रिएक्टर कूलेंट पंप क्या हैं?
रिएक्टर कूलेंट पंप न्यूक्लियर पावर प्लांट्स में स्थापित होते हैं। रिएक्टर कूलेंट पंप (RCP) का उद्देश्य प्राथमिक कूलेंट प्रवाह को मजबूती प्रदान करना है ताकि रिएक्टर कोर द्वारा विखंडन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न ऊष्मा (थर्मल ऊर्जा) को हटाया जा सके। भले ही पंप न हो, फिर भी रिएक्टर के माध्यम से प्राकृतिक परिसंचरण प्रवाह होगा, जो प्राथमिक कूलेंट के तापमान और परिणामस्वरूप घनत्व में परिवर्तन के कारण होता है। हालांकि, यह प्रवाह रिएक्टर के पावर पर होने पर उत्पन्न हो रही ऊष्मा को हटाने के लिए पर्याप्त नहीं है। प्राकृतिक परिसंचरण प्रवाह प्लांट के बंद होने पर या केवल विघटन ऊष्मा की उपस्थिति में ऊष्मा हटाने के लिए पर्याप्त है।
RCPs बड़े एयर-कूल्ड इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा संचालित होते हैं जो निरंतर संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। मोटर एक मिश्रित-प्रवाह सेंट्रीफ्यूगल इम्पेलर से जुड़ा होता है जो श्रृंखला में स्थापित शाफ्ट की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है (इस लेख में बाद में चर्चा की गई है)।
जानने योग्य - एक 'रिएक्टर कूलेंट पंप' को कभी-कभी 'रिएक्टर कूलिंग पंप' भी कहा जाता है, हालांकि यह गलत परिभाषा है।
मजबूर और प्राकृतिक परिसंचरण का उदाहरण (एक वाटरट्यूब बॉयलर से)
रिएक्टर कूलेंट (प्राथमिक कूलेंट) पंप के सक्शन साइड में स्टीम जनरेटर के आउटलेट से प्रवेश करता है। पंप इम्पेलर द्वारा पानी की गति बढ़ाई जाती है। इस गति में वृद्धि को फिर डिस्चार्ज वोल्यूट में दबाव में परिवर्तित किया जाता है। एक सामान्य प्रेशराइज्ड वाटर रिएक्टर (PWR) पावर प्लांट प्राथमिक कूलेंट लूप के साथ लगभग 155 बार (2248 psi) पर संचालित होगा।
पंप के डिस्चार्ज साइड से कूलेंट के निकलने के बाद, यह 'कोल्ड लेग' पाइप के माध्यम से रिएक्टर वेसल के इनलेट में प्रवेश करेगा। प्राथमिक कूलेंट रिएक्टर फ्यूल असेंबलियों के माध्यम से प्रवाहित होगा ताकि ऊष्मा एकत्रित की जा सके; फिर इसे 'हॉट लेग' पाइप के माध्यम से स्टीम जनरेटर में वापस भेजा जाता है। एक सामान्य प्रेशराइज्ड वाटर रिएक्टर (PWR) पावर प्लांट लगभग 290°C (554°F) के कोल्ड लेग तापमान और लगभग 320°C (608°F) के हॉट लेग तापमान के साथ संचालित होगा।
जानने योग्य - एक 'कोल्ड लेग' एक पाइप है जो RCP को रिएक्टर से जोड़ता है। एक 'हॉट लेग' रिएक्टर को स्टीम जनरेटर से जोड़ता है। एक 'ट्रांसफर लेग', या, 'ट्रांसफर पाइप', स्टीम जनरेटर को RCP से जोड़ता है। कोल्ड और हॉट लेग का नामकरण प्रत्येक लेग के भीतर प्राथमिक कूलेंट तापमान के कारण किया गया है।
PWR पावर प्लांट के भाग
रिएक्टर कूलेंट पंप डिज़ाइन
