ఇంధన భద్రతకు దారి చూపగల భారతదేశపు తాజా అణు రియాక్టర్ విజయం..

ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ ‘క్రిటికాలిటీ’ని సాధించడం భారత అణుశక్తి చరిత్రలో అత్యంత కీలకమైన మైలురాళ్లలో ఒకటిగా నిలిచింది.

కల్పాక్కం: జపాన్, ఫ్రాన్స్, అమెరికా వంటి అభివృద్ధి చెందిన దేశాలు భద్రతాపరమైన ఆందోళనలతో తమ అణు బ్రీడర్ రియాక్టర్లను తగ్గించుకోవటం లేదా మూసివేటం చేస్తుంటే భారతదేశం మాత్రం ఈ క్లిష్టమైన సాంకేతికతను ఇంకా ముందుకు తీసుకెళ్తోంది.

దానికి కారణం,” దీర్ఘకాలిక ఇంధన స్వయంసంవృద్ధి సాధించడంలో ఫాస్ట్ బ్రీడర్ అణు రియాక్టర్ సాంకేతికత” కీలక పాత్ర పోషించగలదనే నమ్మకం.

ఈ దిశగా భారత్ మరో గొప్ప ముందడుగు వేసింది. ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ ‘క్రిటికాలిటీ’ని విజయవంతంగా సాధించింది.

అంటే అణుశక్తి గొలుసు చర్య స్వయంగా నిరంతరంగా కొనసాగగల స్థితికి రియాక్టర్ చేరుకుందని అర్ధం.

తమిళనాడులోని కల్పాక్కంలో సాధించిన ఈ ఘనత, భారతదేశం ఇంధన స్వయంసమృద్ధి దిశగా ఎంతో కాలంగా ప్రణాళికాబద్ధంగా సాగుతున్న మార్గంలో ఒక మైలురాయి.

భారతదేశానికి ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు ఎందుకు అవసరం?

దశాబ్దాలుగా, భారత అణు శాస్త్రవేత్తలు ఫాస్ట్ బ్రీడర్ టెక్నాలజీని కేవలం ప్రతిష్టాత్మక ప్రాజెక్ట్‌గా కాకుండా దేశానికి అవసరమైన సాంకేతికతగా భావించి అభివృద్ధి చేశారు.

అనేక అభివృద్ధి చెందిన దేశాల మాదిరిగా భారతదేశంలో సహజ యురేనియం నిల్వలు పుష్కలంగా లేవు.

శిలాజ ఇంధన వనరులు కూడా పరిమితంగా ఉన్నాయి. దిగుమతి చేసుకునే చమురు, గ్యాస్ మాత్రమే దేశ ఇంధన అవసరాల్లో ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తున్నాయి.

ఇంధన కొరత ఉన్న ఈ పరిస్థితుల్లో, ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ అనేది ఒక ప్రత్యామ్నాయం కాదు, అది అనివార్యం.

“ఇది మా అణు శాస్త్రవేత్తల సమూహం గత 20 ఏళ్లుగా ఆసక్తిగా ఎదురుచూస్తున్న ఒక కల” అని కల్పాక్కంలోని ఇందిరా గాంధీ సెంటర్ ఫర్ అటామిక్ రీసెర్చ్ డైరెక్టర్ శ్రీకుమార్ పిళ్లై తెలిపారు.

“అక్టోబర్ 1985లో ఫాస్ట్ బ్రీడర్ టెస్ట్ రియాక్టర్ ప్రారంభమైనప్పటి నుంచి, తదుపరి ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ కోసం కార్యకలాపాలు మొదలయ్యాయి. అప్పటినుంచి మనం ఇప్పటికి ఎంతో దూరం ప్రయాణించాం” అని ఆయన తెలిపారు.

భారతదేశపు బ్రీడర్ రియాక్టర్ ప్రస్థానం డాక్టర్ హోమీ జహంగీర్ బాభా శాస్త్రీయ దూరదృష్టిపై ఆధారపడి ఉంది.

భారతదేశపు వనరుల పరిస్థితులను దృష్టిలో పెట్టుకుని ఆయన మూడు దశల అణుశక్తి కార్యక్రమాన్ని రూపొందించారు.

మొదటి దశలో ప్రెషరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లలో సహజ యురేనియంను ఉపయోగిస్తారు.

