थर्मल रिएक्टर बनाम फास्ट रिएक्टर: अंतर और तुलना

चाबी छीन लेना

1. न्यूट्रॉन गति: थर्मल रिएक्टरों और तेज़ रिएक्टरों के बीच मूलभूत अंतर विखंडन पैदा करने वाले न्यूट्रॉन का ऊर्जा स्तर है। थर्मल रिएक्टर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए धीमी या "थर्मल" न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं, जबकि तेज़ रिएक्टर उच्च-ऊर्जा या "तेज़" न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं।
2. ईंधन और दक्षता: थर्मल रिएक्टर मुख्य रूप से ईंधन के रूप में यूरेनियम -235 या प्लूटोनियम -239 का उपयोग करते हैं, जो तेज और धीमे दोनों न्यूट्रॉन के साथ विखंडनीय होते हैं। हालाँकि, तेज़ रिएक्टर यूरेनियम-238 का भी कुशलतापूर्वक उपयोग कर सकते हैं, जो एक अधिक प्रचुर मात्रा में आइसोटोप है, और इससे अधिक ईंधन (प्लूटोनियम-239) का "प्रजनन" भी कर सकते हैं, जिससे बेहतर ईंधन उपयोग और कम अपशिष्ट होता है।
3. संयम और शीतलता: थर्मल रिएक्टरों को न्यूट्रॉन से तापीय ऊर्जा को धीमा करने के लिए पानी या ग्रेफाइट जैसे एक मॉडरेटर की आवश्यकता होती है, जो कई डिज़ाइनों में शीतलक के रूप में भी कार्य करता है। दूसरी ओर, तेज़ रिएक्टर मॉडरेटर का उपयोग नहीं करते हैं, क्योंकि इसका उद्देश्य न्यूट्रॉन गति को बनाए रखना है। इसके बजाय, वे ठंडा करने के लिए तरल सोडियम, सीसा या पिघला हुआ नमक जैसे पदार्थों का उपयोग करते हैं, जो न्यूट्रॉन को धीमा नहीं करते हैं।

थर्मल रिएक्टर क्या है?

थर्मल रिएक्टर एक प्रकार का परमाणु रिएक्टर है जो विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए थर्मल न्यूट्रॉन पर निर्भर करता है। यह परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और अनुसंधान रिएक्टरों का एक महत्वपूर्ण घटक है। शब्द "थर्मल" इस तथ्य को संदर्भित करता है कि विखंडन प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन को ऊर्जा को कम करने के लिए धीमा या मध्यम कर दिया गया है, जिससे वे यूरेनियम और प्लूटोनियम के कुछ आइसोटोप में विखंडन पैदा करने में अधिक प्रभावी हो गए हैं।

थर्मल रिएक्टर के पीछे मूल सिद्धांत एक मॉडरेटर सामग्री का उपयोग करके परमाणु विखंडन की दर को नियंत्रित करना है, जो विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले तेज़ न्यूट्रॉन को धीमा कर देता है। थर्मल रिएक्टरों में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला मॉडरेटर या तो पानी (हल्का पानी रिएक्टर) या ग्रेफाइट (ग्रेफाइट-मॉडरेट रिएक्टर) होता है।

फास्ट रिएक्टर क्या है?

तेज़ रिएक्टर एक प्रकार का परमाणु रिएक्टर है जो परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए तेज़ न्यूट्रॉन (उच्च गतिज ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन) का उपयोग करता है। थर्मल रिएक्टरों के विपरीत, जो थर्मलाइज्ड (धीमे) न्यूट्रॉन पर निर्भर होते हैं, तेज़ रिएक्टर परमाणु ईंधन के कुछ आइसोटोप, जैसे प्लूटोनियम -239 और यूरेनियम -233 को विखंडित करने के लिए तेज़ न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं। फास्ट रिएक्टरों को पारंपरिक थर्मल रिएक्टरों की तुलना में परमाणु ईंधन का कुशलतापूर्वक उपयोग करने और कम रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

तेज़ रिएक्टरों के कई फायदे हैं, जिनमें ईंधन दक्षता में वृद्धि, दीर्घकालिक रेडियोधर्मी कचरे में कमी, और कुछ परमाणु ईंधन का उपयोग करने की क्षमता शामिल है जो थर्मल रिएक्टरों में व्यावहारिक नहीं हैं। हालाँकि, तेज़ रिएक्टर तकनीकी चुनौतियाँ और सुरक्षा संबंधी चिंताएँ भी पेश करते हैं, जैसे कि तेजी से बिजली बढ़ने का जोखिम ("त्वरित महत्वपूर्ण" घटनाएँ) और तरल धातु शीतलक के संक्षारक गुण।

