6. परमाणु शक्ति

ऊर्जा के क्षेत्र में इस विषय से अधिक गर्मी और कम रोशनी शायद ही किसी और विषय में उत्पन्न होती हो। इसलिए हम इसे धीरे-धीरे, शून्य से शुरू करेंगे, और परमाणु ऊर्जा से जुड़े वास्तविक जोखिमों और इसके वास्तविक लाभों के बारे में ईमानदारी से चर्चा करेंगे।

मुख्य बिंदु से शुरू करें, क्योंकि इससे अधिकांश रहस्य दूर हो जाता है: एक परमाणु ऊर्जा स्टेशन एक अलग बर्तन वाला कोयला ऊर्जा स्टेशन है।

बस पर्याप्त परमाणु

हर चीज परमाणुओं से बनी है। एक परमाणु में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सघन नाभिक होता है, जो इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है — वही इलेक्ट्रॉन जो मॉड्यूल 2 में धारा प्रवाहित करते थे।

प्रोटॉनों की संख्या से यह निर्धारित होता है कि आपके पास कौन सा तत्व है: 92 प्रोटॉन वाला परमाणु हमेशा यूरेनियम होता है। न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है, और एक ही तत्व के अलग-अलग न्यूट्रॉन संख्या वाले परमाणुओं को समस्थानिक कहा जाता है। प्राकृतिक यूरेनियम एक मिश्रण है:

• यूरेनियम-238 — इसका 99.3% भाग श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए नहीं रख सकता।

• यूरेनियम-235 — लगभग 0.7% भाग श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रख सकता है। सब कुछ इस सात-हज़ार में से एक अल्पसंख्यक पर निर्भर करता है।

परमाणु भौतिकी के लिए बस इतना ही काफी है। दो समस्थानिक, जिनमें से एक उपयोगी है।

विभाजन, और पट्टा

यूरेनियम-235 के नाभिक पर एक न्यूट्रॉन दागने पर वह विखंडित हो जाता है — विखंडन। तीन चीजें उत्पन्न होती हैं:

1. दो हल्के नाभिक, अत्यधिक गति से एक दूसरे से दूर जा रहे हैं। उनकी गति ऊष्मा है। यही वह उत्पाद है जो हमें चाहिए।

2. दो या तीन अतिरिक्त न्यूट्रॉन।

3. A थोड़ा सा द्रव्यमान जो गायब हो गया है — ऊर्जा में परिवर्तित हो गया है, ठीक वैसे ही जैसे मॉड्यूल 1 के 🔥🔥 ब्लॉक ने गणना की थी।

वे अतिरिक्त न्यूट्रॉन ही दिलचस्प हिस्सा हैं। प्रत्येक न्यूट्रॉन दूसरे नाभिक को विभाजित कर सकता है, जिससे अधिक न्यूट्रॉन निकलते हैं, जो और अधिक नाभिकों को विभाजित करते हैं: एक श्रृंखला अभिक्रिया।

अकेले छोड़ दिए जाने पर, वह श्रृंखला या तो समाप्त हो जाती है या अनियंत्रित हो जाती है। एक रिएक्टर की पूरी कला उसे ठीक उस संतुलन बिंदु पर बनाए रखने में है जहाँ प्रत्येक विखंडन ठीक एक और का कारण बनता है — न वृद्धि, न क्षय। इंजीनियर इसे क्रिटिकैलिटी कहते हैं, और यहाँ “क्रिटिकल” कोई चेतावनी शब्द नहीं है: एक क्रिटिकल रिएक्टर वह रिएक्टर है जो सामान्य रूप से कार्य कर रहा है।

तीन चीजें लगाम थामे रखती हैं:

नियंत्रण छड़ें न्यूट्रॉन-भूखे पदार्थों जैसे बोरॉन या कैडमियम से बनी होती हैं। इन्हें अंदर धकेलने पर ये न्यूट्रॉन को सोख लेती हैं, जिससे अभिक्रिया धीमी हो जाती है; इन्हें बाहर निकालने पर अभिक्रिया तेज हो जाती है। यह थ्रॉटल है, और आपात स्थिति में छड़ें अपने वजन के कारण कुछ ही सेकंड में पूरी तरह से नीचे गिर जाती हैं, जिससे अभिक्रिया बंद हो जाती है। इस आपातकालीन शटडाउन का एक नाम है जो आपको इस विषय में हर जगह मिलेगा: एक स्क्रैम।

