भाप का विस्फोट
भाप विस्फोट विस्फोट है जो पानी या बर्फ के भाप में तेजी से उबलने या चमकने के कारण होता है, तब होता है जब पानी या बर्फ या तो अतितापित होता है, इसके भीतर उत्पन्न महीन गर्म मलबे से तेजी से गर्म होता है, या पिघली हुई धातुओं के संपर्क से गर्म होता है (जैसा कि में होता है) परमाणु रिएक्टर कोर में पानी के साथ पिघले हुए न्यूक्लियर-रिएक्टर ईंधन की छड़ का फ्यूल-कूलेंट इंटरेक्शन, या FCI, परमाणु मंदी के बाद | कोर-मेल्टडाउन)। दाब पात्र, जैसे कि दाबित जल रिएक्टर | दाबित जल (परमाणु) रिएक्टर, जो वायुमंडलीय दाब से ऊपर संचालित होते हैं, भाप विस्फोट के लिए परिस्थितियाँ भी प्रदान कर सकते हैं। पानी अत्यधिक गति से ठोस या तरल से गैस में बदलता है, मात्रा में नाटकीय रूप से वृद्धि होती है। भाप विस्फोट भाप और उबलते-गर्म पानी और गर्म माध्यम को सभी दिशाओं में छिड़कता है (यदि अन्यथा सीमित नहीं है, उदाहरण के लिए कंटेनर की दीवारों से), जलने और जलने का खतरा पैदा करता है।
भाप विस्फोट आम तौर पर रासायनिक विस्फोट नहीं होते हैं, हालांकि कई पदार्थ भाप के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं (उदाहरण के लिए, zirconium और सुपरहिटेड ग्रेफाइट (अशुद्ध कार्बन, सी) हाइड्रोजन (एच) देने के लिए क्रमशः भाप और हवा के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।2), जो हवा में हाइड्रोजन सुरक्षा (ओ2) पानी बनाने के लिए या एच2ओ) ताकि बाद में रासायनिक विस्फोट और आग लग जाए। कुछ भाप विस्फोट विशेष प्रकार के उबलते तरल विस्तार वाष्प विस्फोट (BLEVE) प्रतीत होते हैं, और संग्रहीत सुपरहीट की रिहाई पर निर्भर करते हैं। लेकिन कई बड़े पैमाने की घटनाएं, फाउंड्री दुर्घटनाओं सहित, सामग्री के माध्यम से फैलने वाली ऊर्जा-रिलीज फ्रंट के सबूत दिखाती हैं (नीचे FCI का विवरण देखें), जहां बल टुकड़े बनाते हैं और गर्म चरण को ठंडे वाष्पशील में मिलाते हैं; और मोर्चे पर तेजी से गर्मी हस्तांतरण प्रसार को बनाए रखता है।
यदि पानी के तेजी से गर्म होने के कारण पानी के सीमित टैंक में भाप का विस्फोट होता है, तो दबाव की लहर और तेजी से फैलती भाप गंभीर पानी के हथौड़े का कारण बन सकती है। यह वह तंत्र था, जिसके कारण 1961 में अमेरिका के इडाहो में, SL-1 परमाणु रिएक्टर पोत ऊपर से कूद गया था 9 feet (2.7 m) हवा में जब यह गंभीर दुर्घटना से नष्ट हो गया था। SL-1 के मामले में, ईंधन और ईंधन तत्व तात्कालिक ओवरहीटिंग से वाष्पीकृत हो जाते हैं।
इस सामान्य प्रकार की घटनाएँ भी संभव हैं यदि जल-शीतित परमाणु रिएक्टर के ईंधन और ईंधन तत्व धीरे-धीरे पिघल जाएँ। पिघली हुई कोर संरचनाओं और ईंधन के मिश्रण को अक्सर कोरियम कहा जाता है। अगर ऐसा कोरियम पानी के संपर्क में आता है, तो पिघले हुए ईंधन (कोरियम) और शीतलक के रूप में पानी के बीच हिंसक बातचीत से वाष्प विस्फोट हो सकता है। इस तरह के विस्फोटों को फ्यूल-कूलेंट इंटरेक्शन (FCI) के रूप में देखा जाता है।[1][2]
ईंधन-शीतलक अंतःक्रिया (FCI) पर आधारित भाप विस्फोट की गंभीरता तथाकथित प्रीमिक्सिंग प्रक्रिया पर दृढ़ता से निर्भर करती है, जो आसपास के जल-भाप मिश्रण के साथ पिघल के मिश्रण का वर्णन करती है। सामान्य तौर पर, भाप विस्फोट दीक्षा और शक्ति के मामले में पानी से भरपूर प्रीमिक्स को भाप से भरपूर वातावरण की तुलना में अधिक अनुकूल माना जाता है।
