পারমাণবিক নির্মাণকারী: টেবিলের উপর চুল্লি। গার্হস্থ্য প্রয়োজনের জন্য একটি মাইক্রোঅ্যাটমিক চুল্লি তৈরি করা সম্ভব? কর্মীরা সবকিছু সিদ্ধান্ত নেয়

দুর্ভাগ্যবশত, গার্হস্থ্য প্রয়োজনের জন্য একটি মাইক্রোঅ্যাটমিক রিঅ্যাক্টর তৈরি করা অসম্ভব, এবং এখানে কেন। একটি পারমাণবিক চুল্লির ক্রিয়াকলাপ একটি তাপীয় নিউট্রন দ্বারা ইউরেনিয়াম-235 (²³⁵U) নিউক্লিয়াসের বিভাজনের চেইন বিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202.5 MeV) + 3n। ফিশন চেইন প্রতিক্রিয়া চিত্রটি নীচে দেখানো হয়েছে

চিত্রে। এটি দেখা যায় কিভাবে নিউক্লিয়াসে প্রবেশ করা একটি নিউট্রন (²³⁵U) এটিকে উত্তেজিত করে এবং নিউক্লিয়াস দুটি খণ্ডে বিভক্ত হয় (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), একটি γ-কোয়ান্টাম যার শক্তি 202.5 MeV এবং 3টি মুক্ত নিউট্রন (গড়ে), যার ফলে পরবর্তী 3টি ইউরেনিয়াম নিউক্লিয়াসকে বিভক্ত করতে পারে যা তাদের পথে এসেছিল। এইভাবে, প্রতিটি ফিশন ইভেন্টের সময়, প্রায় 200 MeV শক্তি বা ~3 × 10⁻¹¹ J নির্গত হয়, যা ~80 TerraJ/kg বা একই পরিমাণ জ্বলন্ত কয়লার তুলনায় 2.5 মিলিয়ন গুণ বেশি। কিন্তু মারফি যেমন আমাদের নির্দেশ দেয়: "যদি খারাপ কিছু ঘটতে থাকে তবে তা ঘটবে," এবং বিদারণ দ্বারা উত্পাদিত কিছু নিউট্রন চেইন বিক্রিয়ায় হারিয়ে যায়। নিউট্রন সক্রিয় আয়তন থেকে পালাতে পারে (জাম্প আউট) বা অমেধ্য দ্বারা শোষিত হতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, ক্রিপ্টন)। পরবর্তী প্রজন্মের নিউট্রনের সংখ্যার সাথে পূর্ববর্তী প্রজন্মের নিউট্রনের সংখ্যার অনুপাত নিউট্রন গুণন মাধ্যম (পারমাণবিক চুল্লির কোর) এর সম্পূর্ণ আয়তনে নিউট্রন গুণিতক ফ্যাক্টর, k বলা হয়। এটিকে<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, একটি বিস্ফোরণ প্রায় তাত্ক্ষণিকভাবে ঘটে যখন k 1 এর সমান হয়, একটি নিয়ন্ত্রিত স্থির চেইন বিক্রিয়া ঘটে। নিউট্রন গুণিতক ফ্যাক্টর (k) পারমাণবিক জ্বালানী (²³⁵U) এর ভর এবং বিশুদ্ধতার জন্য সবচেয়ে সংবেদনশীল। পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানে, একটি স্ব-টেকসই ফিশন চেইন বিক্রিয়া (k≥1) শুরু করার জন্য প্রয়োজনীয় ফিসাইল পদার্থের ন্যূনতম ভরকে ক্রিটিক্যাল ভর বলা হয়। ইউরেনিয়াম-235 এর জন্য এটি 50 কেজির সমান। এটি অবশ্যই মাইক্রো-আকারের নয়, তবে এটি খুব বেশি নয়। পারমাণবিক বিস্ফোরণ এড়াতে এবং শৃঙ্খল বিক্রিয়া (গুণক ফ্যাক্টর) নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা তৈরি করতে, চুল্লিতে জ্বালানীর ভর বাড়াতে হবে এবং সেই অনুযায়ী, নিউট্রন শোষক (মডারেটর) চালু করতে হবে। এটি অবিকল এই চুল্লির প্রকৌশল এবং প্রযুক্তিগত সরঞ্জাম, চেইন প্রতিক্রিয়া টেকসই নিয়ন্ত্রণের উদ্দেশ্যে, কুলিং সিস্টেম এবং কর্মীদের বিকিরণ সুরক্ষার জন্য অতিরিক্ত কাঠামো, যার জন্য বড় পরিমাণের প্রয়োজন হয়।