मॉडरेटर कुछ ऐसा करता है जो सुनने में उल्टा लगता है: यह न्यूट्रॉन की गति धीमी कर देता है। न्यूट्रॉन विखंडन से इतनी तेज़ी से निकलते हैं कि उन्हें U-235 द्वारा कुशलतापूर्वक पकड़ा नहीं जा सकता। उन्हें हल्के नाभिकों से कुछ दर्जन बार टकराने पर वे धीमी गति से चलने लगते हैं “थर्मल” गति तक, जहाँ उनके अगले विखंडन का कारण बनने की संभावना सैकड़ों गुना बढ़ जाती है। साधारण पानी काम करता है; भारी पानी बेहतर काम करता है; ग्रेफाइट भी काम करता है।

शीतलक भाप बनाने के लिए ऊष्मा बाहर ले जाता है — और, सबसे अहम बात, इसे कभी रुकना नहीं चाहिए। अब वो बात जो सबको चौंका देगी: पट्टे को पूरी तरह अंदर खींचने से गैस हॉब की तरह रिएक्टर बंद नहीं होता है। पहले हुए विखंडनों से बचे हुए टूटे हुए टुकड़े स्वयं रेडियोधर्मी होते हैं, और वे लंबे समय तक क्षय होते रहते हैं और गर्म होते रहते हैं। कुछ क्षण पहले बंद किया गया रिएक्टर अभी भी अपनी पूरी ऊष्मा का कई प्रतिशत इस प्रकार उत्सर्जित करता है। उस बची हुई ऊष्मा का एक नाम है, क्षय ऊष्मा, और यही वह चीज है जो शीतलन विफल होने पर कोर को पिघला देती है। परमाणु दुर्घटनाओं के बारे में समझने वाली सबसे महत्वपूर्ण बात यह है: खतरा उस प्रतिक्रिया से नहीं है जिसे आपने रोका है, बल्कि उस गर्मी से है जिसे आप रोक नहीं सकते।

केतली

अब उस आरेख के दाहिने हिस्से को देखें और उसकी तुलना मॉड्यूल 3 से करें। स्टीम जनरेटर, टर्बाइन, जनरेटर, कंडेंसर। बिल्कुल एक जैसे।

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चरण 1 / 4

1. वाष्प जेनरेटर

विखंडन की ऊष्मा को अत्यधिक दबाव में तरल अवस्था में रखे गए पानी द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, जो एक अलग लूप को संतृप्त भाप में बदल देता है - जो कोयला संयंत्र की तुलना में ठंडा होता है, यही कारण है कि नीचे की छत नीची होती है।

कार्यकारी द्रव: जल → संतृप्त भाप

आपको कोयले वाले संस्करण से एक स्पष्ट अंतर दिखाई देगा: परमाणु भाप ठंडी होती है — लगभग 285 °C न कि 565 °C, क्योंकि पानी को अत्यधिक दबाव में तरल अवस्था में रखा जाता है न कि अति-तापमान में। कार्नोट फिर वही करता है जो कार्नोट करता है: कम गर्म पक्ष का तापमान का अर्थ है कम सीमा, इसलिए एक विशिष्ट परमाणु संयंत्र अपनी ऊष्मा का लगभग 33% बिजली में परिवर्तित करता है, जबकि एक आधुनिक कोयला संयंत्र 40-45% परिवर्तित करता है।

कोयले के मामले में यह बहुत मायने रखता है, क्योंकि ईंधन ही सबसे बड़ी लागत है। परमाणु ऊर्जा के मामले में इसका कोई खास महत्व नहीं है, क्योंकि यूरेनियम की लागत बहुत कम होती है। दक्षता का मूल्य केवल ईंधन की लागत के बराबर ही होता है।