RCP मोटरें स्क्विरल केज प्रकार की होती हैं (इंडक्शन मोटर) और आमतौर पर लगभग 6kV या 13kV पर संचालित होती हैं, जो आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भर करती हैं। एक RCP की घूर्णन गति (rpm) मोटर की आपूर्ति आवृत्ति द्वारा निर्धारित की जाती है, जो भौगोलिक स्थान के आधार पर 50Hz या 60Hz होती है। एक सामान्य RCP लगभग 1,200 - 1,500 rpm पर घूम सकता है और 100 टन से अधिक वजन कर सकता है।
एक सामान्य प्रेशराइज्ड वाटर रिएक्टर RCP लगभग 155 बार (2248 psi) के दबाव और 290°C-320°C (554°F-608°F) के तापमान सीमा पर संचालित होगा, लेकिन ये कारक अंततः रिएक्टर कूलेंट सिस्टम द्वारा निर्धारित होते हैं।
एक RCP मोटर की हॉर्सपावर रेटिंग आमतौर पर 6,000 से 10,000 bhp (4.5 MW से 7.5 MW) होती है। आवश्यक ऊष्मा हटाने के लिए आवश्यक कूलेंट प्रवाह प्रदान करने के लिए बड़ी मात्रा में शक्ति की आवश्यकता होती है; RCPs 25,000 m3/hr (11,000 गैलन प्रति मिनट) के प्रवाह दर प्राप्त कर सकते हैं।
रिएक्टर कूलेंट पंप के मुख्य भाग क्या हैं?
saVRee का इंटरैक्टिव 3D मॉडल एक मिश्रित प्रवाह, एकल चरण, एकल सक्शन, सेंट्रीफ्यूगल पंप का प्रतिनिधित्व करता है। एक RCP के मुख्य भाग नीचे दिए गए हैं।
रिएक्टर कूलेंट पंप के भाग
सक्शन नोजल
प्राथमिक कूलेंट इस नोजल के माध्यम से पंप में खींचा जाता है; कूलेंट ट्रांसफर लेग से पंप में खींचा जाता है।
डिस्चार्ज नोजल
प्राथमिक कूलेंट इस नोजल के माध्यम से पंप से डिस्चार्ज किया जाता है; कूलेंट कोल्ड लेग में डिस्चार्ज किया जाता है।
इम्पेलर
इम्पेलर एक मिश्रित-प्रवाह सेंट्रीफ्यूगल इम्पेलर है। 'मिश्रित-प्रवाह' शब्द इम्पेलर के आधार में अक्षीय प्रवाह और इम्पेलर से बाहर की ओर रेडियल प्रवाह को संदर्भित करता है। इस प्रकार के इम्पेलर का उपयोग मध्यम से उच्च प्रवाह दर और मध्यम से उच्च दबाव के लिए किया जाता है; डिज़ाइन फ्रांसिस टर्बाइन के समान है।
शाफ्ट
शाफ्ट इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा उत्पन्न घूर्णन गति को इम्पेलर तक स्थानांतरित करता है; इसे बियरिंग्स का उपयोग करके संरेखण में रखा जाता है। शाफ्ट की लंबाई के कारण, इसे कई भागों में विभाजित किया गया है, पंप हाफ कपलिंग, मोटर हाफ कपलिंग, और स्पेसर कपलिंग; इन भागों को एक साथ बोलचाल की भाषा में 'पंप शाफ्ट' कहा जाता है, हालांकि यह तकनीकी रूप से गलत है क्योंकि शाफ्ट एक से अधिक टुकड़ों से बना है।
गाइड बियरिंग
रेडियल लोड जो पंप के संचालन के दौरान उत्पन्न होते हैं, गाइड बियरिंग्स को स्थानांतरित किए जाते हैं। स्वयं-संरेखित हाइड्रोस्टैटिक बियरिंग्स का उपयोग शाफ्ट को ऊर्ध्वाधर रूप से संरेखित रखने के लिए किया जाता है। सेंट्रीफ्यूगल पंप इम्पेलर से डिस्चार्ज दबाव बियरिंग जर्नल बैलेंस प्लेट पर कार्य करता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि पंप के संचालन के दौरान बियरिंग और शाफ्ट का संरेखण सही है।
सीलिंग असेंबली