এছাড়াও আপনি ক্যালিফোর্নিয়া-232 কে জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করতে পারেন যার ক্রিটিক্যাল ভর প্রায় 2.7 কেজি। সীমার মধ্যে, চুল্লিটিকে কয়েক মিটার ব্যাসের একটি বলের আকারে আনা সম্ভবত বেশ সম্ভব। সম্ভবত, পারমাণবিক সাবমেরিনে সম্ভবত এটিই করা হয়। আমি মনে করি এই ধরনের চুল্লির কাছে যাওয়া খুব বিপজ্জনক হওয়া উচিত ☠ অনিবার্য নিউট্রন পটভূমির কারণে, তবে আপনার যোদ্ধাদের এই সম্পর্কে আরও বিশদ জিজ্ঞাসা করা উচিত।

প্রচুর খরচের কারণে ক্যালিফোর্নিয়া পারমাণবিক জ্বালানি হিসেবে উপযুক্ত নয়। 1 গ্রাম California-252 এর দাম প্রায় 27 মিলিয়ন ডলার। পারমাণবিক জ্বালানী হিসেবে শুধুমাত্র ইউরেনিয়াম ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। থোরিয়াম এবং প্লুটোনিয়ামের উপর ভিত্তি করে জ্বালানী উপাদানগুলি এখনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় না, তবে সক্রিয়ভাবে বিকাশ করা হচ্ছে।

সাবমেরিন চুল্লিগুলির তুলনামূলকভাবে উচ্চ কম্প্যাক্টনেস ডিজাইনের পার্থক্য দ্বারা নিশ্চিত করা হয় (ওয়াটার-কুলড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর, ভিভিইআর/পিডব্লিউআর সাধারণত ব্যবহৃত হয়), তাদের জন্য বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা (অন্যান্য সুরক্ষা প্রয়োজনীয়তা এবং জরুরী বিরতি; বোর্ডে সাধারণত প্রচুর বিদ্যুতের প্রয়োজন হয় না, স্থল-ভিত্তিক পাওয়ার প্ল্যান্টের চুল্লির বিপরীতে, যা শুধুমাত্র বিদ্যুতের জন্য তৈরি করা হয়েছিল) এবং বিভিন্ন মাত্রার জ্বালানী সমৃদ্ধকরণের ব্যবহার (ইউরেনিয়াম-235 এর ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত ইউরেনিয়াম-235-এর ঘনত্ব। 238)। সাধারণত, নৌ-চুল্লির জন্য জ্বালানি ইউরেনিয়াম ব্যবহার করে অনেক বেশি মাত্রায় সমৃদ্ধকরণ (আমেরিকান বোটের জন্য 20% থেকে 96% পর্যন্ত)। এছাড়াও, ভূমি-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের বিপরীতে, যেখানে সিরামিক (ইউরেনিয়াম ডাই অক্সাইড) আকারে জ্বালানীর ব্যবহার সাধারণ, সামুদ্রিক চুল্লিগুলি প্রায়শই জ্বালানী হিসাবে জিরকোনিয়াম এবং অন্যান্য ধাতু সহ ইউরেনিয়ামের সংকর ধাতু ব্যবহার করে।