पिघले हुए कोरियम के दिए गए द्रव्यमान से भाप विस्फोट की ताकत के लिए सैद्धांतिक अधिकतम, जिसे अभ्यास में कभी हासिल नहीं किया जा सकता है, निश्चित आकार के पिघला हुआ कोरियम बूंदों के रूप में इसके इष्टतम वितरण के कारण होता है। ये बूंदें पानी की उपयुक्त मात्रा से घिरी होती हैं, जो सैद्धांतिक रूप से अधिकतम होती है। सदमे की लहर और आसपास के पानी में पिघली हुई छोटी बूंद के बीच तात्कालिक ताप विनिमय पर वाष्पीकृत पानी का संभावित द्रव्यमान। इस बहुत ही रूढ़िवादी धारणा के आधार पर, थियोफनस द्वारा अल्फा रोकथाम विफलता के लिए गणना की गई।[3]
हालाँकि, रूढ़िवादी अनुमानों के लिए उपयोग की जाने वाली ये इष्टतम स्थितियाँ वास्तविक दुनिया में नहीं होती हैं। बात के लिए, संपूर्ण पिघला हुआ रिएक्टर कोर कभी भी पूर्व-मिश्रण में नहीं होगा, बल्कि केवल इसके हिस्से के रूप में होगा, उदाहरण के लिए, पिघले हुए कोरियम के जेट के रूप में रिएक्टर के निचले प्लेनम में पानी के पूल को थपथपाते हुए, अपक्षरण द्वारा विखंडन और इसके द्वारा पानी के पूल के माध्यम से गिरने वाले पिघले हुए जेट के आसपास के क्षेत्र में पूर्व-मिश्रण के गठन की अनुमति देता है। वैकल्पिक रूप से, पिघल निचले प्लेनम के तल पर मोटी जेट के रूप में आ सकता है, जहां यह पानी के पूल द्वारा पिघला हुआ पूल बनाता है। इस मामले में, पिघले हुए पूल और पानी के पूल के बीच इंटरफेस पर प्रीमिक्सिंग ज़ोन बन सकता है। दोनों ही मामलों में, यह स्पष्ट है कि अभी तक संपूर्ण पिघला हुआ रिएक्टर इन्वेंट्री प्रीमिक्सिंग में शामिल नहीं है, बल्कि केवल छोटा प्रतिशत है। रिएक्टर में पानी की संतृप्त प्रकृति से और भी सीमाएँ उत्पन्न होती हैं, यानी, प्रशंसनीय सुपरकूलिंग वाला पानी वहाँ मौजूद नहीं है। वहाँ खंडित पिघल जेट के प्रवेश के मामले में, इससे वाष्पीकरण में वृद्धि होती है और प्रीमिक्सचर में भाप की मात्रा बढ़ जाती है, जो पानी/भाप मिश्रण में 70% से अधिक सामग्री से विस्फोट को पूरी तरह से रोकता है या कम से कम इसकी सीमा को सीमित करता है। ताकत। और प्रति-प्रभाव पिघले हुए कणों का जमना है, जो अन्य बातों के अलावा, पिघले हुए कणों के व्यास पर निर्भर करता है। यानी छोटे कण बड़े की तुलना में तेजी से जमते हैं। इसके अलावा, बहने वाले मीडिया (जैसे केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़, रेले-टेलर, कॉन्टे-माइल्स, ...) के बीच इंटरफेस में अस्थिरता वृद्धि के मॉडल विखंडन के बाद कण आकार और विखंडन माध्यम (पानी) के घनत्व के अनुपात के बीच संबंध दिखाते हैं। -वाष्प मिश्रण) खंडित माध्यम के घनत्व के लिए, जिसे प्रयोगात्मक रूप से भी प्रदर्शित किया जा सकता है। कोरियम (~ 8000 किग्रा/मी³ का घनत्व) के मामले में, बहुत छोटी बूंदें (~ 3 - 4 मिमी) का परिणाम तब होता है जब एल्यूमिना (Al2O3) को कोरियम सिमुलेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसका घनत्व कोरियम के आधे से कम होता है। 1 - 2 सेमी की सीमा में आकार। JRC ISPRA में 200 किलोग्राम तक पिघले हुए कोरियम के द्रव्यमान के साथ JRC ISPRA में किए गए जेट विखंडन प्रयोग और 2 मीटर गहरे तक संतृप्त पानी के पूल में 5 - 10 सेमी व्यास के पिघलने वाले जेट व्यास के परिणामस्वरूप केवल भाप विस्फोटों के संबंध में सफलता मिली जब Al2O3 कोरियम सिमुलेंट के रूप में इस्तेमाल किया गया था। प्रयोगकर्ताओं की ओर से विभिन्न प्रयासों के बावजूद, FARO में कोरियम प्रयोगों में भाप विस्फोट को ट्रिगर करना संभव नहीं था। (जारी रहेगा ...)
