ने चलाया था। इसमें नाभिकीय ग्रेफाइट मॉडरेटेड था और कूलेंट सॉल्ट FLiBe का उपयोग किया गया था, जिसमें यूरेनियम-233 फ्लोराइड ईंधन भी विघटित था। एमएसआरई में एक नेगेटिव ताप संबंधी पुनर्प्रतिक्रिया थी: जैसे ही FLiBe का ताप बढ़ता गया, यह विस्तार हुआ, जिसमें यह ले जाए जा रहा यूरेनियम आयन सम्मिलित था; इसके कम होने वाले घनत्व का परिणाम स्थिर केंद्र में फिसाइल सामग्री में कमी हुई, जिससे विघटित कणन की दर में कमी हुई। कम उष्मीय प्रवेश के साथ, निकट परिणाम था कि रीएक्टर ठंडा हो जाएगा। रीएक्टर कोर के नीचे से एक पाइप निकली जो स्वतंत्र रूप से शीतलित ड्रेन टैंक्स की ओर जाती थी। पाइप के लंबाई के दौरान एक "फ्रीज़ वाल्व" था, जिसमें मोल्टन सॉल्ट को पाइप के ऊपर हवा चलाने वाले एक पंखे द्वारा सक्रिय रूप से शीतलित किया जाता था। यदि रीएक्टर वेसल में अत्यधिक उष्मीय विकसित होती या हवा शीतलन के लिए इलेक्ट्रिक पावर हार जाती, तो प्लग पिघल जाता; FLiBe उधृत टैंक्स में गुरुत्वाकर्षण द्वारा रीएक्टर कोर से बाहर ले जाता, और जब नमक ग्राफाइट मॉडरेटर के संपर्क से खोता है, तो क्रिटिकैलिटी बंद हो जाती है।

जनरल एटॉमिक्स एचटीजीआर डिज़ाइन में एक पूर्णतः निष्क्रिय और स्वाभाविक रूप से सुरक्षित क्षय ताप हटाने की प्रणाली है, जिसे रिएक्टर कैविटी शीतलक प्रणाली (आरसीसीएस) कहा जाता है। इस डिज़ाइन में, स्टील नलिकाओं की एक श्रृंखला कंक्रीट की रोकथाम को रेखाबद्ध करती है (और इसलिए रीएक्टर प्रेशर वेसल को घेरती है) जो ग्रेड के ऊपर स्थित चिमनी से वायु चालित प्राकृतिक परिसंचरण के लिए प्रवाह पथ प्रदान करती है। इस आरसीसीएस अवधारणा (कार्यशील तरल पदार्थ के रूप में वायु या जल के साथ) के डेरिवेटिव को अन्य गैस-कूल्ड रिएक्टर डिजाइनों में भी चित्रित किया गया है, जिसमें जापानी उच्च तापमान अभियांत्रिकी परीक्षण रीएक्टर, चीनी एचटीआर -10, दक्षिण अफ्रीकी पीबीएमआर और रूसी जीटी-एमएचआर सम्मिलित हैं। जबकि इन डिजाइनों में से कोई भी व्यावसायिक रूप से परिणामीत नहीं हुआ है, इन क्षेत्रों में अनुसंधान सक्रिय है, विशेष रूप से पीढ़ी IV पहल के समर्थन और एनजीएनपी कार्यक्रमों के समर्थन के लिए, जिसमें आर्गन नेशनल लेबोरेटरी (जिसमें प्राकृतिक संवहन शटडाउन हीट रिमूवल टेस्ट सुविधाएं है, जो एक 1/2 स्केल वायु-शीतलित आरसीसीएस है) और यूनिवर्सिटी ऑफ़ विस्कॉन्सिन (जहां एक 1/4 स्केल वायु और जल-शीतलित आरसीसीएस है) के प्रयोगशालाएं सम्मिलित हैं।

यह भी देखें

• तृतीय पीढ़ी का रिएक्टर
• नाभिकीय शक्ति
• नाभिकीय ऊर्जा 2010 कार्यक्रम
• नाभिकीय ऊर्जा प्लांट
• नाभिकीय भट्टी
• नाभिकीय सुरक्षा और संरक्षा
• रूसी प्लवमान नाभिकीय ऊर्जा स्टेशन
• सुरक्षा अभियांत्रिकी
  • फेल-सेफ
  • विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (एफएमईए)
  • विफलता मोड, प्रभाव और गंभीरता विश्लेषण (एफएमईसीए)
  • अंतर्निहित सुरक्षा
• टेलर विल्सन का आंतरिक रूप से सुरक्षित छोटा रिएक्टर

बाहरी संबंध

• Natural convection Shutdown heat removal Test Facility (NSTF) at Argonne National Laboratory