ডিভাইস তৈরি করা হচ্ছে বিদ্যুৎপারমাণবিক ক্ষয় শক্তি ব্যবহারের ফলে, ভালভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে (1913 সাল থেকে) এবং দীর্ঘকাল ধরে উৎপাদনে আয়ত্ত করা হয়েছে। এগুলি মূলত ব্যবহৃত হয় যেখানে আপেক্ষিক কম্প্যাক্টনেস এবং উচ্চ স্বায়ত্তশাসনের প্রয়োজন হয় - মহাকাশ অনুসন্ধান, পানির নিচের যানবাহন, মনুষ্যবিহীন এবং মানবহীন প্রযুক্তিতে। গার্হস্থ্য পরিস্থিতিতে তাদের ব্যবহারের সম্ভাবনাগুলি বিকিরণ ঝুঁকি ছাড়াও, বেশিরভাগ ধরণের পারমাণবিক জ্বালানী অত্যন্ত বিষাক্ত এবং নীতিগতভাবে, অত্যন্ত অনিরাপদ। পরিবেশ. যদিও ইংরেজি ভাষার সাহিত্যে এই ডিভাইসগুলিকে পারমাণবিক ব্যাটারি বলা হয় এবং তাদের চুল্লি বলার প্রথা নেই, সেগুলিকে ভাল হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, কারণ তাদের মধ্যে একটি ক্ষয় প্রতিক্রিয়া ঘটে। যদি ইচ্ছা হয়, এই ধরনের ডিভাইসগুলি ঘরোয়া প্রয়োজনের জন্য মানিয়ে নেওয়া যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, অ্যান্টার্কটিকায় এটি প্রাসঙ্গিক হতে পারে।

রেডিওআইসোটোপ থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরগুলি দীর্ঘকাল ধরে বিদ্যমান এবং আপনার অনুরোধ সম্পূর্ণরূপে সন্তুষ্ট করে - তারা কমপ্যাক্ট এবং বেশ শক্তিশালী। তারা Seebeck প্রভাব কারণে কাজ করে এবং কোন চলন্ত অংশ নেই. যদি এটি সাধারণ জ্ঞান, সুরক্ষা সতর্কতা এবং ফৌজদারি কোডের বিরোধিতা না করে তবে এই জাতীয় জেনারেটরটি দেশের কোথাও গ্যারেজের নীচে চাপা দেওয়া যেতে পারে এবং এমনকি এটি থেকে কয়েকটি লাইট বাল্ব এবং একটি ল্যাপটপ পাওয়ারও হতে পারে। বলি দিতে, তাই বলি, বংশধর ও প্রতিবেশীদের স্বাস্থ্যের জন্য একশ বা দুই ওয়াট বিদ্যুৎ। মোট, রাশিয়া এবং ইউএসএসআর-এ এই জাতীয় 1000 টিরও বেশি জেনারেটর উত্পাদিত হয়েছিল।

অন্যান্য অংশগ্রহণকারীরা যেমন ইতিমধ্যে উত্তর দিয়েছেন, বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য স্টিম টারবাইন ব্যবহার করে "ধ্রুপদী" পারমাণবিক শক্তির চুল্লীগুলিকে ক্ষুদ্রাকারে পরিণত করার সম্ভাবনাগুলি পদার্থবিদ্যার আইন দ্বারা ব্যাপকভাবে সীমিত, এবং প্রধান সীমাবদ্ধতাগুলি চুল্লির আকারের দ্বারা এতটা চাপানো হয় না, কিন্তু দ্বারা অন্যান্য সরঞ্জামের আকার: বয়লার, পাইপলাইন, টারবাইন, কুলিং টাওয়ার। সম্ভবত কোন "গৃহস্থালী" মডেল থাকবে না। তবুও, মোটামুটি কমপ্যাক্ট ডিভাইসগুলি এখন সক্রিয়ভাবে বিকশিত হচ্ছে, উদাহরণস্বরূপ, 50 MWe এর শক্তি সহ প্রতিশ্রুতিশীল NuScale চুল্লির মাত্রা মাত্র 76 বাই 15 ইঞ্চি, অর্থাৎ প্রায় দুই মিটার বাই 40 সেন্টিমিটার।

