এই ব্লগ পোস্টে আমরা প্রেশারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর এবং বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টরের মূলনীতি এবং সুবিধা-অসুবিধা তুলনা করার মাধ্যমে দক্ষিণ কোরিয়ার পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলোর নিরাপত্তা খতিয়ে দেখব।

এই প্রবন্ধের পটভূমি ও উদ্দেশ্য

পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র, যা সাধারণত “পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র” নামে পরিচিত, বেশ কয়েক বছর ধরে জনস্বার্থ ও উদ্বেগের বিষয় হয়ে দাঁড়িয়েছে। বিশেষ করে, ২০১১ সালের ১১ই মার্চ জাপানে ফুকুশিমা পারমাণবিক দুর্ঘটনার পর, তেজস্ক্রিয়তা নিঃসরণ এবং দীর্ঘস্থায়ী পরিচ্ছন্নতা অভিযান জনমনে উদ্বেগ বাড়িয়ে তোলে এবং দক্ষিণ কোরিয়াতেও একই ধরনের দুর্ঘটনা ঘটতে পারে বলে আশঙ্কা ছড়িয়ে পড়ে।
এই প্রবন্ধটির উদ্দেশ্য হলো, দক্ষিণ কোরিয়ায় প্রধানত ব্যবহৃত রিয়্যাক্টরগুলোর সাথে দুর্ঘটনাগ্রস্ত ফুকুশিমা প্ল্যান্টের রিয়্যাক্টরগুলোর তুলনা করে জনসাধারণের উদ্বেগ প্রশমিত করা এবং উভয় রিয়্যাক্টর সিস্টেমের কার্যপ্রণালী, সুবিধা ও অসুবিধাগুলো সুস্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করা।

দক্ষিণ কোরিয়ায় পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির বর্তমান অবস্থা

দক্ষিণ কোরিয়ায় মোট ২৩টি পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র চালু ছিল, যার মধ্যে কোরি ইউনিট ১-৪, শিন-কোরি ইউনিট ১-২, ওলসেওং ইউনিট ১-৪, শিন-ওলসেওং ইউনিট ১, হানবিট ইউনিট ১-৬ এবং হানুল ইউনিট ১-৬ অন্তর্ভুক্ত ছিল। তবে, পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র-সংক্রান্ত দুর্নীতি কেলেঙ্কারির জেরে শিন-কোরি ইউনিট ২ এবং শিন-ওলসেওং ইউনিট ১-এর কার্যক্রম স্থগিত করা হয়; বর্তমানে ২১টি ইউনিট চালু রয়েছে এবং এগুলোর উৎপাদিত বিদ্যুতের পরিমাণ প্রায় ১৩ মিলিয়ন kWh, যা মোট বিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রায় ২৪%।
বিকল্প শক্তির উৎসগুলো এখনো যথেষ্ট বাণিজ্যিকীকরণ না হওয়ায়, দক্ষিণ কোরিয়ার বিদ্যুৎ উৎপাদনে পারমাণবিক শক্তি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে চলেছে।

রিয়্যাক্টরের শ্রেণীবিভাগ এবং মূল পরিভাষাসমূহ

রিয়্যাক্টরকে প্রধানত এর কুল্যান্ট এবং মডারেটরের উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। যেগুলোতে পানি—যা সবচেয়ে সাধারণ কুল্যান্ট ও মডারেটর—ব্যবহৃত হয়, সেগুলোকে লাইট-ওয়াটার রিয়্যাক্টর বলা হয়, আর যেগুলোতে ভারী পানি (ডিউটেরিয়ামযুক্ত পানি) ব্যবহৃত হয়, সেগুলোকে হেভি-ওয়াটার রিয়্যাক্টর বলা হয়। কুল্যান্ট হলো এমন একটি পদার্থ যা কোরে উৎপন্ন তাপ বহন করে রিয়্যাক্টরকে ঠান্ডা করে, এবং মডারেটর হলো এমন একটি পদার্থ যা ফিশন প্রক্রিয়ার সময় নির্গত নিউট্রনের গতি কমিয়ে চেইন বিক্রিয়াকে টিকিয়ে রাখে।
স্টিম জেনারেটরের উপস্থিতি বা অনুপস্থিতির উপর ভিত্তি করে লাইট-ওয়াটার রিঅ্যাক্টরকে আরও দুই প্রকারে ভাগ করা হয়। একটি প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (PWR) স্টিম জেনারেটর ব্যবহার করে প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি সিস্টেমকে পৃথক করে, অন্যদিকে একটি বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (BWR) কোরের মধ্যে শীতলকারী জলের স্ফুটন থেকে সরাসরি উৎপন্ন বাষ্প ব্যবহার করে টারবাইন চালায়।