ఈ రియాక్టర్లు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడమే కాకుండా, ప్లుటోనియం-239 ను ఉప ఉత్పత్తిగా కూడా సృష్టిస్తాయి.

ప్లుటోనియం ప్రకృతిలో సహజంగా లభించదు. దీనిని రియాక్టర్లలో సృష్టించి, ఆ తర్వాత రీప్రాసెసింగ్ ద్వారా వేరు చేయాల్సి ఉంటుంది.

భారతదేశం చాలా వేగంగానే రీప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేయడాన్ని ప్రారంభించింది.

1960ల మధ్య నాటికే దేశం తన మొదటి ప్లుటోనియం రీప్రాసెసింగ్ ప్లాంట్‌ను ప్రారంభించింది.

కాలక్రమేణా, భారతదేశం ‘క్లోజ్డ్ ఫ్యూయల్ సైకిల్’ సాంకేతిక సామర్ధ్యాన్ని సాధించింది, ఈ సామర్థ్యం కేవలం కొన్ని దేశాలకు మాత్రమే ఉంది. ఆ విజయమే రెండో దశను సాధ్యం చేసింది.
అదే రెండో దశ అణుశక్తి కార్యక్రమానికి ఊతమిచ్చింది.

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు ఎలా పనిచేస్తాయి?

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు ప్లుటోనియంను ఇంధనంగా ఉపయోగిస్తాయి. వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లతో పనిచేస్తాయి.

సంప్రదాయ రియాక్టర్లకు భిన్నంగా, ఇవి తాము వినియోగించే దానికంటే ఎక్కువ ఫిజైల్ మెటీరియల్ (అణు విభజనకు అనుకూల ఇంధనం) ఉత్పత్తి చేసేలా రూపొందించబడ్డాయి.

“బ్రీడర్ రియాక్టర్లు అంటే అర్థం ఏమిటంటే రియాక్టరులో X పరిమాణంలో ఇంధనాన్ని వేస్తే, బయటకు వచ్చే ఇంధనంలో X కంటే ఎక్కువ పరిమాణంలో అణు ఇంధనం ఉంటుంది,” అని పిళ్లై వివరించారు.

PFBR “బ్రీడింగ్ రేషియో” సుమారు 1.05గా ఉంది. అంటే అది వినియోగించిన ఇంధనం కంటే కొద్దిగా ఎక్కువ అణు ఇంధనాన్ని తిరిగి ఉత్పత్తి చేయగలదని అర్థం.

ఈ భౌతిక శాస్త్రం మన దైనందిన ఊహలకు అందదు. ఇంధనం మండుతున్నప్పటికీ, మరింత ఇంధనం ఉత్పత్తి అవుతూ ఉంటుంది.

దీనికి కారణం యురేనియం-238 వంటి “ఫర్టైల్ మెటీరియల్స్. ఇవి న్యూట్రాన్లను గ్రహించి కొత్త ప్లుటోనియంగా మారతాయి.

తరువాతి దశలలో, యురేనియం స్థానంలో థోరియంను బ్లాంకెట్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగిస్తారు. దాంతో యురేనియం-233 ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ఇదే భారతదేశంలో మూడవ దశ రియాక్టర్లకు ఇంధనమైన యురేనియం-233ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఈ మార్గం ఎందుకు కష్టతరమైనదో ప్రపంచ అనుభవాలు చెబుతున్నాయి.

1995 లో జపాన్‌కు చెందిన మోంజు ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ కు తీవ్ర ఎదురు దెబ్బ తగిలింది.

సోడియం లీకేజీ కారణంగా సెకండరీ కూలింగ్ సర్క్యూట్‌లో మంటలు చెలరేగడంతో అగ్ని ప్రమాదం జరిగింది.

రియాక్టర్ కోర్ దెబ్బతిననప్పటికీ, ఈ సంఘటన ప్రజల్లో విశ్వాసాన్ని సన్నగిల్లేలా చేసింది. ఆ తర్వాతి కాలంలో జరిగిన నిర్వహణా లోపాలు, దీర్ఘకాలిక నిలిపివేతలు, నియంత్రణ సంస్థల నిఘా, రాజకీయ సంకోచాల వల్ల మోంజు తన జీవితకాలంలో చాలా స్వల్ప విద్యుత్తును మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయగలిగింది. చివరికి, ఆ ప్రాజెక్టును పూర్తిగా విరమించుకున్నారు.

