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रिएक्टर दुर्घटना ने न्यूट्रॉन बीम के साथ लगभग आधे अमेरिकी शोध को निष्क्रिय कर दिया


फरवरी में एक दुर्घटना ने राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) में एक कम परमाणु रिएक्टर को बंद कर दिया है – और संयुक्त राज्य अमेरिका को कम से कम अस्थायी रूप से, न्यूट्रॉन के बीम के साथ सामग्री का अध्ययन करने की अपनी क्षमता का लगभग आधा खर्च किया है। में घटना, मैरीलैंड के गैथर्सबर्ग में एनआईएसटी सेंटर फॉर न्यूट्रॉन रिसर्च (एनसीएनआर) में 52 वर्षीय रिएक्टर में एक ईंधन रॉड, गर्म और आंशिक रूप से पिघल गया, जिससे थोड़ी मात्रा में विकिरण निकल गया। जनता कभी खतरे में नहीं थी, एनआईएसटी का कहना है। लेकिन रिएक्टर जल्द से जल्द अप्रैल 2022 तक फिर से शुरू नहीं होगा, जिससे हजारों उपयोगकर्ता बीमटाइम को कहीं और खोजने के लिए हाथ-पांव मार रहे हैं।

“हम पूरी तरह से रिएक्टर को फिर से शुरू करने का इरादा रखते हैं,” एनसीएनआर के निदेशक रॉबर्ट डिमियो कहते हैं। “हम इसे केवल तभी करने जा रहे हैं जब हमें विश्वास हो कि ऐसा करना सुरक्षित है।”

इस बीच, शटडाउन “एक बड़ी समस्या है,” कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (यूसी), बर्कले के एक संघनित पदार्थ भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट बिरगेन्यू कहते हैं, जिनकी टीम ने विदेशी लौह-आधारित सुपरकंडक्टर्स का अध्ययन करने के लिए न्यूट्रॉन स्रोत का उपयोग किया है। केस वेस्टर्न रिजर्व यूनिवर्सिटी के एक पॉलिमर भौतिक विज्ञानी माइकल होरे का कहना है कि शटडाउन उनकी एक परियोजना को 1 या 2 साल पीछे कर देगा। “ऐसा नहीं है कि हम कहीं और जा सकते हैं,” वे कहते हैं। “केवल इतने सारे उपकरण हैं और वे सभी ओवरसब्सक्राइब किए गए हैं।”

जब परमाणु नाभिक विभाजित होते हैं, तो मुक्त हो जाते हैं, न्यूट्रॉन सामग्री की जांच कर सकते हैं जिस तरह से एक्स-रे नहीं कर सकते। जबकि एक्स-रे एक नमूने में इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक दोनों के साथ बातचीत करते हैं, अपरिवर्तित न्यूट्रॉन केवल नाभिक को उछालते हैं, सामग्री की परमाणु-पैमाने की संरचना की पूरक जांच प्रदान करते हैं। वे उन सामग्रियों में भी प्रवेश कर सकते हैं जो एक्स-रे नहीं कर सकते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को बड़ी वस्तुओं जैसे चलने वाले इंजन या स्टील गर्डर के अंदरूनी हिस्सों की छवि बनाने में सक्षम बनाता है। क्योंकि न्यूट्रॉन छोटे चुम्बकों की तरह काम करते हैं, वे सामग्री के भीतर चुंबकत्व के परमाणु-पैमाने के पैटर्न को प्रकट कर सकते हैं।

होर पॉलिमर की गतिशीलता, प्लास्टिक में श्रृंखलाबद्ध अणुओं और कई जैविक सामग्रियों की जांच के लिए न्यूट्रॉन का उपयोग करता है। होरे कहते हैं, हाइड्रोजन को अणु के एक विशिष्ट हिस्से में ड्यूटेरियम के साथ बदलकर – जो न्यूट्रॉन उछालने की अधिक संभावना है-शोधकर्ता समान सामग्री की गड़बड़ी में अणु के उस बिट को ट्रैक कर सकते हैं। यूसी डेविस के एक केमिकल इंजीनियर टोनी कुहल कहते हैं, न्यूट्रॉन भी एक्स-रे की तुलना में नाजुक नमूनों को कम नुकसान पहुंचाते हैं। “आप सिर्फ न्यूट्रॉन के साथ जैविक नमूनों को विस्फोट कर सकते हैं और यह कोई मुद्दा नहीं है,” वह कहती हैं।

एनसीएनआर रिएक्टर केवल 20 मेगावाट गर्मी उत्पन्न करता है-एक सामान्य पावर रिएक्टर जितना 1% से भी कम-और संयुक्त राज्य अमेरिका में तीन मुख्य न्यूट्रॉन स्रोतों में से सबसे छोटा है। अन्य दो ऊर्जा विभाग (डीओई) के ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में 85-मेगावाट हाई फ्लक्स आइसोटोप रिएक्टर (एचएफआईआर) और ओक रिज में $1.4 बिलियन स्पेलेशन न्यूट्रॉन सोर्स (एसएनएस) भी हैं, जो एक त्वरक से प्रोटॉन निकालता है। न्यूट्रॉन की दालों को नष्ट करने का लक्ष्य।