भारत का बेड़ा, और भारी जल का उपयोग क्यों आवश्यक है

भारत लगभग 7.9 GW कुल 24 रिएक्टरों का संचालन करता है, जो लगभग 57 TWh का उत्पादन करते हैं — राष्ट्रीय उत्पादन का लगभग 3% (वित्त वर्ष 2024-25)। हिस्सेदारी में छोटा; लेकिन इरादे में रणनीतिक रूप से विशाल।

इनमें से अधिकांश PHWR — प्रेशराइज़्ड हेवी वाटर रिएक्टर हैं, जिन्हें भारत में डिजाइन और निर्मित किया गया है। भारी जल का चुनाव इतिहास की मजबूरी थी और इसे समझना जरूरी है।

साधारण जल अच्छी तरह से मध्यम होता है, लेकिन यह न्यूट्रॉन के एक महत्वपूर्ण अंश को अवशोषित भी करता है। एक रिएक्टर को साधारण जल पर चलाने से प्राकृतिक यूरेनियम का 0.7% U-235 पर्याप्त नहीं होता — आपको पहले ईंधन को समृद्ध करना होगा, जिसका अर्थ है कि इसके आसपास के कुछ U-238 को छानकर U-235 की मात्रा को भौतिक रूप से बढ़ाना होगा। साधारण रिएक्टर ईंधन को तीन से पांच प्रतिशत U-235 तक समृद्ध किया जाता है;

“हथियार-ग्रेड” का अर्थ लगभग नब्बे प्रतिशत होता है। एक ही तत्व के दो समस्थानिकों को अलग करना अत्यंत कठिन है, क्योंकि रासायनिक रूप से वे समान होते हैं और उन्हें अलग करने वाली एकमात्र चीज लगभग एक प्रतिशत का द्रव्यमान अंतर है — यही कारण है कि संवर्धन महंगा, कड़ाई से नियंत्रित और हथियार कार्यक्रमों से निकटता से जुड़ा हुआ है। भारी जल बहुत कम न्यूट्रॉन अवशोषित करता है, इसलिए भारी जल रिएक्टर उस चरण को पूरी तरह से छोड़ देता है और चलता है प्राकृतिक, असंवर्धित यूरेनियम।

1974 के बाद दशकों तक अंतरराष्ट्रीय परमाणु व्यापार से बाहर रखे गए भारत के लिए, यह कोई तकनीकी प्राथमिकता नहीं बल्कि अस्तित्व की रणनीति थी: एक ऐसा रिएक्टर जो स्वयं खनन किए जा सकने वाले अयस्क से संचालित हो, और स्वयं निर्मित किए जा सकने वाले पानी से संचालित हो।

दुनिया में प्रचलित अधिक सामान्य डिजाइन इसके विपरीत मार्ग अपनाते हैं - साधारण पानी, संवर्धित ईंधन। ये दो प्रकार के होते हैं, और इन्हीं से दुनिया के अधिकांश रिएक्टर बनते हैं: पीडब्ल्यूआर, यानी दबावयुक्त जल रिएक्टर, जो कोर के पानी को अत्यधिक दबाव में तरल अवस्था में रखते हैं और भाप बनाने के लिए पानी के एक अलग लूप को उबालते हैं; और बीडब्ल्यूआर, यानी उबलते पानी के रिएक्टर, जो कोर के पानी को सीधे उबालते हैं और उस भाप को टरबाइन में भेजते हैं। क्योंकि दोनों में साधारण पानी का उपयोग होता है, इसलिए इन्हें सामूहिक रूप से हल्के पानी के रिएक्टर के रूप में जाना जाता है — “हल्का” केवल इस अर्थ में कि ये भारी पानी नहीं हैं। भारत में चालू दो VVER-1000 इकाइयाँ कुडनकुलम, तमिलनाडु में हैं (रूस से आपूर्ति, प्रत्येक 917 MWe नेट, 2013 और 2016 में ग्रिड से जुड़ीं) और इसी परिवार की हैं, जबकि चार और इकाइयाँ निर्माणाधीन हैं।