पंप की सीलिंग असेंबली आमतौर पर पंप का वह क्षेत्र होता है जिसे सबसे अधिक रखरखाव हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है क्योंकि यह एक गतिशील दबाव सीमा बनाता है। यह आवश्यक है कि पंप के हाइड्रोलिक साइड और मुख्य ड्राइव शाफ्ट के बीच एक विश्वसनीय सील बनाए रखी जाए। यदि सील की अखंडता से समझौता किया जाता है, तो प्राथमिक कूलेंट का रिसाव होगा।
शाफ्ट सीलिंग पंप हाउसिंग के ऊपरी भाग में एक हटाने योग्य सील कार्ट्रिज का उपयोग करके पूरा किया जाता है जिसमें श्रृंखला में स्थापित तीन यांत्रिक सील होते हैं। यांत्रिक सील स्प्रिंग्स टाइटेनियम कार्बाइड और स्थिर ग्रेफाइट चेहरे को एक साथ दबाते हैं और यह सुनिश्चित करते हैं कि चेहरे संरेखित रहें। निचली सील से ऊपरी सील तक का कष्टप्रद प्रवाह पथ शाफ्ट सीलिंग असेंबली के माध्यम से थोड़ा रिसाव सुनिश्चित करता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि उच्च तापमान के कारण यांत्रिक सील के हिस्से विफल न हों, सील कूलिंग प्रदान की जाती है। सीलिंग असेंबली के नीचे, एक सहायक इम्पेलर मुख्य इम्पेलर से जुड़ा होता है। सील पानी का प्रवाह सील कूलर के माध्यम से सहायक इम्पेलर द्वारा प्रदान किया जाता है।
जानने योग्य - शाफ्ट सील के कई अलग-अलग डिज़ाइन होते हैं और ऊपर वर्णित केवल एक प्रकार है।
डिफ्यूज़र
इम्पेलर से तरल के डिस्चार्ज होने के बाद, यह एक डिफ्यूज़र के माध्यम से प्रवाहित होता है। डिफ्यूज़र का आकार तरल की गति को कम करता है और उसके दबाव को बढ़ाता है (बर्नौली का सिद्धांत); एक वोल्यूट केसिंग वही कार्य करता है।
इलेक्ट्रिक मोटर
इम्पेलर को घुमाने के लिए एक इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग किया जाता है। RCP मोटरें वैकल्पिक करंट स्क्विरल केज इंडक्शन प्रकार की मोटरें होती हैं जिनकी सामान्य संचालन वोल्टेज 6kV से 13.8 kV (डिज़ाइन पर निर्भर) के बीच होती है।
स्पेस कपलिंग
स्पेस कपलिंग पंप हाफ कपलिंग और मोटर हाफ कपलिंग के बीच स्थापित होता है; इसे हटाया जा सकता है ताकि कर्मियों को शाफ्ट सील और थर्मल बैरियर तक आसान पहुंच मिल सके।
घटक कूलिंग पानी (CCW)
घटक कूलिंग पानी (CCW) सर्किट एकीकृत हीट एक्सचेंजर और पंप थर्मल बैरियर को खिलाया जाता है। CCW पंप के आंतरिक हिस्सों से ऊष्मा को हटाता है ताकि अधिक गर्मी न हो। दोनों एकीकृत हीट एक्सचेंजर (ठंडा प्राथमिक लूप पानी / CCW), और CCW कूलर (CCW / बाहरी कूलिंग पानी सर्किट), शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग करते हैं।
धातु के ओ-रिंग्स
ओ-रिंग्स और यांत्रिक सील पंप के भीतर विभिन्न स्थानों पर स्थापित किए जाते हैं ताकि अनपेक्षित प्रवाह पथों को सील/बंद किया जा सके। पंप केसिंग और केसिंग कवर के बीच दो ओ-रिंग्स स्थापित किए जाते हैं। यदि आंतरिक ओ-रिंग विफल हो जाता है, तो गर्म कूलिंग पानी एक ड्रेन पथ के माध्यम से कंटेनमेंट सम्प में प्रवाहित होगा। ड्रेन पथ में स्थापित तापमान सेंसर किसी भी कूलेंट रिसाव प्रवाह के बारे में कर्मियों को सचेत करते हैं।