চাপযুক্ত জল চুল্লির (PWR) কার্যপ্রণালী

চাপযুক্ত জল চুল্লি (PWR) হলো সবচেয়ে প্রচলিত ধরনের হালকা-জলের চুল্লি, যা বিশ্বের প্রায় ৬০% পারমাণবিক চুল্লির অন্তর্ভুক্ত। এগুলিতে জ্বালানি হিসেবে স্বল্প-সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম-২৩৫ (প্রায় ২-৫%) ব্যবহৃত হয় এবং শীতলকারক (হালকা জল)-এর উপর উচ্চ চাপ (প্রায় ১৫০ অ্যাটমোস্ফিয়ার) প্রয়োগ করে প্রায় ৩০০° সেলসিয়াসের মতো উচ্চ তাপমাত্রাতেও জলকে তরল অবস্থায় রাখার জন্য এগুলোকে ডিজাইন করা হয়েছে।
প্রাইমারি সিস্টেম থেকে আসা উচ্চ-চাপের গরম জল, যা রিয়্যাক্টর কোরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তা স্টিম জেনারেটরে প্রবেশ করে, যেখানে এটি সেকেন্ডারি সিস্টেমের জলকে উত্তপ্ত করে বাষ্প তৈরি করে; এরপর সেকেন্ডারি সিস্টেমের এই বাষ্প টারবাইনকে চালনা করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। টারবাইনের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পর, বাষ্প একটি কনডেন্সারে শীতল হয়, যেখানে তাপ বিনিময় হয় এবং সমুদ্রের জল বা অন্য কোনো মাধ্যমে তা ছড়িয়ে পড়ে। রিয়্যাক্টর সিস্টেম এবং টারবাইন সিস্টেমের এই পৃথকীকরণই হলো প্রেসারাইজড ওয়াটার রিয়্যাক্টরের একটি প্রধান বৈশিষ্ট্য।

ফুটন্ত জল চুল্লির (BWR) কার্যপ্রণালী

বিশ্বের মোট চুল্লির প্রায় ২২ শতাংশ হলো ফুটন্ত জল চুল্লি, এবং ফুকুশিমায় ব্যবহৃত চুল্লিটি এই শ্রেণীর অন্তর্ভুক্ত। ফুটন্ত জল চুল্লিগুলোতেও জ্বালানি হিসেবে স্বল্প-সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম (প্রায় ২%) ব্যবহৃত হয়, কিন্তু চুল্লির কেন্দ্রের ভেতরেই শীতলকারক ফুটে যে বাষ্প উৎপন্ন হয়, তা টারবাইনকে চালিত করে।
যদিও এগুলি প্রেশারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টরের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, কারণ উভয় ক্ষেত্রেই একটি কনডেন্সারে বাষ্প ঘনীভূত হয়—যেখানে তাপ সমুদ্রের জল বা অন্য কোনো মাধ্যমে স্থানান্তরিত হয়—তবে এদের মধ্যে একটি কাঠামোগত পার্থক্য রয়েছে: প্রাইমারি সিস্টেম এবং টারবাইন সিস্টেম পৃথক করা থাকে না।

