सेवामुक्त सैन्य परमाणु पनडुब्बियों से घटकों का पुनर्चक्रण

ब्रिटेन के रोसिथ शिपयार्ड में दुनिया का पहला परमाणु पनडुब्बी का पूर्ण विघटन किया जा रहा है। प्रदर्शन पोत एचएमएस स्विफ्टसुर के कॉनिंग टॉवर को जून 2025 में खोला गया था, और उम्मीद है कि पोत को 2026 के अंत तक पूरी तरह से विघटित कर दिया जाएगा। 1972 में सेवा में आई इस परमाणु-संचालित हमलावर पनडुब्बी से विघटन प्रक्रिया के दौरान पहले ही 500 टन से अधिक पारंपरिक अपशिष्ट निकाला जा चुका है। योजना के अनुसार, इसकी 90% संरचनाओं और घटकों को पुनर्चक्रित या पुनः उपयोग किया जाएगा। बैबकॉक ने आगामी ट्राफलगर-श्रेणी की पनडुब्बियों से परमाणु ईंधन को उतारने की तैयारी के लिए 114 मिलियन पाउंड (लगभग 155 मिलियन डॉलर) का तीन साल का अनुबंध हासिल किया है। विघटन प्रक्रिया के दौरान प्राप्त उच्च गुणवत्ता वाले स्टील का उपयोग भविष्य की रॉयल नेवी पनडुब्बियों के लिए घटकों के निर्माण में किया जाएगा। यह "जहाज-से-जहाज पुनर्चक्रण" मॉडल पहली बार सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों के पुनर्चक्रण के लिए एक बंद-लूप आर्थिक श्रृंखला स्थापित करता है। रिएक्टर प्रेशर वेसल्स और प्राइमरी कूलेंट पाइपिंग से लेकर आउटबोर्ड हीट एक्सचेंजर्स तक, सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों के पुनर्चक्रण की तकनीकी चुनौतियाँ विशेष मिश्र धातुओं की पहचान, विघटन और छँटाई पर केंद्रित हैं। टाइटेनियम मिश्र धातु , तांबा-निकल मिश्र धातु और स्टेनलेस स्टील जैसी भिन्न धातुओं से बने वेल्डेड जोड़ों को विघटन के दौरान स्पष्ट रूप से चिह्नित किया जाना चाहिए; अन्यथा, अशुद्धियाँ गलाने के दौरान पिघले हुए धातु को दूषित कर देंगी, जिससे पूरा बैच अनुपयोगी हो जाएगा। रॉसिस सुविधा में वर्तमान में सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों के पुनर्चक्रण के लिए समर्पित 200 तकनीकी कर्मचारी कार्यरत हैं, और उनके द्वारा स्थापित विघटन प्रक्रिया को रॉयल नेवी की शेष 26 सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों पर सीधे लागू किया जाएगा।

अपरंपरागत ऊष्मा विनिमयकर्ता: टाइटेनियम ट्यूबों और तांबा-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीटों के बीच विस्तार-वेल्डेड जोड़