सुरक्षा, ईमानदारी से बताई गई

दो दुर्घटनाएँ जनमानस की समझ पर हावी हैं। दोनों का सटीक विवरण आवश्यक है।

चेर्नोबिल, 1986

यूक्रेन में सोवियत संघ के आरबीएमके रिएक्टर का एक परीक्षण, खराब ढंग से डिजाइन किए गए सुरक्षा परीक्षण के दौरान, कम शक्ति पर किया गया, जहां डिजाइन सबसे कम स्थिर था। दो घातक विशेषताएं एक साथ सामने आईं।

पहला धनात्मक रिक्ति गुणांक था। यहाँ “रिक्ति” का अर्थ केवल बुलबुला है: जब शीतलक जल उबलता है, तो उसके द्वारा छोड़े गए भाप के बुलबुले रिक्ति होते हैं। रिक्ति गुणांक बताता है कि वे बुलबुले श्रृंखला अभिक्रिया पर क्या प्रभाव डालते हैं, और इसका चिह्न ही पूरी कहानी बताता है। RBMK में यह धनात्मक था — बुलबुलों ने अभिक्रिया को तेज़ कर दिया, जिससे अधिक पानी उबल गया, जिससे और अधिक बुलबुले बने। अतिताप स्वयं ही अभिक्रिया को बढ़ावा देती रही।

दूसरा कारण था कोई उचित रोकथाम भवन नहीं: रिएक्टर के चारों ओर स्टील और मोटी कंक्रीट का कोई सीलबंद आवरण नहीं था, जिसका एकमात्र काम यह सुनिश्चित करना है कि यदि कोर विफल हो जाता है, तो जो कोर से निकलता है वह साइट से बाहर न निकले।

बिजली अचानक से भयंकर रूप से बढ़ गई, भाप के विस्फोट से छत उड़ गई, और ग्रेफाइट मॉडरेटर कई दिनों तक जलता रहा, जिससे रेडियोधर्मी पदार्थ पूरे यूरोप में फैल गया।

संयुक्त राष्ट्र वैज्ञानिक परिषद (UNSCEAR), विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) और IAEA की अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक सहमति पर इसका प्रभाव:

• 31 प्रत्यक्ष मौतें — विस्फोट में दो की मौत, एक की दिल का दौरा पड़ने से, और 28 आपातकालीन कर्मचारी जो अगले हफ्तों में तीव्र विकिरण सिंड्रोम से मर गए। 134 लोगों में से जिन्हें तीव्र विकिरण सिंड्रोम का निदान किया गया था, उनमें से अधिकांश बच गए।

• 2015 तक लगभग 19,000 थायरॉइड कैंसर उन लोगों में जो उस समय बच्चे थे, जिनमें से UNSCEAR लगभग एक चौथाई का कारण विकिरण को मानता है — जो मुख्य रूप से दूषित दूध के कारण हुआ था जिसे अधिकारियों ने वापस नहीं लिया था। 2005 तक इनमें से 15 घातक सिद्ध हुए थे; थायरॉइड कैंसर का आमतौर पर पता चलने पर इलाज संभव है।

इसके अलावा, एक बड़ी प्रभावित आबादी में अतिरिक्त सांख्यिकीय कैंसर से होने वाली मौतों के अनुमान वास्तव में अनिश्चित हैं और वैज्ञानिक रूप से विवादित हैं, क्योंकि वे लाखों लोगों पर छोटे व्यक्तिगत जोखिमों का विस्तार करते हैं।

आधुनिक रिएक्टरों का मूल्यांकन करने के लिए दो तथ्य महत्वपूर्ण हैं, और पहला तथ्य उस सरल व्याख्या से कहीं अधिक रोचक है जो आप अक्सर सुनते हैं। हल्के पानी वाले रिएक्टर — दबावयुक्त और उबलते पानी वाले डिज़ाइन जो दुनिया के अधिकांश रिएक्टरों का हिस्सा हैं — का शून्य गुणांक ऋणात्मक होता है: यदि शीतलक उबल कर वाष्पित हो जाता है, तो अभिक्रिया स्वतः धीमी हो जाती है। लेकिन भारी पानी वाले डिज़ाइनों में ऐसा नहीं होता।