फ्लाईव्हील
एक फ्लाईव्हील एक भारी, डिस्क के आकार का, धातु का टुकड़ा है, जो कंपन को स्मूथ करता है। यह घूर्णन ऊर्जा को संग्रहीत करके और फिर इस ऊर्जा का उपयोग मशीन की घूर्णन गति में परिवर्तन का प्रतिरोध करने के लिए करता है। फ्लाईव्हील में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा उसकी घूर्णन गति का वर्गमूल होती है। एक RCP फ्लाईव्हील यह भी सुनिश्चित करता है कि पंप रिएक्टर के ट्रिप होने पर भी घूमता रहे, इस प्रकार पर्याप्त रिएक्टर कूलिंग प्रदान करता है, भले ही कोई विद्युत शक्ति उपलब्ध न हो।
बाहरी हीट एक्सचेंजर
एक बाहरी शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर घटक कूलिंग पानी (CCW) सर्किट से एक हीट सिंक जैसे कूलिंग टॉवर में ऊष्मा स्थानांतरित करता है।
मोटर हाफ कपलिंग
मोटर हाफ कपलिंग का निचला हिस्सा स्पेस कपलिंग से जुड़ता है। मोटर हाफ कपलिंग से स्पेस कपलिंग तक घूर्णन गति स्थानांतरित होती है।
पंप हाफ कपलिंग
पंप हाफ कपलिंग का शीर्ष हिस्सा स्पेसर कपलिंग से जुड़ता है। स्पेसर कपलिंग से पंप हाफ कपलिंग तक घूर्णन गति स्थानांतरित होती है।
ऊपरी रेडियल बियरिंग और थ्रस्ट बियरिंग
ऊपरी रेडियल बियरिंग और थ्रस्ट बियरिंग इलेक्ट्रिक मोटर के शीर्ष के पास स्थित होते हैं। रेडियल बियरिंग्स रेडियल लोड (पंप शाफ्ट के लंबवत कार्य करने वाले लोड) को संभालते हैं, जबकि थ्रस्ट बियरिंग्स अक्षीय लोड (पंप शाफ्ट के समानांतर कार्य करने वाले लोड) को संभालते हैं।
एयर कूलर
एयर को एयर कूलर में ठंडा किया जाता है और फिर पंप कवर और मोटर हाउसिंग के बीच की जगह में पहुंचाया जाता है; कूलिंग एयर अपशिष्ट ऊष्मा को हटाता है।
एयर डक्ट
कूलिंग एयर को एयर डक्ट्स के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है।
निचला रेडियल बियरिंग
निचला रेडियल बियरिंग मोटर शाफ्ट के लंबवत भारों के लिए उपयुक्त है।
सहायक इम्पेलर
सहायक इम्पेलर दो मुख्य उद्देश्यों की पूर्ति करता है: यह स्वयं-संरेखित जर्नल बियरिंग को दबाव प्रदान करता है और पंप सील्स को थोड़ी मात्रा में प्रवाह प्रदान करता है; पंप सील्स के लिए प्रवाह थर्मल बैरियर के माध्यम से खींचा जाता है।
स्टैंडपाइप
सील रिसाव का निर्धारण करने के लिए एक साधन प्रदान करने के लिए, एक सील संग्रह प्रणाली का उपयोग किया जाता है। तीसरी यांत्रिक सील के पार रिसाव पंप शाफ्ट को घेरने वाले स्टैंडपाइप में एकत्र किया जाता है। स्टैंडपाइप में रिसाव को लगातार मॉनिटर किया जाता है।
प्रतिबंध बुशिंग
प्रतिबंध बुशिंग इम्पेलर द्वारा पंप किए जा रहे तरल और यांत्रिक सील क्षेत्र के बीच एक प्रतिबंध प्रदान करता है, ताकि प्रवाह को कम या नियंत्रित किया जा सके।
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अतिरिक्त संसाधन
https://www.nuclear-power.net/reactor-coolant-pump
https://www.ksb.com/centrifugal-pump-lexicon/reactor-pump/191846