फिर भी, एनसीएनआर के 29 स्पेक्ट्रोमीटर, इमेजर, और अन्य उपकरण लगभग एचएफआईआर और एसएनएस में एक साथ कुल के बराबर हैं, और प्रयोगशाला प्रत्येक वर्ष 2600 से अधिक शोधकर्ताओं की सेवा करती है। वैज्ञानिक इसकी सफलता का श्रेय लैब के 194 कर्मचारियों को देते हैं। “कुछ अजीब तरीके से, कम बिजली रिएक्टर होने से उन्हें और अधिक रचनात्मक होने के लिए मजबूर किया गया है, ” बिरगेन्यू कहते हैं।

3 फरवरी को, एनसीएनआर में शोध अचानक रुक गया। बुधवार को सुबह 8 बजे, ईंधन भरने के रुकने के बाद ऑपरेटरों ने रिएक्टर को फिर से शुरू करना शुरू कर दिया परमाणु नियामक आयोग को सौंपी गई एक रिपोर्ट एनआईएसटी (एनआरसी) पिछले महीने। सुबह 9:07 बजे रिएक्टर की शक्ति 15 मेगावाट से घटकर 7 मेगावाट रह गई। 1 मिनट के भीतर, रिएक्टर के प्रबलित कंक्रीट कारावास भवन में संवेदी विकिरण पर नज़र रखता है। सुबह 9:09 बजे, स्वचालित प्रणालियों ने रिएक्टर को बंद कर दिया और इमारत को सील कर दिया।

एनआरसी के प्रवक्ता स्कॉट बर्नेल का कहना है कि यह स्वीकार करते हुए कि रिएक्टर का यूरेनियम ईंधन क्षतिग्रस्त हो सकता है, ऑपरेटर ने तुरंत एक अलर्ट जारी किया, सबसे जरूरी अलार्म जो एक शोध सुविधा ध्वनि कर सकता है। 2006 से 2009 तक एनआरसी की अध्यक्षता करने वाले टेक्सास विश्वविद्यालय, ऑस्टिन के एक परमाणु इंजीनियर डेल क्लेन कहते हैं, अनुसंधान रिएक्टरों में पिघलने वाला ईंधन दुर्लभ है। “मैं हमारे शोध रिएक्टर का निदेशक हुआ करता था,” वे कहते हैं, “और मेरे सबसे बुरा सपना ईंधन की विफलता थी। ”

फिर भी, सुरक्षा प्रणालियों ने काम किया। 10 कर्मचारियों को तब कारावास की इमारत में एक कम्प्यूटरीकृत टोमोग्राफी स्कैन से लगभग बराबर विकिरण की खुराक मिली, NIST की वेबसाइट कहती है. वेबसाइट के अनुसार, केवल तीन रेडियोधर्मी समस्थानिकों की मात्रा इमारत से बच गई, और NIST के 2.34-वर्ग किलोमीटर के परिसर की सीमा पर विकिरण कभी भी पृष्ठभूमि के स्तर से ऊपर नहीं बढ़ा।

एनआईएसटी ने एक महीने पहले रिएक्टर में ईंधन भरने में हुई गलती के कारण दुर्घटना की जड़ों का पता लगाया। आमतौर पर, ऑपरेटर 30 रॉड जैसे ईंधन तत्वों में से सबसे पुराने चार को प्रतिस्थापित करते हैं और अन्य को पुनर्व्यवस्थित करते हैं। महसूस करके काम करते हुए, वे प्रत्येक तत्व को स्प्रिंग-लोडेड लैचिंग तंत्र में घुमाकर लॉक करने के लिए एक विशेष उपकरण का उपयोग करते हैं, और एक अनुभवहीन चालक दल एक तत्व को सुरक्षित करने में विफल रहा। ठंडे पानी को परिचालित करते हुए फिर उसे अपने स्थान से हटा लिया, जिससे उसके चारों ओर प्रवाह बाधित हो गया। जब रिएक्टर फिर से चालू हुआ, तो तत्व ज़्यादा गरम हो गया और इसके एल्यूमीनियम क्लैडिंग का हिस्सा पिघल गया।

एनआईएसटी की रिपोर्ट के अनुसार, स्टाफ टर्नओवर और संस्थागत संस्कृति ने दुर्घटना में भूमिका निभाई। 2011 में, एनसीएनआर के 21 रिएक्टर ऑपरेटरों में से नौ के पास 20 से अधिक वर्षों का अनुभव था। अब, 22 में से केवल तीन ही करते हैं। रिपोर्ट में कहा गया है कि एनआईएसटी भी व्यावहारिक प्रशिक्षण पर बहुत अधिक निर्भर करता है और ऑपरेटरों को निर्देशित करने के लिए स्पष्ट प्रक्रियाओं पर बहुत कम निर्भर करता है। “हमने उस परिवर्तन को कौशल-आधारित कार्यबल से ज्ञान-आधारित कार्यबल में प्रभावी ढंग से नहीं बनाया,” डिमियो कहते हैं।