ఫ్రాన్స్‌కు చెందిన సూపర్ ఫీనిక్స్ రియాక్టర్ లో కూడా దీనికి భిన్నమైన, కానీ అంతే తీవ్రమైన సమస్యలు వచ్చాయి.

భారీ స్థాయిలో అనేక లక్ష్యాలతో నిర్మించిన ఈ రియాక్టర్, పదేపదే తలెత్తిన సోడియం సంబంధిత సాంకేతిక సమస్యలు,దీర్ఘకాలిక మరమ్మత్తులతో స్వల్ప పనితీరు చూపించింది .

అదే సమయంలో, ఫ్రాన్స్ అప్పటికే తన వద్ద ఉన్న అనేక సంప్రదాయ అణు రియాక్టర్ల ద్వారా ఇంధన భద్రతను కలిగి ఉంది.

రాజకీయ వ్యతిరేకత, అధిక ఖర్చులు, తక్షణ అవసరం లేకపోవడంతో ప్రభుత్వం 1990ల చివరలో ఈ రియాక్టర్‌ను శాశ్వతంగా మూసివేసింది.

భారతదేశానికి ఉన్న థోరియం ప్రయోజనం..

అమెరికా కూడా దాదాపు ఇదే దారిలో నడిచింది. బ్రీడర్ రియాక్టర్లపై పరిశోధనలు జరిగినప్పటికీ, వాణిజ్యపరమైన రీప్రాసెసింగ్‌ను నిలిపివేశారు.

యురేనియం నిల్వలు సరిపడా ఉండటంతో బ్రీడర్ల కోసం చేసిన వ్యూహాత్మక ప్రయత్నాలు తగ్గుముఖం పట్టాయి.

“మీరు ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ ప్రోగ్రామ్‌ను కొనసాగించాలంటే, దేశానికి రీప్రాసెసింగ్‌లో నైపుణ్యం ఉండాలి” అని పిళ్ళై చెబుతారు. “అమెరికా అందులో ప్రావీణ్యం సంపాదించినప్పటికీ,తరువాత దానిని నిలిపివేసింది.

భారతదేశం మాత్రం ఈ విషయంలో వెనక్కి తగ్గలేదు, ఎందుకంటే మనకు వేరే దారి లేదు. “మనకు ఇంధన భద్రత అత్యంత ముఖ్యం” అని పిళ్ళై అన్నారు. “ఇంధన భద్రత కోసం నిరంతరంగా అందుబాటులో ఉండే ‘బేస్ లోడ్ పవర్’ అవసరం. ప్రపంచ భౌగోళిక రాజకీయాలు, చమురు సంక్షోభాల వల్ల తలెత్తే ఇబ్బందులను కూడా ఆయన నొక్కి చెప్పారు.

భారతదేశానికి ఉన్న థోరియం ప్రయోజనం

భారతదేశానికి ఉన్న ప్రత్యేక బలం థోరియం నిల్వలు. ప్రపంచంలోని థోరియం నిల్వలలో సుమారు 25 శాతం మన దేశంలోనే ఉన్నాయి. అయితే థోరియంను నేరుగా అణు ఇంధనంగా ఉపయోగించలేము. దానిని ముందుగా ఫాస్ట్ రియాక్టర్ల ద్వారా యురేనియం-233గా మార్చాలి. థోరియం ఆధారిత వ్యవస్థలు ఒకసారి పెద్ద ఎత్తున అందుబాటులోకి వస్తే, భారతదేశానికి శతాబ్దాల పాటు విద్యుత్తును అందించగలవు.

“ఒక్కసారి థోరియంను వినియోగిస్తే, కనీసం 500 నుండి 700 సంవత్సరాల వరకు ఇంధన భరోసా ఉంటుంది” అని పిళ్ళై తెలిపారు.

లిక్విడ్ సోడియం సవాలు..

ఈ మొత్తం కథలో అత్యంత కీలకమైన అంశం ద్రవ సోడియం (లిక్విడ్ సోడియం).

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లలో ద్రవ సోడియంను శీతలీకరణిగా ఉపయోగిస్తారు. ఇది వేడిని సమర్థవంతంగా బదిలీ చేస్తుంది, అలాగే న్యూట్రాన్ల వేగాన్ని తగ్గించకుండా రియాక్టర్ పనిచేయడానికి సహాయపడుతుంది. కానీ సోడియం నీరు, గాలితో తీవ్రమైన రసాయన ప్రతిచర్యలకు లోనవుతుంది.