अमेरिकी नौसेना के EF(N) श्रृंखला के हीट एक्सचेंजर MIL-C-15730 मानकों के अनुसार निर्मित होते हैं, जिसमें क्लास 4 मॉडल विशेष रूप से पनडुब्बी के ताजे पानी को ठंडा करने के अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार के गैर-पारंपरिक हीट एक्सचेंजर के लिए, टाइटेनियम ट्यूबों और तांबा-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीटों के बीच कनेक्शन के लिए "पहले फुलाएं, बाद में वेल्ड करें" प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है - टाइटेनियम ट्यूबों को रोलर स्वेलिंग के माध्यम से 90/10 तांबा-निकल बाहरी ट्यूब शीटों में एम्बेड किया जाता है, जिसके बाद सील सुनिश्चित करने के लिए आंतरिक ट्यूबों को पूरी लंबाई तक फुलाया जाता है। अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA) की एक तकनीकी मूल्यांकन रिपोर्ट में कहा गया है कि यदि टाइटेनियम ट्यूबों को भिन्न-भिन्न ट्यूब शीटों से जोड़ने के लिए केवल विस्तार विधि का उपयोग किया जाता है, तो दरार संक्षारण को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है; जोड़ों में शीतलक के रिसाव को रोकने का सबसे प्रभावी तरीका सीलिंग वेल्ड है। तांबा-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीट आमतौर पर 70/30 या 90/10 ग्रेड में चुनी जाती हैं; पहला वाला अधिक प्रवाह दर को सहन करने के लिए उच्च शक्ति प्रदान करता है, जबकि दूसरा बेहतर तापीय चालकता प्रदान करता है जिससे ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता बढ़ती है। टाइटेनियम ट्यूबों वाले गैर-पारंपरिक हीट एक्सचेंजर अनुप्रयोगों में, कॉपर-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीट का एक प्रमुख लाभ यह है कि समुद्री जल में एक सुरक्षात्मक सतह परत स्वाभाविक रूप से बन जाती है, जो स्टेनलेस स्टील के विपरीत क्लोराइड पिटिंग या तनाव संक्षारण दरार को रोकती है। विलवणीकरण संयंत्रों से प्राप्त परिचालन डेटा इंगित करता है कि 0.5 मिमी की दीवार मोटाई वाली पतली टाइटेनियम ट्यूबों को जब कॉपर-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीट में विस्तारित किया जाता है, तो वे बिना रिसाव के हाइड्रोस्टैटिक दबाव परीक्षण पास कर लेती हैं, और उनकी पुल-आउट शक्ति ट्यूब की दीवार की मोटाई और बाहरी व्यास के अनुपात के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबंधित होती है। सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों को संसाधित करने वाली पुनर्चक्रण लाइनों के लिए, ऐसे हीट एक्सचेंजर से कॉपर-निकल मिश्र धातु ट्यूब शीट को निकालने के बाद सीधे भट्टी में पिघलाने के लिए वापस भेजा जा सकता है, जबकि गैर-पारंपरिक हीट एक्सचेंजर से टाइटेनियम ट्यूबों को अलग करके टाइटेनियम स्क्रैप के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यह उल्लेखनीय है कि यदि सेवा के दौरान तांबा-निकल मिश्र धातु की ट्यूब शीट पाइपिंग लंबे समय तक सल्फाइड-दूषित समुद्री जल के संपर्क में रहती है, तो टाइटेनियम के साथ जुड़े बिंदुओं पर गैल्वेनिक प्रभाव के कारण तीव्र संक्षारण हो सकता है। हालांकि, यह संक्षारण, सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों के वास्तविक पुनर्चक्रण के दौरान उच्च-शुद्धता वाले पुनर्पिघलाने योग्य पदार्थ के रूप में तांबा-निकल मिश्र धातु के मूल्य को प्रभावित नहीं करता है। प्रशांत तट पर स्थित कई जहाज तोड़ने वाले यार्डों के अनुभव से पता चलता है कि गैर-मानक हीट एक्सचेंजर से प्राप्त टाइटेनियम ट्यूबों में भी उपर्युक्त गैल्वेनिक संक्षारण के निशान दिखाई देते हैं; छँटाई के दौरान, केवल जोड़ने वाले हिस्सों को काट देना पर्याप्त होता है। स्पॉट मार्केट में, अक्षुण्ण तांबा-निकल मिश्र धातु की ट्यूब शीट की कीमत गुडफेलो के 70/30 तांबा-निकल ट्यूबिंग के मूल्य के भीतर हो सकती है - प्रयोगशाला-ग्रेड ट्यूबिंग की कीमत लगभग कुछ दर्जन डॉलर प्रति हजार मिलीमीटर होती है।जबकि औद्योगिक श्रेणी की सामग्री का निपटान लंदन मेटल एक्सचेंज के कॉपर-निकल स्पॉट इंडेक्स के आधार पर छूट पर किया जाता है।

प्रणोदन शाफ्ट प्रणालियों और पतवार सतहों में भिन्न-भिन्न सामग्रियों के बीच संक्रमण जोड़

पनडुब्बी के प्रोपेलर हब और स्टील टेल शाफ्ट के बीच का जुड़ाव, असल में, पदार्थ विज्ञान का एक सीधा टकराव है। अगर टाइटेनियम मिश्र धातु के प्रोपेलर हब को सीधे अति-शक्तिशाली स्टील शाफ्ट पर बोल्ट से कस दिया जाए, तो समुद्री जल इलेक्ट्रोलाइट का काम करेगा, और दोनों धातुओं के बीच गैल्वेनिक विभव अंतर इतना होगा कि कुछ ही महीनों में संपर्क सतह पर जंग लगकर गड्ढे बन जाएंगे। सेवामुक्त परमाणु पनडुब्बियों के विघटन और उन्हें अलग करने की प्रक्रिया के दौरान, ब्रिटिश नौसेना ने पाया कि शुरुआती ट्राफलगर-श्रेणी की पनडुब्बियों में टाइटेनियम और स्टील को एक संक्रमणकालीन जोड़ में पहले से जोड़ने के लिए विस्फोटक बंधन प्रक्रिया का इस्तेमाल किया जाता था, जिसके बाद जोड़ के दोनों सिरों पर उसी धातु से वेल्डिंग की जाती थी। जब जहाज तोड़ने वाले प्रणोदन शाफ्ट प्रणाली को काटते हैं, तो यह संक्रमणकालीन भाग एक महत्वपूर्ण छँटाई बिंदु होता है—स्टील वाला भाग लौह धातु के समूह में जाता है, टाइटेनियम वाला भाग अलौह धातु के समूह में जाता है, और बीच में विस्फोटक-बंधित परत को कीमती धातु के ब्रेज़िंग पदार्थ की थोड़ी मात्रा के अवशेष के कारण अलग से चिह्नित किया जाता है। पतवार चलाने की क्रियाविधि में भिन्न-भिन्न धातुओं के जोड़ के लिए, तरीका अधिक सरल है: टाइटेनियम मिश्र धातु की जोड़िका छड़ और स्टेनलेस स्टील पिन के बीच चांदी आधारित शुष्क फिल्म स्नेहक की एक परत लगाई जाती है, जो जाम होने से रोकती है और साथ ही गैल्वेनिक संक्षारण को भी कम करती है। निष्क्रिय परमाणु पनडुब्बियों के पुनर्चक्रण की प्रक्रिया में इस जानकारी का अर्थ यह है कि पतवार को खोलते समय जब भी किसी भिन्न सामग्री के धागे वाले फास्टनर मिलते हैं, तो पहले ड्राइंग की जांच करके यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि उन पर कोई परत तो नहीं है; अन्यथा, भट्टी में सामग्रियों को मिलाने से चांदी का संदूषण हो जाएगा। वर्तमान में, रोसिस की विघटन लाइन पर पाइप काटने से पहले एक हस्तनिर्मित एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषक से जोड़ों को स्कैन किया जाता है, जिससे दो सेकंड में संरचना के परिणाम प्राप्त हो जाते हैं।