थर्मल रिएक्टर और फास्ट रिएक्टर के बीच अंतर

1. न्यूट्रॉन ऊर्जा: थर्मल रिएक्टरों और तेज़ रिएक्टरों के बीच मुख्य अंतर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन की ऊर्जा में निहित है। थर्मल रिएक्टर थर्मलाइज्ड (धीमे) न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं, जबकि तेज़ रिएक्टर तेज़ न्यूट्रॉन (उच्च गतिज ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन) का उपयोग करते हैं।
2. ईंधन उपयोग: थर्मल रिएक्टर समृद्ध यूरेनियम ईंधन का उपयोग करते हैं; कुछ यूरेनियम और प्लूटोनियम आइसोटोप के संयोजन वाले मिश्रित-ऑक्साइड (MOX) ईंधन का उपयोग करते हैं। दूसरी ओर, तेज़ रिएक्टर प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233 सहित ईंधन प्रकारों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग कर सकते हैं, और उनमें अधिक ईंधन दक्षता प्राप्त करने और कम लंबे समय तक रहने वाले रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न करने की क्षमता होती है।
3. न्यूट्रॉन मॉडरेशन: थर्मल रिएक्टरों में, न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए एक मॉडरेटर (जैसे, पानी या ग्रेफाइट) का उपयोग किया जाता है, जो कुछ आइसोटोप में विखंडन की संभावना को बढ़ाता है। तेज़ रिएक्टर मॉडरेटर के बिना काम करते हैं या न्यूनतम मॉडरेशन का उपयोग करते हैं, विखंडन प्रतिक्रियाओं के लिए तेज़ न्यूट्रॉन पर निर्भर होते हैं।
4. प्रजनन क्षमता: तेज़ रिएक्टरों में "प्रजनक" होने की क्षमता होती है, जिसका अर्थ है कि वे ऑपरेशन के दौरान उपभोग की तुलना में अधिक विखंडनीय सामग्री का उत्पादन कर सकते हैं। गैर-विखंडनीय आइसोटोप (उदाहरण के लिए, यूरेनियम -238) को प्लूटोनियम -239 जैसे विखंडनीय आइसोटोप में परिवर्तित करके, तेज़ रिएक्टर ऊर्जा उत्पन्न करते हुए अतिरिक्त परमाणु ईंधन उत्पन्न कर सकते हैं। थर्मल रिएक्टरों में महत्वपूर्ण प्रजनन क्षमताएं नहीं होती हैं।
5. शीतलक: थर्मल रिएक्टर पानी का उपयोग शीतलक के रूप में और कभी-कभी मॉडरेटर के रूप में करते हैं। इसके विपरीत, तेज़ रिएक्टर सोडियम या सीसा जैसे तरल धातु शीतलक का उपयोग करते हैं, जिनमें अच्छी गर्मी हस्तांतरण गुण होते हैं और रिएक्टर कोर से गर्मी को कुशलतापूर्वक हटा सकते हैं।

थर्मल रिएक्टर और फास्ट रिएक्टर के बीच तुलना

तुलना के पैरामीटर	थर्मल रिएक्टर	तेज़ रिएक्टर
न्यूट्रॉन ऊर्जा	थर्मलाइज्ड (धीमे) न्यूट्रॉन	तेज़ न्यूट्रॉन (उच्च ऊर्जा)
ईंधन के प्रकार	समृद्ध यूरेनियम, एमओएक्स ईंधन	प्लूटोनियम-239, यूरेनियम-233, और भी बहुत कुछ
ईंधन दक्षता	मध्यम ईंधन दक्षता	उच्च ईंधन दक्षता (संभावित ब्रीडर)
शीतलन प्रणाली	जल शीतलक	तरल धातु शीतलक (जैसे, सोडियम, सीसा)
परमाणु कचरा	लंबे समय तक जीवित रहने वाले रेडियोधर्मी अपशिष्ट का उत्पादन करता है	लंबे समय तक रहने वाले अपशिष्ट को कम कर सकते हैं (संभावित प्रजनक)

संदर्भ

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002954930900346X
2. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.13182/NT88-129

अंतिम अद्यतन: 18 अगस्त, 2023