বিশ্বের বাণিজ্যিক পারমাণবিক বিদ্যুৎ উৎপাদনের ৮০%-এরও বেশি পরিচালিত হয় দুটি প্রধান লাইট ওয়াটার চুল্লির মাধ্যমে: প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (PWR) এবং বয়লিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (BWR)। উভয় চুল্লিতেই সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম ডাই-অক্সাইড সিরামিক জ্বালানিকে জিরকোনিয়াম অ্যালয়ের নলে ভরে পানি দিয়ে ঠান্ডা করা হয়। তবে কোর চাপ, তাপ স্থানান্তর এবং বাষ্প উৎপাদনের ক্ষেত্রে এই দুই প্রযুক্তির মধ্যে মৌলিক পার্থক্য রয়েছে।

১. PWR বনাম BWR তাপগতিবিজ্ঞান

প্যারামিটার প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (PWR) বয়লিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (BWR)
কোরের চাপ ১৫.৫ মেগাপ্যাসকেল (১৫৫ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ) ৭.০ থেকে ৭.৫ মেগাপ্যাসকেল (৭০ বার)
কোরের তাপমাত্রা প্রবেশ: ২৯০ °C, নির্গমন: ৩২৫ °C প্রবেশ: ২৭৮ °C, নির্গমন: ২৮৮ °C
কোরের অবস্থা পানি কোনো অবস্থাতেই ফোটে না (তরল) পানি কোরের ভেতরেই ফুটতে থাকে (১৫% বাষ্প)
লুপ সংখ্যা দুটি লুপ (প্রাথমিক লুপ + স্টিম জেনারেটর) একটি লুপ (কোর থেকে সরাসরি বাষ্প টারবাইনে)
টারবাইনে তেজস্ক্রিয়তা সম্পূর্ণ তেজস্ক্রিয়তামুক্ত সামান্য তেজস্ক্রিয় (({}^{16} ext{N}), অর্ধায়ু ৭.১ সেকেন্ড)

২. ক্রিটিক্যাল হিট ফ্লাক্স ও DNB বিপদ

পারমাণবিক ফুয়েল রডের গা থেকে পানিতে তাপ স্থানান্তরিত হয় নিউক্লিয়েট ফুটন্ত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে। কিন্তু তাপের পরিমাণ যদি একটি নির্দিষ্ট সীমা—ক্রিটিক্যাল হিট ফ্লাক্স ((q”_{ ext{CHF}})) অতিক্রম করে, তবে নলের গায়ে বাষ্পের একটি নিরোধক কুশন তৈরি হয়। একে বলে Departure from Nucleate Boiling (DNB)। বাষ্পের তাপ পরিবাহিতা পানির চেয়ে শত গুণ কম হওয়ায় কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে ফুয়েল রডের তাপমাত্রা ১০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি বেড়ে গিয়ে রড গলে যেতে পারে। এই কারণে চুল্লিতে সর্বদা DNBR মার্জিন ১.৩০-এর উপরে বজায় রাখা বাধ্যতামূলক।

৩. জিরকোনিয়াম ক্ল্যাডিং ও হাইড্রোজেন বিস্ফোরণ

জ্বালানি রড তৈরিতে জিরকোনিয়াম ধাতু (Zircaloy) ব্যবহার করা হয় কারণ এটি নিউট্রন শোষণ করে না বললেই চলে। কিন্তু কোনো দুর্ঘটনায় (যেমন ফুকুশিমা) কোরের পানি শুকিয়ে গিয়ে তাপমাত্রা ১২০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস ছাড়িয়ে গেলে জিরকোনিয়াম পানির সাথে তীব্র তাপোৎপাদী বিক্রিয়া করে প্রচুর পরিমাণে বিপজ্জনক হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে:

[
ext{Zr} + 2 ext{H}_2 ext{O} o ext{ZrO}_2 + 2 ext{H}_2 + ext{তাপ}
]

এই হাইড্রোজেন বাতাসের অক্সিজেনের সাথে মিশে মারাত্মক বিস্ফোরণ ঘটায়। আধুনিক চুল্লিগুলোতে হাইড্রোজেন ধ্বংসকারী ক্যাটালাইটিক রিকম্বাইনার (PAR) এবং ক্রোমিয়াম প্রলেপযুক্ত অ্যাক্সিডেন্ট-টলারেন্ট ফুয়েল (ATF) ব্যবহার করা হচ্ছে যা ১৬০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত জারণ প্রতিরোধ করতে পারে।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।