इन घटनाओं में पूर्ववर्ती सामग्री के माध्यम से दबाव की लहर के पारित होने से प्रवाह बल पैदा होता है जो आगे पिघलता है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से गर्मी हस्तांतरण होता है, और इस प्रकार लहर को बनाए रखता है। चेरनोबिल आपदा में अधिकांश भौतिक विनाश, ग्रेफाइट-संचालित, प्रकाश-जल-ठंडा RBMK-1000 रिएक्टर, ऐसे भाप विस्फोट के कारण हुआ माना जाता है।
परमाणु मंदी में, भाप विस्फोट का सबसे गंभीर परिणाम प्रारंभिक नियंत्रण निर्माण विफलता है। दो संभावनाएँ हैं, उच्च दाब पर पिघले हुए ईंधन का संरोधन में निष्कासन, जिसके कारण तेजी से तापन होता है; या पोत में भाप विस्फोट के कारण मिसाइल (जैसे ऊपरी सिर) की निकासी, और रोकथाम के माध्यम से। कम नाटकीय लेकिन फिर भी महत्वपूर्ण यह है कि ईंधन और रिएक्टर कोर का पिघला हुआ द्रव्यमान रिएक्टर भवन के फर्श से पिघलता है और भूजल तक पहुंचता है; भाप विस्फोट हो सकता है, लेकिन मलबे शायद समाहित हो जाएगा, और वास्तव में, छितराया जा रहा है, शायद अधिक आसानी से ठंडा हो जाएगा। विवरण के लिए वॉश-1400 देखें।
भाप विस्फोट अक्सर वहाँ होते हैं जहाँ गर्म लावा समुद्र के पानी या बर्फ से मिलता है। इस तरह की घटना को 'लिटरल विस्फोट' भी कहा जाता है। खतरनाक भाप विस्फोट तब भी हो सकता है जब तरल पानी या बर्फ गर्म, पिघली हुई धातु से टकराता है। जैसे ही पानी भाप में फटता है, यह जलती हुई गर्माहट को बिखेर देता हैइसके साथ तरल धातु, जिससे आस-पास स्थित किसी भी व्यक्ति को गंभीर रूप से जलने का अत्यधिक खतरा होता है और आग का खतरा पैदा होता है।
व्यावहारिक उपयोग
बायोमास शोधन
स्टीम विस्फोटक बायोरिफाइनमेंट बायोमास को मान्य करने के लिए औद्योगिक अनुप्रयोग है। इसमें 3 एमपीए (10 वायुमंडल) तक भाप के साथ बायोमास पर दबाव डालना और बायोमास में वांछित परिवर्तन का उत्पादन करने के लिए तुरंत दबाव जारी करना शामिल है। पेपर फाइबर परियोजना के लिए अवधारणा का औद्योगिक अनुप्रयोग दिखाया गया है। [4][5]
भाप टर्बाइन
जल वाष्प विस्फोट पर्यावरण की दृष्टि से हानिकारक अवशेषों के उत्पादन के बिना बड़ी मात्रा में गैस बनाता है। पानी के नियंत्रित विस्फोट का उपयोग बिजलीघरों और आधुनिक प्रकार की भाप टर्बाइनों में भाप पैदा करने के लिए किया गया है। नए भाप इंजन पानी की बूंदों को विस्फोट करने और नियंत्रित कक्ष में उच्च दबाव बनाने के लिए गर्म तेल का उपयोग करते हैं। तब दबाव का उपयोग टर्बाइन या परिवर्तित दहन इंजन चलाने के लिए किया जाता है। केंद्रित सौर जनरेटर में गर्म तेल और पानी के विस्फोट विशेष रूप से लोकप्रिय हो रहे हैं, क्योंकि बिना किसी बाहरी ऊर्जा के बंद लूप में पानी को तेल से अलग किया जा सकता है। जल विस्फोट को पर्यावरण के अनुकूल माना जाता है यदि नवीकरणीय संसाधन द्वारा गर्मी उत्पन्न की जाती है।
खाना पकाने में फ्लैश उबलना
