एक महत्वपूर्ण मील के पत्थर में, कलपक्कम में प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (पीएफबीआर)। 6 अप्रैल को गंभीरता प्राप्त की. ‘क्रिटिकलिटी’ शब्द भारत से परिचित है: दशकों से, यह भारत के परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की धीमी और थकाऊ सफलताओं से जुड़ा हुआ है। साथ ही, परमाणु शब्दावली में कई शब्दों को ध्यान में रखते हुए, ‘महत्वपूर्णता’ को भी अक्सर अंतिम लक्ष्य समझ लिया जाता है। वास्तव में, यह वास्तव में पहला कदम है।
आलोचनात्मकता क्या है?
एक परमाणु रिएक्टर तब महत्वपूर्ण हो जाता है जब श्रृंखला अभिक्रिया खुद को कायम रखने में सक्षम है. अर्थात्, जब किसी परमाणु का नाभिक परमाणु विखंडन से गुजरता है, तो यह न्यूट्रॉन छोड़ता है जो आसपास के नाभिक में कम से कम एक और विखंडन प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है। रिएक्टर इंजीनियर यह सुनिश्चित करते हैं कि यह ईंधन की संरचना (वह सामग्री जिसके नाभिक विखंडन से गुजरते हैं), न्यूट्रॉन कितनी अच्छी तरह अधिक नाभिक तक ‘पहुंच’ पाने में सक्षम हैं, और रिएक्टर के तापमान को नियंत्रित करके होता है।
एक बार जब कोई रिएक्टर महत्वपूर्ण होता है, तो इसका मतलब यह भी होता है कि वह एक प्रकार की स्थिर स्थिति में है। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि यह व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य तरीके से काम कर रहा है। वह तो बहुत बाद में आता है. गंभीरता के बाद, ऑपरेटर रिएक्टर को चालू रखते हैं क्योंकि यह कम मात्रा में बिजली पैदा करता है, यदि आवश्यक हो तो महीनों तक, जबकि वे जांचते हैं कि इसके ऑपरेटिंग पैरामीटर डिज़ाइन सीमा के भीतर हैं या नहीं। यदि कोई ऑपरेटर आश्वस्त है कि पैरामीटर सही हैं, तो वे अगले चरण पर जा सकते हैं।
एफबीआर कैसे काम करते हैं?
भारत के वर्तमान में संचालित अधिकांश परमाणु रिएक्टर हैं दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर (पीएचडब्ल्यूआर)। इन्हें प्राकृतिक यूरेनियम के विखंडन का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्राकृतिक यूरेनियम में 99.3% यूरेनियम-238 और 0.7% यूरेनियम-235 होता है। ‘235’ और ‘238’ नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या को दर्शाते हैं। PHWR में, न्यूट्रॉन को रिएक्टर में पेश किया जाता है, जहां मॉडरेटर नामक एक उपकरण उन्हें धीमा कर देता है। यूरेनियम-235 के विखंडन के लिए न्यूट्रॉन के लिए यह आवश्यक है। जब ऐसा होता है, तो यह गर्मी छोड़ता है, जिसे PHWR बिजली में परिवर्तित करता है; प्लूटोनियम की थोड़ी मात्रा; और कुछ न्यूट्रॉन.
पीएचडब्ल्यूआर अक्षम हैं क्योंकि ईंधन का केवल एक छोटा सा हिस्सा, लगभग 1%, अनुपयोगी होने से पहले विखंडन से गुजरता है।
एक फास्ट-ब्रीडर रिएक्टर (एफबीआर) अधिक कुशल है, जो लगभग 10% या उससे अधिक की ईंधन उपयोग दर प्राप्त करता है। मुख्यतः ईंधन में प्लूटोनियम होता है, यूरेनियम नहीं। रिएक्टर कोर पीएचडब्ल्यूआर द्वारा उत्पादित अनुपयोगी ईंधन की तरह, घटते यूरेनियम के ‘कंबल’ से घिरा हुआ है। जब एक तेज़ न्यूट्रॉन कंबल पर बमबारी करता है, तो यूरेनियम नाभिक प्लूटोनियम नाभिक में परिवर्तित हो जाता है, जिसे परमाणु ईंधन के रूप में पुन: संसाधित किया जाता है। प्लूटोनियम-आधारित ईंधन विखंडन के लिए तेज़ न्यूट्रॉन का भी उपयोग करता है, जिससे अधिक तेज़ न्यूट्रॉन निकलते हैं।
भारत का त्रिस्तरीय कार्यक्रम क्या है?