అయినప్పటికీ, సోడియం వినియోగంపై భారతదేశానికి ఉన్న నమ్మకానికి కారణం దాదాపు నాలుగు దశాబ్దాల అనుభవం.

“అక్టోబర్ 1985లో కల్పాక్కంలో ‘ఫాస్ట్ బ్రీడర్ టెస్ట్ రియాక్టర్’ ప్రారంభమైనప్పటి నుండి, సోడియంను సురక్షితంగా నిర్వహించడానికి అవసరమైన సాంకేతికతలను మేము క్రమంగా అభివృద్ధి చేసుకున్నామని పిళ్ళై చెప్పారు.

కాలక్రమేణా భారతదేశం సోడియం పర్యవేక్షణ వ్యవస్థలు, లీకేజీ గుర్తింపు సెన్సర్లు, రసాయన నియంత్రణ విధానాలు, ప్రత్యేక అగ్నిమాపక సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేసింది. సోడియం వల్ల కలిగే అగ్ని ప్రమాదాలను నియంత్రించడానికి ప్రత్యేకమైన రసాయన పొడులను తయారు చేశారు. అత్యవసర బృందాలకు తగిన శిక్షణ ఇచ్చారు.

ఈ సుదీర్ఘ అనుభవమే సోడియం-కూల్డ్ రియాక్టర్లలో అత్యంత క్లిష్టమైన భాగమైన సంయుక్త స్టీమ్ జనరేటర్ (కన్జాయిన్డ్ స్టీమ్ జనరేటర్) ను నిర్వహించడంలో భారతదేశానికి సహాయపడుతోంది.

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్‌లో సోడియం, కోర్ నుండి వేడిని ఇంటర్మీడియట్ సర్క్యూట్‌లకు తీసుకెళ్తుంది. తరువాత ఆ వేడి స్టీమ్ జనరేటర్లలోని నీటికి బదిలీ చేయబడి, విద్యుత్ ఉత్పత్తికి అవసరమైన ఆవిరిని తయారు చేస్తుంది.

సోడియం – నీరు మధ్య ప్రతిచర్య చాలా ప్రమాదకరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, ఆ రెండూ ఒకదానితో ఒకటి కలవకుండా పూర్తి విభజనను పాటించేలా స్టీమ్ జనరేటర్లను రూపకల్పన చేయటం, తయారు చేయడం, వాటిని సురక్షితంగా నిర్వహించడం అనేది బ్రీడర్ టెక్నాలజీలో అత్యంత సంక్లిష్టమైన అంశం.

భారతదేశ ఇంధన భద్రత..

ఈ సాంకేతికతను అర్థం చేసుకోవడానికి, నియంత్రించడానికి భారతదేశం దశాబ్దాల పాటు కృషి చేసింది. ‘ఫాస్ట్ బ్రీడర్ టెస్ట్ రియాక్టర్’ దీనికి ప్రయోగాత్మక వేదికగా నిలిస్తే, PFBR ( ప్రొటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్)దానిని వాణిజ్య స్థాయిలో అమలు చేస్తోంది.

ఈ నేర్చుకునే ప్రక్రియ వల్లే ఇంత సుదీర్ఘ సమయం పట్టింది. “చాలా భాగాలను మొదటి నుండి మేమే స్వయంగా అభివృద్ధి చేయాల్సి వచ్చింది” అని పిళ్ళై చెప్పారు. అధిక ఉష్ణోగ్రత కలిగిన సోడియం వ్యవస్థలకు ప్రత్యేకమైన పదార్థాలు, అత్యంత ఖచ్చితమైన తయారీ విధానాలు, విస్తృతమైన పరీక్షలు అవసరం. ఇటువంటి రియాక్టర్లు 40 నుండి 60 ఏళ్ల పాటు సురక్షితంగా పనిచేయాల్సి ఉన్నందున, నియంత్రణ సంస్థలు క్షుణ్ణమైన ధృవీకరణను కోరుతాయి.

