सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक
लेड-बिस्मथ गलनक्रांतिक या एलबीई लेड (44.5 परमाणु अनुपात|पर%) और बिस्मथ (55.5%%) का यूटेक्टिक मिश्रधातु है जिसका उपयोग कुछ परमाणु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में किया जाता है, और यह लीड कूल्ड फास्ट रिएक्टर|नेतृत्व करना - के लिए प्रस्तावित शीतलक है। कूल्ड फास्ट रिएक्टर, जनरेशन IV रिएक्टर पहल का हिस्सा।
इसका गलनांक 123.5 °C/255.3 °F (शुद्ध सीसा 327 °C/621 °F पर पिघलता है, शुद्ध विस्मुट 271 °C/520 °F पर) और क्वथनांक 1,670 °C/3,038 °F होता है।[1][2]
30% से 75% बिस्मथ के साथ लेड-बिस्मथ मिश्र धातुओं का गलनांक 200 डिग्री सेल्सियस/392 डिग्री फारेनहाइट से कम होता है। 48% और 63% बिस्मथ के बीच मिश्र धातुओं का गलनांक 150 डिग्री सेल्सियस/302 डिग्री फारेनहाइट से कम होता है।
रेफरी> http://www.nea.fr/html/science/reports/2007/pdf/chapter2.pdf लीड-बिस्मथ यूटेक्टिक मिश्र धातु और लीड गुणों पर हैंडबुक</ref>
जबकि लेड पिघलने पर थोड़ा फैलता है और बिस्मथ पिघलने पर थोड़ा सिकुड़ता है, पिघलने पर एलबीई के आयतन में नगण्य परिवर्तन होता है।
इतिहास
सोवियत अल्फ़ा श्रेणी की पनडुब्बी | अल्फ़ा श्रेणी की पनडुब्बियों ने शीत युद्ध के दौरान अपने परमाणु रिएक्टरों के लिए शीतलक के रूप में एलबीई का इस्तेमाल किया।[3]
ओकेबी गिड्रोप्रेस (वीवीईआर-प्रकार के प्रकाश-जल रिएक्टर के रूसी डेवलपर्स) के साथ रूसियों को लीड-बिस्मथ कूल्ड रिएक्टरों में मान्यता प्राप्त विशेषज्ञ हैं, जिनके विकास में विशेष विशेषज्ञता है। SVBR-75/100, इस प्रकार का आधुनिक डिजाइन, इस तकनीक के साथ व्यापक रूसी अनुभव का उदाहरण है।[4]
Gen4 Energy (पूर्व में Hyperion Power Generation), लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी से जुड़ी संयुक्त राज्य अमेरिका की फर्म, ने 2008 में वाणिज्यिक बिजली उत्पादन, जिला तापन, और के लिए सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक द्वारा ठंडा किए गए यूरेनियम नाइट्राइड ईंधन वाले छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर को डिजाइन और तैनात करने की योजना की घोषणा की। अलवणीकरण। प्रस्तावित रिएक्टर, जिसे Gen4 मॉड्यूल कहा जाता है, को 70 मेगावाट के रूप में नियोजित किया गया हैth सील किए गए मॉड्यूलर प्रकार के रिएक्टर, कारखाने को इकट्ठा किया गया और स्थापना के लिए साइट पर ले जाया गया, और ईंधन भरने के लिए वापस कारखाने में पहुँचाया गया।[5]
लाभ
[[सोडियम-24]]-आधारित तरल धातु शीतलक जैसे तरल सोडियम या NaK की तुलना में, सीसा-आधारित शीतलक में काफी अधिक क्वथनांक होते हैं, जिसका अर्थ है कि रिएक्टर को बहुत अधिक तापमान पर शीतलक उबलने के जोखिम के बिना संचालित किया जा सकता है। यह थर्मल दक्षता में सुधार करता है और संभावित रूप से थर्मोकेमिकल प्रक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन उत्पादन की अनुमति दे सकता है।
लेड और LBE भी सोडियम और NaK के विपरीत पानी या हवा के साथ आसानी से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, जो हवा में सहज रूप से प्रज्वलित होते हैं और पानी के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं। इसका मतलब यह है कि सीसा-या एलबीई-कूल्ड रिएक्टर, सोडियम-कूल्ड डिज़ाइन के विपरीत, मध्यवर्ती शीतलक लूप की आवश्यकता नहीं होगी, जो संयंत्र के लिए आवश्यक पूंजी निवेश को कम कर देता है।
लेड और बिस्मथ दोनों ही उत्कृष्ट विकिरण कवच हैं, जो गामा विकिरण को अवशोषित करते हैं जबकि साथ ही साथ न्यूट्रॉन के लिए लगभग पारदर्शी होते हैं। इसके विपरीत, सोडियम तीव्र न्यूट्रॉन विकिरण के बाद शक्तिशाली गामा उत्सर्जक सोडियम -24 (अर्ध-जीवन 15 घंटे) बनाता है, जिसके लिए प्राथमिक शीतलन पाश के लिए बड़े विकिरण ढाल की आवश्यकता होती है।
भारी नाभिक के रूप में, सीसा और बिस्मथ का उपयोग गैर-विखंडन न्यूट्रॉन उत्पादन के लिए स्पेलेशन लक्ष्य के रूप में किया जा सकता है, जैसा कि परमाणु रूपांतरण (ऊर्जा प्रवर्धक देखें) में होता है।