পারমাণবিক ফিউশন শক্তির সাথে, সবকিছুই অনেক বেশি জটিল এবং অস্পষ্ট। একদিকে, আমরা কেবল দীর্ঘমেয়াদী সম্পর্কে কথা বলতে পারি। এখনও অবধি, এমনকি বড় পারমাণবিক ফিউশন চুল্লিগুলিও শক্তি সরবরাহ করে না এবং তাদের ব্যবহারিক ক্ষুদ্রকরণের বিষয়ে কোনও কথা নেই। তবুও, বেশ কয়েকটি গুরুতর এবং এমনকি আরও গুরুতর সংস্থা ফিউশন প্রতিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে কমপ্যাক্ট শক্তির উত্সগুলি বিকাশ করছে। এবং যদি লকহিড মার্টিনের ক্ষেত্রে, "কমপ্যাক্ট" শব্দের অর্থ "একটি ভ্যানের আকার", তাহলে, উদাহরণস্বরূপ, আমেরিকান সংস্থা DARPA-এর ক্ষেত্রে, যা 2009 অর্থবছরে বরাদ্দ করা হয়েছিল

নিউক্লিয়ার এনার্জি সেফটি টেকনোলজি ইনস্টিটিউটে কর্মরত চীনা বিজ্ঞানীরা একটি পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র তৈরির কাজ শুরু করেছেন যা হবে বিশ্বের সবচেয়ে ছোট। এই রিপোর্ট.

পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্রটি হবে দ্রুত গতির নিউট্রন চুল্লি। বিজ্ঞানীরা নিজেরাই একে "পোর্টেবল পারমাণবিক ব্যাটারি" বলেছেন। এই নকশাটি চুল্লিটিকে 5 বছরের জন্য কঠিন রক্ষণাবেক্ষণের শর্ত ছাড়াই কাজ করার অনুমতি দেবে। শীতল করার জন্য গলিত সীসা ব্যবহার করা হবে।

একটি ছোট বিদ্যুৎ কেন্দ্র ১০ মেগাওয়াট পর্যন্ত বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে সক্ষম হবে। তাছাড়া এর মাত্রা হবে মাত্র 2 মিটার চওড়া এবং 6 মিটার উঁচু। বিজ্ঞানীদের মতে, এটি প্রায় 50 হাজার বাড়িতে শক্তি সরবরাহ করতে সক্ষম হবে। এই সত্ত্বেও, বিজ্ঞানীরা নতুন চুল্লির অপারেশনের প্রথম পয়েন্ট হিসাবে দক্ষিণ চীন সাগরে অবস্থিত জল বিশুদ্ধকরণ প্ল্যান্টটিকে বেছে নিয়েছিলেন।

চীনা কর্তৃপক্ষ আগামী ৫ বছরের মধ্যে এই ধরনের "পোর্টেবল পারমাণবিক ব্যাটারি" চালু করতে চায়।

বিল্ডিং কি পুরোপুরি বিদ্যুৎ, তাপ, গরম পানিএবং একই সময়ে কিছু বাড়তি শক্তি পাশে বিক্রি?

অবশ্যই! যদি আমরা ভাল পুরানো পরমাণু মনে রাখি এবং একটি ক্ষুদ্র পারমাণবিক চুল্লি দিয়ে আমাদের ঘর সজ্জিত করি। বাস্তুবিদ্যা এবং নিরাপত্তা সম্পর্কে কি? দেখা যাচ্ছে যে এই সমস্যাগুলি ব্যবহার করে সমাধান করা যেতে পারে আধুনিক প্রযুক্তি. তথাকথিত ধারণাটি বাস্তবায়নে নিযুক্ত মার্কিন শক্তি বিভাগের বিশেষজ্ঞরা ঠিক এটিই মনে করেন। "সিল করা" চুল্লি।

উন্নয়নশীল দেশগুলিতে দক্ষ শক্তি সরবরাহের রেসিপি হিসাবে এই জাতীয় ডিভাইস তৈরির ধারণাটি প্রায় দশ বছর আগে উদ্ভূত হয়েছিল। এর মূল উপাদান হল লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে বিকশিত ছোট সিল করা পরিবহনযোগ্য অটোনোমাস রিঅ্যাক্টর (SSTAR)। লরেন্স (ক্যালিফোর্নিয়া)।