CANDU, और इससे व्युत्पन्न भारतीय PHWRs जो भारत के अपने अधिकांश रिएक्टरों का हिस्सा हैं, का शून्य गुणांक धनात्मक होता है, और वे इसे कोर के भौतिकी के बजाय त्वरित शटडाउन प्रणालियों से नियंत्रित करते हैं। इसलिए सच्चाई यह नहीं है कि धनात्मक गुणांक वाले रिएक्टर कभी नहीं बनाए गए — भारत उनका संचालन करता है — बल्कि यह है कि कोई भी आधुनिक रिएक्टर चेर्नोबिल की अन्य कमियों के साथ एक बड़े धनात्मक गुणांक का संयोजन नहीं करता है। संरक्षण भवन, जो चेर्नोबिल में नहीं थे, सार्वभौमिक हैं।

फुकुशिमा दाइची, 2011

9.0 तीव्रता का भूकंप आया, फिर समुद्री दीवार की क्षमता से कहीं अधिक बड़ी सुनामी आई। भूकंप का पता चलने पर रिएक्टर सही ढंग से बंद हो गए। लेकिन सुनामी ने बैकअप जनरेटरों को नष्ट कर दिया, शीतलन प्रक्रिया रुक गई, और क्षय ऊष्मा ने तीन कोर को पिघला दिया। ईंधन के अत्यधिक गर्म होने से उत्पन्न हाइड्रोजन में विस्फोट हो गया, जिससे रिएक्टर भवन नष्ट हो गए — रासायनिक विस्फोट, न कि परमाणु विस्फोट।

टोल टैक्स का वह हिस्सा है जिसमें लगभग हर कोई गलती करता है:

• विकिरण से लगभग किसी की मृत्यु नहीं हुई। जापान ने आधिकारिक तौर पर एक कर्मचारी की बाद में कैंसर से हुई मृत्यु को विकिरण से संबंधित माना है। UNSCEAR ने निष्कर्ष निकाला कि विकिरण की मात्रा इतनी कम थी कि चेर्नोबिल जैसी थायरॉइड कैंसर की लहर की संभावना को नकारा जा सकता है।

• निकासी में दो हज़ार से अधिक लोगों की मृत्यु हुई। फुकुशिमा प्रान्त में 2,000 से अधिक मौतें आपदा के कारण हुई अव्यवस्था के कारण हुईं — बुजुर्गों और अस्पताल में भर्ती लोगों को जल्दबाजी में स्थानांतरित किया गया, देखभाल बाधित हुई, और समुदाय वर्षों तक बिखर गए।

भूकंप और सुनामी ने स्वयं लगभग 18,000 लोगों की जान ले ली। इनमें से लगभग कुछ भी अधिकांश लोगों की “फुकुशिमा” की मानसिक छवि में नहीं है।

उद्योग ने जो सबक सीखा है, वह असहज और महत्वपूर्ण है: सुरक्षात्मक उपायों से भी मृत्यु दर होती है, और इन्हें किसी भी अन्य जोखिम की तरह ही तौला जाना चाहिए। यह विकिरण के प्रति लापरवाही का तर्क नहीं है - यह दोनों पहलुओं में ईमानदारी से गणितीय गणना का तर्क है।

विकिरण, ऐसी इकाइयों में जिन्हें आप महसूस कर सकते हैं

विकिरण की मात्रा को सीवर्ट में मापा जाता है, और रोजमर्रा की संख्याएँ एक के बहुत छोटे अंश होती हैं:

| विकिरण का प्रभाव | लगभग |

एक केला खाने से (प्राकृतिक रूप से रेडियोधर्मी पोटेशियम) | 0.0001 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

दांतों का एक्स-रे | ~0.005 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

छाती का एक्स-रे | ~0.02–0.1 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

दिल्ली-न्यूयॉर्क उड़ान (ब्रह्मांडीय किरणें) | ~0.05 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण, विश्व औसत, प्रति वर्ष | ~2.4 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

सीटी स्कैन | ~2–10 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

परमाणु ऊर्जा कर्मचारी के लिए वार्षिक सीमा | 20 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

