পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র সিলিং সিস্টেম: চরম পরিস্থিতিতে নিরাপত্তা বাধা

পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের প্রাথমিক লুপ, প্রধান পাম্প, বাষ্প জেনারেটর এবং ভালভ সিস্টেমে, সিলিং উপাদানগুলি 350°C উচ্চ-তাপমাত্রার চাপযুক্ত জল, তীব্র বিকিরণ (10²¹ n/cm²), বোরিক অ্যাসিড ক্ষয় এবং ভূমিকম্পের লোড সহ্য করে। ব্যর্থতার ফলে তেজস্ক্রিয় ফুটো বা চুল্লি বন্ধ হয়ে যেতে পারে। ধাতব সিল এবং গ্রাফাইট সিল পরিপূরক বৈশিষ্ট্যের মাধ্যমে পারমাণবিক দ্বীপের সুরক্ষার জন্য একটি দ্বৈত-সুরক্ষা ব্যবস্থা তৈরি করে। এই নিবন্ধটি চারটি মাত্রা থেকে পারমাণবিক-গ্রেড সিলিং প্রযুক্তি বিশ্লেষণ করে: উপকরণ বিজ্ঞান, কাঠামোগত নকশা, দুর্ঘটনা প্রতিক্রিয়া এবং অত্যাধুনিক উদ্ভাবন।

​১. পারমাণবিক সিলিংয়ের চরম চ্যালেঞ্জ​

​মূল অপারেটিং পরামিতি:

• ​পিডব্লিউআর: ৩৫০°C/১৫.৫MPa; ​বিডব্লিউআর: ২৯০°C/৭.২MPa (উপাদান ক্রিপ → সিলিং নির্দিষ্ট চাপের ক্ষতি)
• ​বিকিরণ ক্ষতি: দ্রুত নিউট্রন প্রবাহ >১০²¹ n/cm² (ধাতু ভঙ্গুরতা/গ্রাফাইট গুঁড়োকরণ)
• ​রাসায়নিক ক্ষয়: ১৮০০ppm বোরিক অ্যাসিড + ২.২ppm LiOH (স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিং)
• ​গতিশীল লোড: SSE 0.3g + 20mm/s পাইপলাইন কম্পন (সিলিং ইন্টারফেস মাইক্রো-স্লিপ লিকেজ)

​নিউক্লিয়ার সিল কী মেট্রিক্স:

• ডিজাইনের জীবনকাল ≥60 বছর (EPR Gen-III প্রয়োজনীয়তা)
• ফুটো হার ≤1×10⁻⁹ m³/s (ASME III পরিশিষ্ট)
• LOCA এর পরে সিলিং বজায় রাখুন

​2. ধাতব সীল: বিকিরণের বিরুদ্ধে দুর্গ এবং উচ্চ শক্তি​

​২.১ পারমাণবিক খাদ উপাদান​

• ইনকোনেল ৭১৮: ১৫ ডিপিএ বিকিরণ প্রতিরোধ করে, ৯৫০ এমপিএ @ ৩৫০° সেলসিয়াস (প্রধান পাম্প সিল)
• ৩১৬LN স্টেইনলেস স্টিল: ২০ ডিপিএ রেজিস্ট্যান্স, ৪৫০ এমপিএ @ ৩৫০°C (প্রাথমিক লুপ ফ্ল্যাঞ্জ)
• অ্যালয় 690: 25 dpa প্রতিরোধ ক্ষমতা, আন্তঃকণিকাকার ক্ষয় প্রতিরোধী (স্টিম জেনারেটর টিউবশিট)
• জিরকোনিয়াম অ্যালয় (Zr-2.5Nb): ১০০ ডিপিএ রেজিস্ট্যান্স, ৩০০ এমপিএ @ ৪০০°C (ফুয়েল রড সিল)

dpa = পারমাণবিক স্থানচ্যুতির ক্ষতি

​২.২ উদ্ভাবনী কাঠামো​

• ​স্ব-শক্তিশালী ধাতব সি-রিং:
  • চাপের অধীনে ডুয়াল-আর্চ বিম রেডিয়াল সম্প্রসারণ (চাপ স্ব-বর্ধন)
  • ১৫ এমপিএ (ওয়েস্টিংহাউস AP1000 অ্যাপ্লিকেশন) <10⁻¹¹ m³/s লিকেজ
• ​ঢালাই করা ধাতব বেলো:

  • ৫০μm Hastelloy® C276 ফয়েলের ১০০টি লেজার-ঝালাই করা স্তর

  • ±১৫ মিমি অক্ষীয় ক্ষতিপূরণ ক্ষমতা (ভূমিকম্প প্রতিরোধ ক্ষমতা)

​৩. গ্রাফাইট সিল: হাই-টি লুব্রিকেশন এবং জরুরী সিলিংয়ের মূল​

​৩.১ নিউক্লিয়ার গ্রাফাইট কর্মক্ষমতা​

• আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট: ১.৮৫ গ্রাম/সেমি³ ঘনত্ব, ৯০ এমপিএ শক্তি (ভালভ স্টাফিং বক্স)
• পাইরোলাইটিক গ্রাফাইট: 2.20g/cm³ ঘনত্ব, μ=0.08 ঘর্ষণ সহগ (কন্ট্রোল রড ড্রাইভ)
• SiC-রিইনফোর্সড গ্রাফাইট: 220MPa শক্তি, 900°C প্রতিরোধ ক্ষমতা (HTGRs)
• বোরন-অনুপ্রবেশিত গ্রাফাইট: ৭০০°C জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা (LOCA জরুরি সিল)

