What Is Nuclear Reactor? Describe Different Parts Of A Nuclear Reactor?

 Different parts of a nuclear reactor

Nuclear reactor:

A nuclear reactor is an apparatus where heat is produced during a fission chain reaction.

The main parts of a nuclear reactor are given below:-

Different parts of a nuclear reactor: Nuclear Fuel

The fuel of a reactor should be fissionable material which may be defined as a component or isotope whose nuclei are often caused to undergo fission by nuclear bombardment and to supply a fission chain reaction. It are often one or all of the subsequent U-233, U-235, and Pu-239.

Different parts of a nuclear reactor: Moderator

In the chain reaction, fast-moving neutrons are produced. these fast-moving neutrons are far less effective in causing the fission of U-235 and try to escape from the reactor.to enhance the use of those neutrons their speed should be reduced.

For this purpose the neutrons are colliding with the lighter nuclei of other materials, as a result, the neutrons are scattered and lose some energy thus the speed of neutrons is reduced. Such material is called a moderator. Simply we say that the material which reduced the speed of fast-moving neutrons by colliding is called a moderator.

Different parts of a nuclear reactor: Control Rods

Control rods within the cylindrical or sheet form are made from boron or cadmium. These rods are often moved in and out of the holes within the reactor core assembly. Their insertion absorbs more neutrons and damps down the reaction and their withdrawal absorbs fewer neutrons. Thus the facility of the reaction is controlled by shifting control rods which can be done manually or automatically.

Different parts of a nuclear reactor: Reflector

The neutrons produced during the fission process will be partly absorbed by the fuel rods, moderators, coolant or structural material, etc. Neutrons left unabsorbed will attempt to leave the reactor core never to return thereto and can be lost. Such losses should be minimized. it's done by surrounding the reactor core by a cloth called a reflector. which can send the neutrons back to the core? Generally, the reflector is formed from graphite and beryllium.

Different parts of a nuclear reactor: Reactor vessel

it's a strong-walled container housing the core of the facility reactor. It contains a moderator, reflector, thermal shielding, and control rods.

Different parts of a nuclear reactor: Biological shielding

During the fission of nuclear fuel, alpha particles, beta particles, deadly gamma rays, and neutrons are produced. out of these neutrons and gamma rays are of main significance. Protection must be provided against them. Thick layers of lead or concrete are provided all around the reactor for stopping the gamma rays.

Different parts of a nuclear reactor: Coolant

Coolant flows through and around the reactor core. It is used to transfer the large amount of heat produced in the reactor due to the fission of nuclear fuel during the chain reaction. The coolant either transfers its heat to a different medium or if the coolant used is water it takes up the warmth and gets converted into steam within the reactor which is directly sent to the turbine.

Coolant should have a low melting point and high boiling point.  It shouldn't corrode the fabric with which it comes in touch. The coolant should have a high heat transfer coefficient. There are many fluids used as coolants like water(light or heavy water), gas(air,carbon-di-oxide, hydrogen, helium), and liquid metals such as sodium or a mixture of sodium and potassium and inorganic and organic fluids.

পারমাণবিক চুল্লি:

পারমাণবিক চুল্লি এমন একটি সরঞ্জাম যেখানে ফিশন চেইন রিঅ্যাকশনের সময় তাপ উত্পন্ন হয়।

পারমাণবিক চুল্লির মূল অংশগুলি নীচে দেওয়া হল:

পারমানবিক জ্বালানি

চুল্লীর জ্বালানী বিচ্ছেদযোগ্য(ফিশনাবল) উপাদান হতে হবে যাকে এমন একটি উপাদান বা আইসোটোপ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যার নিউক্লিয়াস নিউক্লিয়ার বোম্বার্টমেন্টের মাধ্যমে ফিশন ঘটায় এবং একটি ফিশন চেইন রিঅ্যাকশন তৈরী করে।

পারমানবিক জ্বালানি U-233, U-235 এবং Pu-239 এর যেকোন একটি বা সবগুলোই হতে পারে।

মডারেটর

চেইন রিঅ্যাকশনে দ্রুত গতিশীল নিউট্রন তৈরি হয়।এই দ্রুত চলমান নিউট্রনগুলি U-235 এর বিভাজন ঘটানোর ক্ষেত্রে অনেক কম কার্যকর এবং চুল্লি থেকে পালানোর চেষ্টা করে। নিউট্রনের ব্যবহার বাড়ানোর জন্য তাদের গতি হ্রাস করা প্রয়োজন ।

এই উদ্দেশ্যে নিউট্রনগুলি অন্যান্য উপাদানের লাইটার নিউক্লিয়াসের সাথে সংঘর্ষ করানো হয়, ফলস্বরূপ, নিউট্রনগুলি স্ক্যাটারিং হয় এবং কিছু শক্তি হ্রাস করে এভাবে নিউট্রনের গতি হ্রাস পায়।এ জাতীয় উপাদানকে মডারেটর বলা হয়।