एक खुराक से विकिरण रोग | ~1,000 मिलीस्यूडो विवर्तनिक विकिरण |

पृथ्वी पर कुछ स्थानों पर प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण औसत से कई गुना अधिक होता है — केरल की मोनाज़ाइट रेत इसका एक सुप्रसिद्ध उदाहरण है — और वहाँ की आबादी में कैंसर के मामलों में कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं देखी गई है। विकिरण कोई जादू नहीं है; यह अन्य अधिकांश खतरों की तरह ही खुराक पर निर्भर एक खतरा है।

अपशिष्ट: ईमानदार संस्करण

प्रयुक्त ईंधन वास्तव में खतरनाक होता है — कोर से बाहर निकलते ही यह अत्यधिक रेडियोधर्मी होता है,

और इसके कुछ घटक हजारों वर्षों तक खतरनाक बने रहते हैं। इस बारे में कुछ भी अतिशयोक्ति नहीं है।

आमतौर पर जो बात गलत समझी जाती है, वह है मात्रा। मॉड्यूल 1 की ऊर्जा घनत्व के कारण, एक रिएक्टर बहुत कम ईंधन की खपत करता है, और इसलिए बहुत कम अपशिष्ट उत्पन्न करता है। किसी बड़े परमाणु कार्यक्रम द्वारा उत्पादित सभी खर्च ईंधन का आयतन गोदामों के भार में मापा जाता है, न कि भूभागों में — एक बड़े रिएक्टर का संपूर्ण जीवनकाल उत्पादन एक स्कूल हॉल में आराम से समा सकता है। इसकी तुलना मॉड्यूल 3 के राख के तालाबों से करें, जिनका माप वर्ग किलोमीटर में किया जाता है, या CO₂ से करें, जो सीधे वायुमंडल में छोड़ी जाती है।

तकनीकी स्थिति यह है कि गहरे भूवैज्ञानिक निपटान संभव है — फ़िनलैंड का ओन्कालो भंडार इस मामले में सबसे आगे है। अनसुलझी समस्याएँ मुख्य रूप से राजनीतिक हैं: कोई भी समुदाय आसानी से स्वेच्छा से आगे नहीं आता, और दस हज़ार वर्षों तक संस्थागत स्थिरता सुनिश्चित करना वास्तव में एक नई समस्या है। भारत इसके अतिरिक्त अपने प्रयुक्त ईंधन का पुनर्संसाधन करता है, प्लूटोनियम निकालता है — जो अपशिष्ट निपटान रणनीति से कहीं अधिक नीचे दी गई योजना का दूसरा चरण है।

तीन-चरण योजना

भारतीय परमाणु नीति का रणनीतिक आधार यही है, और यह तभी समझ में आएगा जब आप दो आंकड़े जान लेंगे: भारत के पास विश्व के यूरेनियम का लगभग 1-2% और थोरियम का लगभग एक चौथाई हिस्सा है।

होमी भाभा ने 1950 के दशक में इसका जो समाधान सुझाया था, वह था भारत में ईंधन की कमी से लेकर उपलब्ध ईंधन तक एक सीढ़ी का निर्माण करना।

चरण 1 — प्राकृतिक यूरेनियम पर चलने वाले पीएचडब्ल्यूआर। बिजली उत्पन्न करना और उप-उत्पाद के रूप में प्रयुक्त ईंधन में प्लूटोनियम का उत्पादन करना। यह चरण परिपक्व है; यह वर्तमान बेड़ा है।

चरण 2 — फास्ट ब्रीडर रिएक्टर उस पर प्लूटोनियम। एक ब्रीडर रिएक्टर, अपनी खपत से अधिक विखंडनीय पदार्थ का उत्पादन करता है, अन्यथा बेकार U-238 को प्लूटोनियम में परिवर्तित करके — और, महत्वपूर्ण रूप से, इसे थोरियम से भी लोड किया जा सकता है यूरेनियम-233 के उत्पादन के लिए। भारत का प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर कल्पक्कम में, एक 500 मेगावाट सोडियम-कूल्ड डिज़ाइन, अक्टूबर 2025 में ईंधन से भरा गया था और अप्रैल 2026 में क्रिटिकैलिटी हासिल की — मूल रूप से आशा की गई समय सीमा से दशकों बाद, लेकिन चरण दो में एक वास्तविक प्रवेश।