ప్రస్తుతం PFBR అతి తక్కువ సామర్థ్యంతో ప్రాథమిక దశను ( మొదటి క్రిటికాలిటీ) విజయవంతంగా దాటింది. రాబోయే నెలల్లో భద్రతా వ్యవస్థల పరిశీలన, భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగాలు జరిగే వరకు ఇది ఇదే స్థితిలో ఉంటుంది. నియంత్రణ సంస్థల అనుమతి లభించిన తర్వాతే విద్యుత్ ఉత్పత్తిని క్రమంగా పెంచుతారు. పరీక్షలు అనుకున్నట్లుగా జరిగితే, ఈ ఏడాది చివర్లో విద్యుత్ ఉత్పత్తి ప్రారంభం కావచ్చు.

ముఖ్యంగా, PFBR అనేది అంతిమ లక్ష్యం కాదు. ఇప్పటికే ‘ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ 1 & 2’ రూపకల్పన పనులు కల్పాక్కంలో కొనసాగుతున్నాయి. బ్రీడర్ ఇంధనాన్ని అక్కడికక్కడే పునరుద్ధరించడానికి, తిరిగి తయారు చేయడానికి ‘ఫాస్ట్ రియాక్టర్ ఫ్యూయల్ సైకిల్ ఫెసిలిటీ’ని కూడా ప్రణాళిక లో చేర్చారు. దీనితో రెండవ దశ అణు శక్తి కార్యక్రమం పూర్తిస్థాయిలో పూర్తవుతుంది.

సాధారణ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లతో పోలిస్తే వీటి ఖర్చు ఎక్కువే . PFBR కోసం మెగావాట్‌కు సుమారు 30 కోట్ల రూపాయలు ఖర్చవుతోంది. అయితే అనుభవం పెరిగేకొద్దీ, డిజైన్లు స్థిరపడేకొద్దీ ఖర్చులు, నిర్మాణ సమయం గణనీయంగా తగ్గుతాయని పిళ్ళై భావిస్తున్నారు.

స్వయంసంవృద్ధి సాధిస్తామనే నమ్మకం..

భారతదేశ దీర్ఘకాలిక దృష్టి స్పష్టంగా ఉంది. అణుశక్తి స్వచ్ఛమైన విద్యుత్తును అందిస్తుంది, బ్రీడర్ రియాక్టర్లు ఇంధన భద్రతను ఇస్తాయి, థోరియం దీర్ఘకాలిక భరోసాను ఇస్తుంది. ఇవన్నీ కలిసి 2047 నాటికి 100 గిగావాట్ల అణుశక్తి సామర్థ్యాన్ని చేరుకోవాలనే, 2070 నాటికి ‘నెట్ జీరో’ ఉద్గారాల లక్ష్యాన్ని సాధించాలనే భారతదేశ ఆశయానికి బలమైన ఆధారంగా నిలుస్తున్నాయి.

“ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ ప్రారంభంతో, ఇంధన రంగంలో మనం స్వయంసంవృద్ధి సాధిస్తామనే నమ్మకం రెట్టింపు అయ్యింది” అని పిళ్ళై అన్నారు.

కల్పక్కంలో భారతదేశ అణుశక్తి కార్యక్రమానికి చెందిన మూడు దశలు ఒకే చోట కనిపిస్తాయి. ప్రెషరైడ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్ల నుండి ఫాస్ట్ బ్రీడర్ల వరకు, అలాగే థోరియం ఆధారిత భవిష్యత్తు మార్గం వరకు భారతదేశ అణు దార్శనికత అంతా ఇక్కడ కేంద్రీకృతమై ఉంది. అయితే థోరియంను ప్రధాన ఇంధనంగా ఉపయోగించడం అనేది ఇంకా చాలా దూరంలో ఉన్న లక్ష్యం.

కల్పక్కం అంటే ‘రాతి ప్రదేశం‘ అని అర్థం కావచ్చు. ఈ ప్రయాణం కూడా నిస్సందేహంగా రాళ్లూ రప్పలతో కూడినటువంటి కఠినతరమైనదే. కానీ ప్రొటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (PFBR) కీలక దశను చేరుకోవడంతో, భారతదేశ ఇంధన అవసరాలకు సమాధానం దొరికినట్లయింది. ఇతర దేశాలు తమ అవసరాలు తీరిపోయాయని వెనక్కి తగ్గిన చోట, భారతదేశం పట్టుదలతో ముందుకు సాగింది. దీని ప్రతిఫలం శతాబ్దాల పాటు లభించే ఇంధన భద్రతా, ఇంధన స్వతంత్రత.

అనువాదం: దేవి పోలిన

About the Author

The Wire Staff

View All Posts