सीसा-आधारित और सोडियम-आधारित शीतलक दोनों में पानी की तुलना में अपेक्षाकृत उच्च क्वथनांक का लाभ होता है, जिसका अर्थ है कि उच्च तापमान पर भी रिएक्टर पर दबाव डालना आवश्यक नहीं है। यह सुरक्षा में सुधार करता है क्योंकि यह शीतलक दुर्घटना (एलओसीए) के नुकसान की संभावना को कम करता है, और निष्क्रिय रूप से सुरक्षित डिजाइनों की अनुमति देता है। तापमान के बड़े अंतर के साथ थर्मोडायनामिक चक्र (कार्नोट चक्र) भी अधिक कुशल होता है। हालांकि, उच्च तापमान का नुकसान एलबीई में धातु संरचनात्मक घटकों की उच्च प्रतिक्रिया दर भी है, क्योंकि तापमान के साथ तरल एलबीई में उनकी बढ़ी हुई घुलनशीलता (अमलगम (रसायन विज्ञान) का गठन) और तरल धातु उत्सर्जन के लिए।
सीमाएं
लेड और एलबीई शीतलक सोडियम की तुलना में इस्पात के लिए अधिक जंग हैं, और यह सुरक्षा कारणों से रिएक्टर के माध्यम से शीतलक प्रवाह के वेग पर ऊपरी सीमा डालता है। इसके अलावा, लेड और एलबीई (क्रमशः 327 डिग्री सेल्सियस और 123.5 डिग्री सेल्सियस) के उच्च गलनांक का मतलब यह हो सकता है कि जब रिएक्टर को कम तापमान पर संचालित किया जाता है तो शीतलक का जमना बड़ी समस्या हो सकती है।
अंत में, न्यूट्रॉन विकिरण बिस्मथ-209 पर, एलबीई शीतलक में मौजूद बिस्मथ का मुख्य आइसोटोप, न्यूट्रॉन कैप्चर और बाद में बीटा क्षय से गुजरता है, जिससे [[ विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है -210]]-210, शक्तिशाली अल्फा क्षय बनता है। शीतलक में रेडियोधर्मी पोलोनियम की उपस्थिति के लिए रिएक्टर में ईंधन भरने और एलबीई के संपर्क में घटकों को संभालने के दौरान रेडियोधर्मी संदूषण को नियंत्रित करने के लिए विशेष सावधानी बरतने की आवश्यकता होगी।[6]
यह भी देखें
- सबक्रिटिकल रिएक्टर (त्वरक चालित प्रणाली)
संदर्भ
- ↑ NEA. "हैंडबुक ऑन लेड-बिस्मथ यूटेक्टिक मिश्र धातु और सीसा गुण, सामग्री संगतता, थर्मल-हाइड्रोलिक्स और प्रौद्योगिकियां - 2015 संस्करण". Nuclear Energy Agency (NEA). Retrieved 2022-06-05.
- ↑ Fazio, Concetta; Sobolev, V.P.; Aerts, A.; Gavrilov, S.; Lambrinou, K.; Schuurmans, P.; Gessi, A.; Agostini, P.; Ciampichetti, A.; Martinelli, L.; Gosse, S.; Balbaud-Celerier, F.; Courouau, J.L.; Terlain, A.; Li, N.; Glasbrenner, H.; Neuhausen, J.; Heinitz, S.; Zanini, L.; Dai, Y.; Jolkkonen, M.; Kurata, Y.; Obara, T.; Thiolliere, N.; Martin-Munoz, F.J.; Heinzel, A.; Weisenburger, A.; Mueller, G.; Schumacher, G.; Jianu, A.; Pacio, J.; Marocco, L.; Stieglitz, R.; Wetzel, T.; Daubner, M.; Litfin, K.; Vogt, J.B.; Proriol-Serre, I.; Gorse, D.; Eckert, S.; Stefani, F.; Buchenau, D.; Wondrak, T.; Hwang, I.S. (2015). हैंडबुक ऑन लेड-बिस्मथ यूटेक्टिक मिश्र धातु और सीसा गुण, सामग्री संगतता, थर्मल-हाइड्रोलिक्स और प्रौद्योगिकियों - 2015 संस्करण (PDF). Nuclear Energy Agency of the OECD (NEA). p. 950.
- ↑ Bugreev, M. I. (2002). "Assessment of Spent Fuel of Alfa Class Nuclear Submarines". MRS Proceedings. 713. doi:10.1557/PROC-713-JJ11.61.
- ↑ Zrodnikov, A. V.; Grigoriev, O. G.; Chitaykin, V. I.; Dedoul, A. V.; Gromov, B. F.; Toshinsky, G. I.; Dragunov, Yu. G. (May 2003). "Multipurposed small fast reactor SVBR-75/100 cooled by plumbum-bismuth". Power Reactors and Sub-Critical Blanket Systems with Lead and Lead-Bismuth as Coolant and/or Target Material (PDF). IAEA TECDOC. Vol. 1348. Vienna, Austria: International Atomic Energy Agency. pp. 117–132. ISBN 92-0-101503-8. Retrieved 2009-12-04.
- ↑ "The Gen4 Module, Safety & Security". Retrieved 25 Jun 2012.
- ↑ Long-lived radionuclides of sodium, lead-bismuth, and lead coolants in fast-neutron reactors.