चरण 3 — चरण 2 में उत्पादित U-233 पर चलने वाले थोरियम रिएक्टर। थोरियम-232 स्वयं विखंडनीय नहीं है; इसे एक न्यूट्रॉन अवशोषित करना और रूपांतरित होना आवश्यक है। यही कारण है कि भारत सीधे थोरियम पर नहीं जा सकता, और यही कारण है कि 1950 के दशक में शुरू की गई योजना अभी भी अपने दूसरे चरण में है।

क्या यह सीढ़ी कभी पूरी तरह चढ़ पाएगी, यह एक खुला प्रश्न है — इस बीच सौर ऊर्जा असाधारण रूप से सस्ती हो गई है, जिससे इस योजना को प्रेरित करने वाले अनुमान बदल गए हैं। लेकिन इससे यह स्पष्ट होता है कि भारत का परमाणु कार्यक्रम हमेशा से बिजली खरीद की बजाय सत्तर साल की विज्ञान परियोजना की तरह क्यों रहा है।

🔥संलयन: दूसरा परमाणु संलयन, और बीस साल पुराना मजाकउन्नत · वैकल्पिक

ऊपर दी गई सभी प्रक्रियाएँ विखंडन हैं — भारी नाभिकों का विखंडन। संलयन इसके विपरीत है: हल्के नाभिकों को आपस में जोड़ना। यही सूर्य को ऊर्जा प्रदान करता है, और यह लगभग हर मायने में बेहतर प्रक्रिया है।

• ईंधन समुद्री जल से प्राप्त ड्यूटेरियम और लिथियम से उत्पन्न ट्रिटियम है - जो व्यावहारिक रूप से असीमित है।

• अनियंत्रित श्रृंखला अभिक्रिया की कोई संभावना नहीं है; यदि नियंत्रण विफल हो जाता है, तो अभिक्रिया स्वतः ही रुक जाती है।

• अपशिष्ट का जीवनकाल बहुत कम होता है: यह दीर्घकालिक एक्टिनाइड्स के बजाय सक्रिय संरचनात्मक पदार्थ होते हैं।

तो फिर यह हर जगह क्यों नहीं है? क्योंकि नाभिक धनात्मक आवेशित होते हैं और एक दूसरे को तीव्र रूप से प्रतिकर्षित करते हैं। संलयन के लिए, उन्हें इतना करीब लाना पड़ता है कि प्रबल नाभिकीय बल अपना काम कर सके — जिसका अर्थ है 100 मिलियन °C से अधिक तापमान, जो सूर्य के कोर से भी अधिक गर्म है। (सूर्य केवल 15 मिलियन °C पर बना रहता है, वह अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण दाब और क्वांटम टनलिंग के साथ-साथ एक ऐसी धीमी प्रतिक्रिया का उपयोग करके, जिसमें अरबों वर्ष लगते हैं — इनमें से कोई भी चीज जल्दबाजी में काम करने वाले इंजीनियर के लिए मददगार नहीं है।

कोई भी ठोस वस्तु उस प्लाज्मा को छू नहीं सकती, इसलिए इसे एक चुंबकीय बोतल में रखा जाता है - एक डोनट के आकार की टोकामाक। आईटीईआर, जिसका निर्माण फ्रांस में भारत के साथ सात साझेदारों में से एक के रूप में चल रहा है, का उद्देश्य विद्युत संयंत्र पैमाने पर निरंतर शुद्ध ऊर्जा लाभ प्रदर्शित करना है।