परमाणु भौतिक विज्ञानी होमी भाभा को अपनी स्वतंत्रता के पहले वर्षों में भारत के परमाणु कार्यक्रम की कल्पना करने का व्यापक रूप से श्रेय दिया जाता है। कार्यक्रम के तीन चरण हैं. पहले चरण में, पीएचडब्ल्यूआर प्लूटोनियम और घटे हुए यूरेनियम और बिजली का उत्पादन करने के लिए प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करेगा। दूसरे में, एफबीआर और भी अधिक प्लूटोनियम और बिजली का उत्पादन करने के लिए पहले चरण से प्लूटोनियम और घटे हुए यूरेनियम का उपयोग करेगा। अंततः, भविष्य के परमाणु रिएक्टर बिजली उत्पादन के लिए प्लूटोनियम और थोरियम का उपयोग करेंगे।
भाभा इस कार्यक्रम के साथ आए क्योंकि भारत में थोरियम प्रचुर मात्रा में है लेकिन यूरेनियम का केवल मामूली भंडार है।
और इस योजना में, एफबीआर की परिकल्पना प्रारंभिक चरण, जो हमारे पास है उसका उपयोग करने और अंतिम चरण, चक्र को पूरा करने और इस प्रकार भारत को परमाणु ऊर्जा में आत्मनिर्भर बनाने के बीच एक पुल के रूप में की गई है।
एफबीआर चुनौतीपूर्ण क्यों हैं?
एफबीआर के बारे में कहना जितना आसान है, करने में उतना आसान नहीं है। भारत सरकार ने दो दशक से भी अधिक समय पहले पीएफबीआर को मंजूरी दी थी। इसे इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र द्वारा डिजाइन किया गया था और भारतीय नाभिकीय विद्युत निगम लिमिटेड द्वारा बनाया गया था। बाद वाला पहले की अपेक्षा अधिक चुनौतीपूर्ण साबित हुआ।
अन्य विशेषताओं के अलावा, पीएफबीआर शीतलक के रूप में तरल सोडियम का उपयोग करता है। उच्च तापमान पर सोडियम तरल हो जाता है, और उच्च तापमान पर ऊष्मा स्थानांतरण अधिक कुशल होता है। तरल सोडियम को भी दबाव देने की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, यह हवा और पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए तरल सोडियम के संपर्क में आने वाले पंप, पाइप और टैंक को कड़े रिसाव का पता लगाने वाले प्रोटोकॉल के साथ पूरी तरह से सील करने की आवश्यकता होती है। जल-ठंडा रिएक्टरों में ऐसी परिचालन जटिलताएँ नहीं होती हैं, न ही अतिरिक्त लागत होती है।
इन चुनौतियों का सामना करने में भारत भी अकेला नहीं है। जापान के मोनजू परमाणु ऊर्जा संयंत्र को 1995 में सोडियम रिसाव और आग का सामना करना पड़ा, जिसके कारण लंबे समय तक शटडाउन करना पड़ा; अंततः संयंत्र को बंद करना पड़ा। फ्रांस में सुपरफेनिक्स एक समय दुनिया का सबसे बड़ा ब्रीडर रिएक्टर था, लेकिन तकनीकी मुद्दों और उच्च परिचालन लागत के कारण इसे भी बंद कर दिया गया, जिससे राजनीतिक विरोध भी हुआ। हालाँकि, रूस ने फास्ट-ब्रीडर रिएक्टरों का एक छोटा बेड़ा बनाए रखना जारी रखा है।
दूसरे शब्दों में, ऑपरेटरों ने एफबीआर को तकनीकी रूप से व्यवहार्य दिखाया है लेकिन वे अभी तक आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं हैं; उन्हें व्यापक सार्वजनिक स्वीकृति भी नहीं मिली है। इन्हें बनाने की लागत के अलावा, वे कठोर निरीक्षण की भी मांग करते हैं – जो इंजीनियरिंग उत्कृष्टता और सुरक्षा संस्कृति दोनों पर निर्भर करता है।
भारत ने एफबीआर का अनुसरण कैसे किया है?