उबलने की प्रक्रिया को तेज करने के लिए खाना पकाने की तकनीक जिसे फ्लैश बॉइलिंग कहा जाता है, पानी की थोड़ी मात्रा का उपयोग करती है। उदाहरण के लिए, इस तकनीक का उपयोग हैमबर्गर पैटी पर पनीर के टुकड़े को पिघलाने के लिए किया जा सकता है। पनीर के टुकड़े को मांस के ऊपर गर्म सतह जैसे फ्राइंग पैन पर रखा जाता है, और ठंडे पानी की छोटी मात्रा को पैटी के पास की सतह पर फेंक दिया जाता है। बर्तन (जैसे बर्तन या फ्राइंग-पैन कवर) का उपयोग भाप-फ्लैश प्रतिक्रिया को जल्दी से सील करने के लिए किया जाता है, पनीर और पैटी पर उबले हुए पानी को फैलाने के लिए। इसके परिणामस्वरूप ऊष्मा का बड़ा विमोचन होता है, वाष्पीकृत पानी के माध्यम से तरल में वापस संघनित होता है (सिद्धांत जो रेफ़्रिजरेटर और फ्रीजर उत्पादन में भी उपयोग किया जाता है)।
अन्य उपयोग
आंतरिक दहन इंजन ईंधन को एरोसोलाइज करने के लिए फ्लैश-बॉयलिंग का उपयोग कर सकते हैं।[6]
अन्य तेजी से उबलने वाली घटनाएं
उच्च भाप उत्पादन दर अन्य परिस्थितियों में हो सकती है, जैसे बायलर -ड्रम विफलता, या शमन मोर्चे पर (उदाहरण के लिए जब पानी गर्म शुष्क बॉयलर में फिर से प्रवेश करता है)। हालांकि संभावित रूप से हानिकारक, वे आमतौर पर उन घटनाओं की तुलना में कम ऊर्जावान होते हैं जिनमें गर्म (ईंधन) चरण पिघला हुआ होता है और इसलिए वाष्पशील (शीतलक) चरण के भीतर सूक्ष्म रूप से खंडित हो सकता है। कुछ उदाहरण अनुसरण करते हैं:
भाप विस्फोट स्वाभाविक रूप से कुछ ज्वालामुखियों, विशेष रूप से स्ट्रैटोज्वालामुखी द्वारा निर्मित होते हैं, और ज्वालामुखी विस्फोटों में मानव मृत्यु का प्रमुख कारण हैं।
जनवरी 1961 में, ऑपरेटर त्रुटि के कारण SL-1 रिएक्टर को भाप विस्फोट में तुरंत नष्ट कर दिया गया। सोवियत संघ में 1986 की चेरनोबिल परमाणु आपदा के कारण परमाणु रिएक्टर के तहखाने के माध्यम से अवशेष अग्निशमन जल और भूजल के संपर्क में लावा जैसे परमाणु ईंधन के पिघलने पर बड़े भाप विस्फोट (और परिणामस्वरूप पूरे यूरोप में परमाणु गिरावट) होने की आशंका थी। पानी को पंप करने और ठोस के साथ अंतर्निहित मिट्टी को मजबूत करने के लिए रिएक्टर के नीचे उन्मत्त सुरंग बनाने से खतरा टल गया।
जब प्रेशराइज्ड कंटेनर जैसे स्टीम बॉयलर का वाटरसाइड फट जाता है, तो इसके बाद हमेशा कुछ हद तक स्टीम विस्फोट होता है। समुद्री बॉयलर के लिए सामान्य ऑपरेटिंग तापमान और दबाव लगभग होता है 950 psi (6,600 kPa) और 850 °F (454 °C) सुपरहीटर के आउटलेट पर। स्टीम बॉयलर में स्टीम ड्रम में भाप और पानी का इंटरफ़ेस होता है, जहां गर्मी इनपुट के कारण पानी अंततः वाष्पित हो रहा है, आमतौर पर तेल से चलने वाले बर्नर। जब कई कारणों से पानी की नली विफल हो जाती है, तो यह बॉयलर में पानी को भट्ठी क्षेत्र में खोलने से बाहर निकलने का कारण बनता है जो वायुमंडलीय दबाव से कुछ ही साई ऊपर है। यह संभवतः सभी आग बुझा देगा और बायलर के किनारों पर बड़े सतह क्षेत्र में फैल जाएगा। विनाशकारी विस्फोट की संभावना को कम करने के लिए, बॉयलर फायर-ट्यूब बॉयलर से चले गए हैं| फायर-ट्यूब डिजाइन, जहां पानी के शरीर में ट्यूबों के माध्यम से गर्म गैसों को पारित करके गर्मी को जोड़ा गया था, पानी-ट्यूब बॉयलर | वॉटर-ट्यूब बॉयलर जिसमें ट्यूब के अंदर