এই পণ্যটির একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য হল তেজস্ক্রিয় পদার্থ নিষ্কাশনের সম্পূর্ণ অসম্ভবতা (এটির ফুটো হওয়ার সম্ভাবনা উল্লেখ না করা)। তথাকথিত রাজ্যগুলিতে ডিভাইস সরবরাহের জন্য এটি প্রধান শর্ত বলে মনে করা হয়েছিল। "তৃতীয়" বিশ্ব, পারমাণবিক অস্ত্র তৈরি করতে এর বিষয়বস্তু ব্যবহার করার প্রলোভন দূর করার জন্য। একটি সম্পূর্ণ সিল করা কেস, এটি খোলার চেষ্টা করার ক্ষেত্রে একটি নির্ভরযোগ্য অ্যালার্ম সিস্টেম দিয়ে সজ্জিত, এবং এর ভিতরে একটি বাষ্প জেনারেটর সহ একটি চুল্লি রয়েছে, একটি বোতলের মধ্যে জিনের মতো সিল করা হয়েছে।

বৈশ্বিক শক্তির বাজারে দ্বন্দ্ব গভীর হওয়ার সাথে সাথে বাজার ক্রমবর্ধমান স্বায়ত্তশাসিত শক্তি সরবরাহ ব্যবস্থার চাহিদাকে নির্দেশ করে। আইনি দৃষ্টিকোণ থেকে, উন্নত দেশগুলিতে ছোট আকারের চুল্লিগুলির ব্যাপক ব্যবহার উন্নয়নশীল দেশগুলিতে তাদের সরবরাহের তুলনায় অনেক কম অসুবিধার প্রতিশ্রুতি দেয়। ফলস্বরূপ, একটি মাইক্রো-নিউক্লিয়ার পাওয়ার প্লান্টের স্বপ্ন ক্রমশ রূপান্তরিত হচ্ছে "চিরন্তন" জ্বালানী ব্যবহার করে একটি বিন্দু শক্তি জেনারেটর তৈরির ধারণায়।

বিদ্যমান SSTAR প্রযুক্তিগুলি মূল রিচার্জের অনুমতি দেয় না এবং প্রত্যাশিত ক্রমাগত অপারেশন জীবন 30 বছর। এই সময়ের পরে, পুরো ব্লকটিকে একটি নতুন দিয়ে প্রতিস্থাপন করার প্রস্তাব করা হয়েছে। দ্রষ্টব্য যে 100 মেগাওয়াট শক্তি সহ একটি চুল্লি 15 মিটার উচ্চ এবং 3 মিটার ব্যাসের একটি "বোতল" এর মধ্যে ফিট করে।

এই সূচকগুলি, একটি পাওয়ার প্ল্যান্টের জন্য খুবই শালীন, যখন এটি পৃথক সুবিধার শক্তি সরবরাহের ক্ষেত্রে আসে তখনও তাৎপর্যপূর্ণ বলে মনে হয়। যাইহোক, প্রকল্পের সৃজনশীল বিকাশ শক্তিতে পর্যাপ্ত হ্রাসের সাথে ওজন এবং আকারের বৈশিষ্ট্যগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করার সম্ভাবনা দেখিয়েছে।

ভবিষ্যতে, ডিজাইনাররা পাওয়ার ইউনিটের ক্ষুদ্রকরণ এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার উন্নতিতে কাজ চালিয়ে যেতে চান। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্র হ'ল "পারমাণবিক ট্যাবলেট" এর জীবনকাল 40-50 বছর বাড়ানো, যার জন্য এটির ভিতরে অতিরিক্ত শিল্ডিং সিস্টেম ইনস্টল করার পরিকল্পনা করা হয়েছে।

সুতরাং, এটি সম্ভব যে অদূর ভবিষ্যতে প্রতিটি বাড়ির বেসমেন্টে সরাসরি শক্তির প্রায় চিরন্তন উত্স ইনস্টল করা সম্ভব হবে।