চাপযুক্ত জল চুল্লি এবং ফুটন্ত জল চুল্লির সুবিধা ও অসুবিধার তুলনা

চাপযুক্ত জল চুল্লির অন্যতম একটি সুবিধা হলো কন্ট্রোল রডগুলো যে দিকে প্রবেশ করানো হয়। চাপযুক্ত জল চুল্লিতে, কন্ট্রোল রডগুলোকে প্রায়শই জ্বালানি রডের উপর থেকে নিচের দিকে প্রবেশ করানোর জন্য ডিজাইন করা হয়; এই নকশাটি একটি সুরক্ষা বৈশিষ্ট্য প্রদান করে, যার ফলে কোনো দুর্ঘটনার কারণে বিদ্যুৎ চলে গেলেও, কন্ট্রোল রডগুলো মাধ্যাকর্ষণ শক্তির প্রভাবে স্বাভাবিকভাবে নিচে নেমে এসে ফিশন বিক্রিয়ার গতি কমিয়ে দেয়। ফিশনের হার নিয়ন্ত্রণ করার জন্য কন্ট্রোল রডগুলো এমন পদার্থ দিয়ে তৈরি করা হয় যা নিউট্রন ভালোভাবে শোষণ করে—যেমন বোরন, ক্যাডমিয়াম এবং হ্যাফনিয়াম।
আরেকটি সুবিধা হলো টারবাইন সিস্টেম থেকে রিয়্যাক্টর সিস্টেমের পৃথকীকরণ। এই পৃথকীকরণ টারবাইন সিস্টেমে তেজস্ক্রিয়তা পৌঁছানোর সম্ভাবনা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং রিয়্যাক্টরের অভ্যন্তরে ক্ষয়জনিত সমস্যা কমিয়ে আনে, ফলে তেজস্ক্রিয়তা নিঃসরণের ঝুঁকি এবং রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রে নিরাপত্তা বৃদ্ধি পায়। অন্যদিকে, স্টিম জেনারেটরের মতো অতিরিক্ত সিস্টেম, জটিল নকশা এবং বৃহৎ আকারের প্ল্যান্টের কারণে প্রাথমিক বিনিয়োগ এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ বেশি হয়, যা ব্যয় এবং কার্যকারিতার দিক থেকে একটি অসুবিধা হতে পারে।
বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টর (বিডব্লিউআর)-এর একটি সুবিধা হলো এর উচ্চ তাপীয় দক্ষতা, কারণ টারবাইন চালানোর জন্য বাষ্প সরাসরি কোরের মধ্যেই উৎপন্ন হয় এবং এর তুলনামূলকভাবে সরল কাঠামো নকশা ও নির্মাণ ব্যয় কমাতে সাহায্য করে। তবে, যেহেতু প্রাইমারি সিস্টেম এবং টারবাইন সিস্টেম পৃথক করা থাকে না, তাই তেজস্ক্রিয় পদার্থ টারবাইনের দিকে স্থানান্তরিত হতে পারে, যা বিকিরণ সুরক্ষা এবং রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রে একটি অসুবিধা।
এছাড়াও, বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টরের কন্ট্রোল রড প্রবেশ করানোর পদ্ধতিতে হয় ফুয়েল রডের নিচ থেকে রডগুলোকে উপরের দিকে ঠেলে দেওয়া হয় অথবা বৈদ্যুতিক শক্তির উপর নির্ভর করা হয়; ফলে, কোনো দুর্ঘটনার সময় বিদ্যুৎ চলে গেলে অভিকর্ষের মাধ্যমে স্বয়ংক্রিয়ভাবে রড প্রবেশ করানো কঠিন হয়ে পড়ে। তাই, বিদ্যুৎ চলে যাওয়ার পরিস্থিতিতে যদি স্বয়ংক্রিয়ভাবে কন্ট্রোল রড প্রবেশ করানো ব্যর্থ হয়, তবে নিউক্লীয় বিভাজন চলতে পারে, যা পরিস্থিতি আরও খারাপ হওয়ার ঝুঁকি তৈরি করে; ফুকুশিমা দুর্ঘটনার সময় চলতে থাকা বিভাজনকে ক্ষয়ক্ষতি বাড়িয়ে তোলার অন্যতম কারণ হিসেবে উল্লেখ করা হয়েছে। কুল্যান্টের দশা পরিবর্তনের কারণে সৃষ্ট কোর ক্ষয়ও বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টরের একটি উল্লেখযোগ্য অসুবিধা।

উপসংহার

সংক্ষেপে, খরচ এবং দক্ষতার দিক থেকে প্রেসারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টরগুলো বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টরের তুলনায় অসুবিধাজনক হলেও, নকশার দিক থেকে এগুলোকে অধিকতর নিরাপদ বলে বিবেচনা করা যেতে পারে। অন্যদিকে, বয়েলিং ওয়াটার রিঅ্যাক্টরগুলো তাদের ডাইরেক্ট সাইকেলের কারণে খরচ সাশ্রয় এবং দক্ষতার মতো সুবিধা দিলেও, নিরাপত্তার দিক থেকে এগুলোর কিছু দুর্বলতা রয়েছে, যার মধ্যে তেজস্ক্রিয় পদার্থ নিঃসরণের ঝুঁকি এবং দুর্ঘটনার ক্ষেত্রে রিঅ্যাক্টর নিয়ন্ত্রণে অসুবিধা অন্যতম।
যেহেতু দক্ষিণ কোরিয়ায় ব্যবহৃত বেশিরভাগ চুল্লিই প্রেশারাইজড ওয়াটার রিঅ্যাক্টর পরিবারের অন্তর্ভুক্ত, তাই এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে জাপানের ফুকুশিমা দুর্ঘটনার মতো ঘটনা প্রতিরোধের জন্য তুলনামূলকভাবে নিরাপদ নকশা এবং পরিচালন পদ্ধতি বিদ্যমান রয়েছে এবং এ নিয়ে অতিরিক্ত উদ্বেগের কোনো প্রয়োজন নেই।