पानी होता है और भट्ठी का क्षेत्र ट्यूब के आसपास होता है। पुराने फायर-ट्यूब बॉयलर अक्सर खराब निर्माण गुणवत्ता या रखरखाव की कमी के कारण विफल हो जाते हैं (जैसे कि आग ट्यूबों का क्षरण, या निरंतर विस्तार और संकुचन के कारण बॉयलर खोल की धातु की थकान)। फायर ट्यूबों की विफलता बड़ी मात्रा में उच्च दबाव, उच्च तापमान वाली भाप को सेकंड के अंश में फायर ट्यूबों के नीचे वापस लाती है और अक्सर बर्नर को बॉयलर के सामने से उड़ा देती है, जबकि पानी के आसपास के दबाव पोत की विफलता का कारण होगा बड़े भाप विस्फोट में बॉयलर की सामग्री का पूर्ण और संपूर्ण निकासी। समुद्री बॉयलर पर, यह निश्चित रूप से जहाज के प्रणोदन संयंत्र को नष्ट कर देगा और संभवतः जहाज के इसी छोर को।
अधिक घरेलू सेटिंग में, भाप विस्फोट उबालना नामक प्रक्रिया में जलते हुए तेल को पानी से बुझाने की कोशिश का परिणाम हो सकता है। जब कड़ाही में तेल आग पर होता है, प्राकृतिक आवेग इसे पानी से बुझाने के लिए हो सकता है; हालाँकि, ऐसा करने से गर्म तेल पानी को सुपरहीट कर देगा। परिणामी भाप ऊपर और बाहर की ओर तेजी से और हिंसक रूप से स्प्रे में फैल जाएगी जिसमें प्रज्वलित तेल भी होगा। इस तरह की आग को बुझाने का सही तरीका या तो नम कपड़े का उपयोग करना है या तवे पर तंग ढक्कन का उपयोग करना है; दोनों विधियां आग को ऑक्सीजन से वंचित करती हैं, और कपड़ा भी उसे ठंडा करता है। वैकल्पिक रूप से, गैर-वाष्पशील उद्देश्य से डिज़ाइन किया गया अग्निरोधी एजेंट या केवल आग कंबल का उपयोग किया जा सकता है।
यह भी देखें
- रुके
- बॉयलर फटना
- मल्टीफ़ेज़ प्रवाह
- 2007 न्यूयॉर्क शहर भाप विस्फोट
- चेरनोबिल आपदा
ग्रन्थसूची
- Triggered Steam Explosions Archived 2016-03-03 at the Wayback Machine by Lloyd S. Nelson, Paul W. Brooks, Riccardo Bonazza and Michael L. Corradini ... Kjetil Hildal
संदर्भ
- ↑ Theofanous, T.G.; Najafi, B.; Rumble, E. (1987). "An Assessment of Steam-Explosion-Induced Containment Failure. Part I: Probabilistic Aspects". Nuclear Science and Engineering. 97 (4): 259–281. Bibcode:1987NSE....97..259T. doi:10.13182/NSE87-A23512.
- ↑ Magallon, D. (2009). "हल्के जल रिएक्टरों में वाष्प विस्फोट मुद्दे के समाधान की स्थिति और संभावनाएँ". Nuclear Engineering and Technology. 41 (5): 603–616. doi:10.5516/NET.2009.41.5.603.
- ↑ Theofanous, T.G.; Yuen, W.W. (2 April 1995). "अल्फा-मोड रोकथाम विफलता की संभावना". Nuclear Engineering and Design. 155 (1–2): 459–473. doi:10.1016/0029-5493(94)00889-7.
- ↑ "Steam Explosion - an overview | ScienceDirect Topics".
- ↑ "In einem Kreislauf: Ökopapier, Energie und Dünger aus Silphie".
- ↑ Mojtabi, Mehdi; Wigley, Graham; Helie, Jerome (2014). "गैसोलीन डायरेक्ट इंजेक्शन मल्टीस्ट्रीम इंजेक्टरों के परमाणुकरण प्रदर्शन पर फ्लैश बॉइलिंग का प्रभाव". Atomization and Sprays. 24 (6): 467–493. doi:10.1615/AtomizSpr.2014008296.