​৩.২ কাঠামোগত উদ্ভাবন​

• ​স্প্রিং-এনার্জিজড গ্রাফাইট রিং:
  • ইনকোনেল স্প্রিং + গ্রাফাইট লিপ + অ্যান্টি-এক্সট্রুশন রিং
  • LOCA-এর পরে শূন্য লিকেজ (১৭০°C স্যাচুরেটেড স্টিম)
• ​স্প্লিট গ্রাফাইট প্যাকিং:
  • ১৫° ওয়েজ-অ্যাঙ্গেল স্ব-আঁটসাঁট নকশা

  • ২৫০,০০০ চক্রের জীবনকাল (ফিশার নিউক্লিয়ার ভালভ)

​৪. চরম অবস্থা যাচাইকরণ​

​৪.১ রেডিয়েশন এজিং টেস্ট (ASTM E521)​​

• ইনকোনেল ৭১৮: ৩মেগাভাইরাস প্রোটন/৫ডিপিএ বিকিরণের পরে ১২% ফলন শক্তি হ্রাস
• নিউক্লিয়ার গ্রাফাইট: ১০²¹ n/cm² এ ৮৫% শক্তি ধরে রাখা

​৪.২ LOCA সিমুলেশন (IEEE 317-2013)​​

• ​ক্রম: ১৫.৫MPa/৩৫০℃ স্থির অবস্থা → ২ মিনিটে ০.২MPa → ২৪ ঘন্টা ১৭০℃ বাষ্পে
• ​মানদণ্ড: ধাতব সীল <1.0 Scc/s ফুটো; গ্রাফাইট সীল: কোনও দৃশ্যমান ফুটো নেই

​4.3 সিসমিক টেস্টিং (ASME QME-1)​

• OBE: 0.1g/5-35Hz/30s কম্পন
• SSE: 0.3g সময়-ইতিহাস সিমুলেশন
• কম্পন-পরবর্তী ফুটো ওঠানামা <10%

​৫. সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন​

​৫.১ চুল্লি জাহাজের মাথার সীল​

• Ø৫ মিটার ফ্ল্যাঞ্জ, ৬০ বছরের রক্ষণাবেক্ষণ-মুক্ত, LOCA-প্রতিরোধী
• সমাধান: ডুয়াল ইনকোনেল ৭১৮ সি-রিং (প্রাথমিক) + বোরোনাইজড গ্রাফাইট (ব্যাকআপ)

​৫.২ প্রধান পাম্প সিল​

• SiC সিরামিক ঘূর্ণায়মান রিং (2800HV) + পাইরোলাইটিক গ্রাফাইট স্থির রিং
• Hastelloy® C276 বেলো সাপোর্ট
• লিকেজ: <0.1L/দিন (হুয়ালং ওয়ান ডেটা)

​৫.৩ এইচটিজিআর হিলিয়াম সিস্টেম​

• হেইনেস® ২৩০ অ্যালয় ও-রিং (Al₂O₃ লেপযুক্ত)
• SiC ফাইবার-রিইনফোর্সড গ্রাফাইট (5× পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা)

​৬. অত্যাধুনিক উদ্ভাবন​

​৬.১ স্মার্ট সেন্সিং সিল​

• নিউট্রন ক্ষতি পর্যবেক্ষণ: প্রতিরোধ ক্ষমতার মাধ্যমে dpa গণনা (ত্রুটি <5%)
• FBG অপটিক্যাল ফাইবার: রিয়েল-টাইম স্ট্রেস মনিটরিং (±0.1MPa নির্ভুলতা)

​৬.২ দুর্ঘটনা-সহনশীল উপকরণ​

• স্ব-নিরাময়কারী ধাতব সীল: ফিল্ডের ধাতব মাইক্রোক্যাপসুল (৬২°C গলিত-সীল)
• সিভিডি-ঘন গ্রাফাইট: ছিদ্রতা <0.1%

​৬.৩ জেনারেশন-IV রিঅ্যাক্টর সমাধান​

​ট্রিপল-ব্যারিয়ার দর্শন​

​বাধা ১: ধাতব সীল​

• ইনকোনেল ৭১৮ ১৫ এমপিএ সিস্টেম চাপকে ৩০০ এমপিএ সিলিং ফোর্সে রূপান্তরিত করে
• Zr-অ্যালয় জ্বালানি রড: 40GWd/tU বার্নআপে শূন্য লিকেজ

​বাধা ২: গ্রাফাইট সীল​

• LOCA-এর সময় বোরোনাইজড গ্রাফাইট বোরোসিলিকেট কাচ তৈরি করে
• পাইরোলাইটিক গ্রাফাইট উচ্চ তাপমাত্রায় স্ব-তৈলাক্তকরণ গ্যাস নির্গত করে

​বাধা ৩: বুদ্ধিমান পর্যবেক্ষণ​

• নিউট্রন সেন্সর: ১৫ বছরের আগাম সতর্কতা
• ডিজিটাল টুইন সিসমিক অখণ্ডতা অনুকরণ করে

​ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনা​

ফিউশন রিঅ্যাক্টর এবং এসএমআর-এর সাহায্যে, সিলিং প্রযুক্তি নিম্নলিখিত দিকে বিকশিত হবে:

1. চরম পরিবেশগত অভিযোজন (হি-আয়ন বিকিরণ/গলিত লবণের ক্ষয়)
2. ক্ষুদ্রাকৃতিকরণ (জ্বালানি মাইক্রোস্ফিয়ার সিল <1 মিমি ব্যাস)
   পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্রের ৬০ বছরের নিরাপদ পরিচালনা এই সেন্টিমিটার-স্কেল "সিলিং দুর্গ" এর উপর নির্ভর করে।