डिमियो का कहना है कि रिएक्टर को अत्यधिक गरम ईंधन तत्व से परे कोई नुकसान नहीं हुआ। उनका कहना है कि श्रमिकों ने तीन तत्वों को छोड़कर सभी तत्वों को हटा दिया है और अब कोर से मलबा हटाने और ठंडे पानी को शुद्ध करने की योजना है, जिसका अर्थ है कि रिएक्टर अप्रैल से पहले फिर से शुरू नहीं हो सकता है। हालांकि, एनसीएनआर को इसे फिर से शुरू करने के लिए एनआरसी की स्पष्ट अनुमति की आवश्यकता है, और प्रयोगशाला अधिकारियों को आयोग को यह विश्वास दिलाना चाहिए कि उन्होंने दुर्घटना के कारणों को समाप्त कर दिया है, जिसमें अधिक समय लग सकता है, बर्नेल कहते हैं। फिर भी, वे कहते हैं, “एजेंसी पूरी तरह से सुविधा के महत्व को समझती है, और हम सबसे शीघ्र और गहन समीक्षा करने जा रहे हैं जो हम कर सकते हैं।”

एक विकिरण रिलीज के कारण 2 दशक पहले एक अन्य न्यूट्रॉन स्रोत का नुकसान हुआ। 1996 में, शोधकर्ताओं ने डीओई के ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में रिएक्टर-आधारित स्रोत के पास भूजल में ट्रिटियम पाया। हालांकि रिसाव छोटा था और ब्रुकहेवन परिसर तक ही सीमित था, सार्वजनिक आक्रोश ने डीओई को 1999 में रिएक्टर को स्थायी रूप से बंद कर दें.

NIST को उम्मीद है कि खुलापन इसी तरह के आक्रोश को रोक देगा। एनआईएसटी के प्रवक्ता जेनिफर ह्यूर्गो का कहना है कि इसने 10 फरवरी को लैब के आसपास के उपनगरों के निवासियों के साथ एक आभासी बैठक की। एनआईएसटी एनआरसी के साथ अपने संचार को अपनी वेबसाइट पर पोस्ट कर रहा है और ईमेल द्वारा निवासियों को अपडेट कर रहा है, ह्यूरगो कहते हैं। “जैसे ही हमें प्रश्न मिलते हैं, हम जितनी जल्दी हो सके जवाब देते हैं।” शटडाउन आता है क्योंकि संयुक्त राज्य अमेरिका ने न्यूट्रॉन संसाधनों में बढ़त खो दी है। डीओई ने 2008 में आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी में एक त्वरक-आधारित न्यूट्रॉन स्रोत को बंद कर दिया और 2015 में, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में चल रहे त्वरक-आधारित स्रोत पर बुनियादी शोध का समर्थन करना बंद कर दिया। कुहल कहते हैं, “यूरोप ने हमें तीन के कारक से हराया है, एशिया ने हमें दो के कारक से हराया है।” “अधिक क्षमताओं को खोना विनाशकारी होगा।”

दुर्घटना से पहले भी, शोधकर्ता रिएक्टर-आधारित न्यूट्रॉन स्रोतों के बारे में चिंतित थे। एनसीएनआर के रिएक्टर और 55 वर्षीय एचएफआईआर दोनों “अत्यधिक समृद्ध” ईंधन पर चलते हैं, जिसमें 90% से अधिक यूरेनियम विखंडनीय आइसोटोप यूरेनियम -235 है। सिद्धांत रूप में, ऐसे ईंधन को परमाणु बम में परिवर्तित किया जा सकता है। अमेरिका के अप्रसार विरोधी प्रयासों के हिस्से के रूप में, दोनों रिएक्टरों को 2030 के दशक में उपलब्ध होने पर 20% से कम यूरेनियम -235 युक्त ईंधन का उपयोग करने के लिए रेट्रोफिट किया जाना चाहिए। हाल के वर्षों में, विशेषज्ञ पैनल ने एनआईएसटी और डीओई को पुराने रिएक्टरों को बदलने की योजना बनाने की सलाह दी है।

योजना अभी शुरू करने की जरूरत है क्योंकि एक नया रिएक्टर बनाने में 10 से 20 साल लगेंगे, बिरजेन्यू कहते हैं। एनसीएनआर के रिएक्टर को 2029 तक लाइसेंस दिया गया है, और डिमियो अपने लाइसेंस को नवीनीकृत करने की कल्पना करता है, भले ही एनआईएसटी इसे बदलने की खोज करता है। “हमारे दृष्टिकोण से,” वे कहते हैं, “न्यूट्रॉन यहाँ NIST में रहने के लिए हैं।”



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