সহজভাবে আমরা বলতে পারি যে উপাদানগুলি সংঘর্ষের দ্বারা দ্রুত গতিশীল নিউট্রনের গতি হ্রাস করে তাদেরকে মডারেটর বলে।

নিয়ন্ত্রণ রড

সিলিন্ড্রিক্যাল বা শীট ফর্মের নিয়ন্ত্রণ রডগুলি বোরন বা ক্যাডমিয়াম থেকে তৈরি হয়।এই রডগুলি চুল্লি কোর অ্যাসেমব্লির অভ্যন্তরের গর্তগুলির মধ্যে উঠানামা করানো হয়।রডগুলো ভিতরে প্রবেশ করালে বেশি নিউট্রন শোষণ করে এবং রিঅ্যাকশন হ্রাস করে এবং রডগুলো প্রত্যাহার করলে কম নিউট্রন শোষণ করে।

সুতরাং রিঅ্যাকশনের সুবিধা নিয়ন্ত্রণ রডগুলি শিফট করে নিয়ন্ত্রণ করা হয় যা ম্যানুয়ালি বা স্বয়ংক্রিয়ভাবে করা যায়।

প্রতিফলক

বিভাজন প্রক্রিয়া চলাকালীন উত্পাদিত নিউট্রনগুলি আংশিকভাবে জ্বালানী রড, মডারেটর, কুল্যান্ট বা কাঠামোগত উপাদান ইত্যাদির দ্বারা শোষিত হবেযে নিউট্রনগুলি অশোষিত থাকবে সেগুলো চুল্লি কোর থেকে পালিয়ে যেতে চেষ্টা করবে এবং এটি হারিয়ে যেতে পারে।

এ জাতীয় লস হ্রাস করা উচিত। চুল্লী কোরকে একটি কাপড় দ্বারা আবৃত করে এই লস হ্রাস করা হয়।যে কাপড় দ্বারা এটি করা হয় তাকে প্রতিফলক বলে।

প্রতিফলক নিউট্রনগুলিকে কোরে ফেরত পাঠাতে পারে। সাধারণত, প্রতিফলক গ্রাফাইট এবং বেরিলিয়াম থেকে তৈরি হয়।

চুল্লী ভেসেল

এটি একটি শক্তিশালী প্রাচীরযুক্ত ধারক যা সুবিধা চুল্লিটির মূল অংশকে ধারণ করে। এটিতে মডারেটর, রিফ্লেক্টর,থার্মাল শিল্ডিং এবং নিয়ন্ত্রণ রড রয়েছে।

জৈবিক রক্ষা

পারমাণবিক জ্বালানীর বিভাজনের সময় আলফা কণা, বিটা কণা, মারাত্মক গামা রশ্মি এবং নিউট্রন উত্পাদিত হয়।

এই নিউট্রন এবং গামা রশ্মির মধ্যে প্রধান তাত্পর্য রয়েছে। তাদের বিরুদ্ধে অবশ্যই সুরক্ষা সরবরাহ করতে হবে।

গামা রশ্মি বন্ধ করার জন্য চুল্লিটির চারপাশে সীসা বা কংক্রিটের পুরু স্তর দেওয়া হয়।

কুল্যান্ট

কুল্যান্ট চুল্লির কোর এবং তার চারপাশে প্রবাহিত হয়। এটি চেইন রিঅ্যাকশন চলাকালীন পারমাণবিক জ্বালানীর বিভাজনের কারণে চুল্লিটিতে প্রচুর পরিমাণে উত্পাদিত তাপ স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়।

কুল্যান্ট হয় হয় তার তাপকে অন্য মাঝারি স্থানান্তর করে অথবা কোল্যান্টে যদি পানি ব্যবহৃত হয় তাহলে তা উত্তাপ নেয় এবং চুল্লিটির মধ্যে বাষ্পে রূপান্তরিত হয় যা সরাসরি টারবাইনে প্রেরণ করা হয়।

কুল্যান্টের কম গলনাঙ্ক এবং উচ্চ ফুটন্ত পয়েন্ট হওয়া উচিত। এটি যে ফ্যাব্রিকটির সংস্পর্শে আসে তাকে ক্ষয় করতে পারবে না ।কুল্যান্টের উচ্চ তাপ স্থানান্তর সহগ থাকা উচিত।

কুল্যান্ট হিসাবে যেসব তরল ব্যবহার করা হয় তার মধ্যে উল্লেখযোগ্য হলো পানি (হালকা বা ভারী পানি), গ্যাস (বায়ু, কার্বন-ডাই-অক্সাইড, হাইড্রোজেন, হিলিয়াম) এবং তরল ধাতু যেমন সোডিয়াম বা সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম এবং অজৈব এবং জৈব তরলের মিশ্রণ।