रिएक्टर प्राथमिक परिपथ सीमा: टाइटेनियम मिश्र धातु और स्टेनलेस स्टील का इंटरफ़ेस

प्राथमिक परिपथ परमाणु पनडुब्बी की जीवनरेखा है और वह क्षेत्र है जहाँ सामग्री अनुकूलता संबंधी समस्याएँ सबसे अधिक केंद्रित होती हैं। रिएक्टर प्रेशर वेसल और मुख्य पाइपिंग ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील या निकल-आधारित मिश्र धातुओं से बने होते हैं , लेकिन उनसे जुड़े कुछ सहायक पाइपिंग में वजन कम करने और गैर-चुंबकीय आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। इन दोनों सामग्रियों को सीधे फ्यूजन वेल्डिंग द्वारा नहीं जोड़ा जा सकता; वेल्डिंग करने पर तुरंत दरारें पड़ जाती हैं। प्रारंभिक दृष्टिकोण में पैलेडियम या सोने-आधारित ब्रेज़िंग मिश्र धातुओं का उपयोग करके आधार सामग्री के गलनांक से कम तापमान पर केशिका-प्रवेश जोड़ बनाना शामिल था, जिससे एक लचीली बफर परत बनती थी और साथ ही हाइड्रोजन आइसोटोप के संचरण मार्ग को अवरुद्ध किया जाता था। जब ब्रिटिश "फास्ट" डीकमीशनिंग टीम ने प्राथमिक परिपथ सीमा पाइपिंग को काटा, तो उन्होंने जोड़ों से दूर सीधे पाइप खंडों को काटने को प्राथमिकता दी, और जोड़ों वाले खंडों को अखंडित छोड़ दिया ताकि उन्हें विघटन के लिए पोस्ट-प्रोसेसिंग कार्यशाला में भेजा जा सके। लक्ष्य था पैलेडियम या सोने के उन कुछ ग्रामों को अलग से पुनर्प्राप्त करना। निष्क्रिय परमाणु पनडुब्बियों के पुनर्चक्रण के दौरान, इन घटकों के लिए गति प्राथमिकता नहीं होती है—एक भी गलत कट लगने से कीमती धातु की ब्रेज़िंग सामग्री स्टेनलेस स्टील के स्क्रैप में मिल जाएगी, जिससे बाद में उन्हें अलग करना असंभव हो जाएगा। प्राथमिक सर्किट जोड़ों में विद्युत रासायनिक सुरक्षा घटकों के रूप में प्लैटिनम-लेपित टाइटेनियम एनोड का भी उपयोग किया जाता है। प्लैटिनम की परत केवल कुछ माइक्रोमीटर मोटी होती है; यदि इसे सीधे पिघलाया जाए, तो प्लैटिनम पिघले हुए टाइटेनियम में इतना घुल जाएगा कि उसका कोई मूल्य नहीं रह जाएगा। इसलिए, निष्क्रिय परमाणु पनडुब्बी पुनर्चक्रण मानकों के अनुसार, कैथोडिक सुरक्षा प्रणाली को अलग करते समय, प्लैटिनम-लेपित टाइटेनियम एनोड को पहले पूरी तरह से निकाला जाना चाहिए, उसके बाद प्लैटिनम कोटिंग को पुनः प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रक्रिया की जानी चाहिए। बैबकॉक टीम ने खुलासा किया कि यद्यपि एक पनडुब्बी पर इन लेपित सहायक एनोडों का कुल सतह क्षेत्र बड़ा नहीं है, लेकिन प्लैटिनम की अंतरराष्ट्रीय हाजिर कीमत 2201 डॉलर प्रति औंस से अधिक होने के साथ ( डेटा स्रोत: 2026/05/11, डोंगशेंग कीमती धातु मूल्य पृष्ठ ), संचयी मूल्य एक ऐसे पुनर्प्राप्ति प्रयास का प्रतिनिधित्व करता है जिस पर गंभीरता से विचार करने की आवश्यकता है।