भारत एफबीआर का अनुसरण कर रहा है क्योंकि, जैसा कि पहले चर्चा की गई है, तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम दीर्घकालिक ईंधन सुरक्षा को प्राथमिकता देता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि वह ऐसा करने में सक्षम है क्योंकि भारत का परमाणु क्षेत्र काफी हद तक राज्य द्वारा संचालित है। इसकी निर्णय लेने की संरचना सत्तारूढ़ प्रतिष्ठान से अपेक्षाकृत अलग है: परमाणु ऊर्जा विभाग (डीएई) सीधे प्रधान मंत्री कार्यालय को रिपोर्ट करता है। परिणामस्वरूप, जब तक राजनीतिक स्थिरता बनी हुई है, भारत चुनावी चक्रों के दौरान परमाणु परियोजनाओं को बनाए रखने में सक्षम रहा है।
दूसरी ओर, इस इन्सुलेशन ने परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की जांच को कम कर दिया है और इसे वितरित करने के उसी दबाव से बचाया है जो भारतीय रेलवे और राष्ट्रीय राजमार्ग प्राधिकरण जैसे अन्य सार्वजनिक क्षेत्र के उद्यमों पर पड़ता है। इंजीनियरों ने समयसीमा और बजट पर सीमित पारदर्शिता के साथ परियोजनाएं शुरू की हैं। जब एक या दोनों चूक जाते हैं, तो जवाबदेही विभिन्न एजेंसियों में फैल जाती है। पीएफबीआर की मूल लागत 3,500 करोड़ रुपये थी। 2019 में यह 6,800 करोड़ रुपये हो गया। डीएई ने कई समय सीमा विस्तार की भी मांग की। 2020 में, इसने कहा कि अक्टूबर 2022 में पीएफबीआर का व्यावसायीकरण किया जाएगा। वह मील का पत्थर अभी भी लंबित है।
एफबीआर का अर्थशास्त्र भी अनिश्चित बना हुआ है। उपरोक्त मुद्दों के अलावा, व्यापक ईंधन चक्र – विशेष रूप से खर्च किए गए ईंधन के पुनर्प्रसंस्करण और नए ईंधन असेंबलियों के निर्माण के लिए अपने स्वयं के बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होगी। और इसके लिए परमाणु प्रतिष्ठान को नई नियामक प्रक्रियाएं स्थापित करनी होंगी.
पीएफबीआर के लिए आगे क्या?
विभिन्न परिचालन स्थितियों में इसके व्यवहार की जांच करने के लिए पीएफबीआर को कम बिजली स्तर पर संचालित किया जाएगा। रिएक्टर के बिजली उत्पादन को बढ़ाने और सुरक्षा प्रोटोकॉल को परिष्कृत करने के बारे में निर्णयों को सूचित करने के लिए इंजीनियर इन परीक्षणों से डेटा एकत्र करेंगे। आखिरकार, वे रिएक्टर को वाणिज्यिक मोड में संचालित करने के लिए परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड से मंजूरी मांगेंगे।
इसमें मानक संचालन प्रक्रियाओं और स्पष्ट नियामक निरीक्षण के साथ निरंतर आधार पर ग्रिड के लिए बिजली उत्पन्न करने के लिए पीएफबीआर को उसकी निर्धारित क्षमता पर या उसके करीब चलाना शामिल है। इस समय, रिएक्टर भी प्रायोगिक से वाणिज्यिक बिजली संयंत्र में परिवर्तित हो चुका होगा।
समानांतर में, डीएई ईंधन पुनर्प्रसंस्करण सुविधाएं भी विकसित करेगा और भविष्य के एफबीआर के लिए योजना बनाएगा। एक बार जब ये लक्ष्य साकार होने के करीब होंगे, तो सरकार और भारत को इस बात की स्पष्ट समझ विकसित होगी कि क्या बंद ईंधन-चक्र की व्यापक दृष्टि को साकार किया जा सकता है।
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