इसलिए यह मजाक प्रचलित है कि फ्यूजन तकनीक हमेशा बीस साल दूर है। यह सुनने में जितना हास्यास्पद लगता है, उतना है नहीं: इस क्षेत्र में वास्तविक, मापने योग्य प्रगति हुई है, जिसमें हाल के प्रयोगों में लक्ष्य तक पहुँचाई गई लेजर ऊर्जा की तुलना में अधिक संलयन ऊर्जा प्राप्त करना शामिल है। लेकिन “प्रयोगशाला में वैज्ञानिक ब्रेक-ईवन” और “एक संयंत्र जो भरोसेमंद रूप से बिजली बेचता है” के बीच एक बहुत बड़ा अंतर है - ऐसी सामग्रियां जो दशकों तक न्यूट्रॉन बमबारी झेल सकें, बड़े पैमाने पर ट्रिटियम का उत्पादन, और यह सब सौर ऊर्जा के मुकाबले किफायती तरीके से करना, जो पहले से ही भारतीय नीलामी में ₹2.15–2.68 प्रति यूनिट 2024 में बिक रही थी (मॉड्यूल 12 द्वारा उपयोग किए गए समान आंकड़े)।

🔥🔥गुणन कारक k, विलंबित न्यूट्रॉन, और रिएक्टरों को नियंत्रित करने का कारणगहन · वैकल्पिक

एक समीकरण। न्यूट्रॉन गुणन कारक को परिभाषित करें:

k = (एक पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या) / (पिछली पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या)

• k < 1: सबक्रिटिकल — अभिक्रिया रुक जाती है।

• k = 1: क्रिटिकल — स्थिर शक्ति। सामान्य संचालन।

• k > 1: सुपरक्रिटिकल — शक्ति बढ़ती है। उत्पादन बढ़ाने के लिए थोड़े समय के लिए और जानबूझकर उपयोग किया जाता है।

नियंत्रण छड़ें, मॉडरेटर तापमान और ईंधन की खपत सभी k को प्रभावित करते हैं। ऑपरेटर वास्तव में लगभग 1.000 के आसपास की संख्या को नियंत्रित कर रहे हैं।

इससे जो समस्या उत्पन्न होती है। एक थर्मल रिएक्टर में एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक न्यूट्रॉन का जीवनकाल लगभग 10⁻⁴ सेकंड होता है। यदि k केवल 1.001 होता और सभी न्यूट्रॉन तुरंत उत्पन्न होते, तो शक्ति e^(0.001 × t/10⁻⁴) से गुणा हो जाती — प्रत्येक 0.1 सेकंड में e का गुणक, लगभग 20,000 गुना प्रति सेकंड। कोई भी यांत्रिक नियंत्रण प्रणाली इसे संभाल नहीं सकती। इस तर्क के अनुसार, रिएक्टर अनियंत्रित होने चाहिए।

वे क्यों नहीं हैं: विलंबित न्यूट्रॉन। यू-235 रिएक्टर में लगभग 0.65% विखंडन न्यूट्रॉन तुरंत उत्सर्जित नहीं होते हैं। वे कुछ विखंडन खंडों के रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न होते हैं, जो कुछ सेकंड से लेकर कुछ मिनट बाद होता है। यह छोटा सा अंश सब कुछ बदल देता है।

ऑपरेटर केवल तत्काल न्यूट्रॉन के आधार पर रिएक्टर को सबक्रिटिकल रखते हैं, और k = 1 तक पहुंचने के लिए विलंबित अंश पर निर्भर रहते हैं। प्रभावी उत्पादन समय तब 10⁻⁴ सेकंड नहीं बल्कि लगभग 0.1 सेकंड हो जाता है, और बिजली में परिवर्तन सेकंड और मिनटों में होते हैं — जो मानव और यांत्रिक प्रतिक्रिया समय के भीतर आराम से होते हैं।

यह सीमा रिएक्टर भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण रेखा है। यदि इसमें इतनी अधिक प्रतिक्रियाशीलता जोड़ दी जाए कि रिएक्टर केवल तात्कालिक न्यूट्रॉन के कारण ही क्रांतिक अवस्था में पहुँच जाए — तात्कालिक क्रांतिकता — तो मिलीसेकंड में नियंत्रण खो जाता है। चेर्नोबिल में भी यही हुआ था: धनात्मक शून्य गुणांक के कारण बिजली में अचानक वृद्धि ने रिएक्टर को तात्कालिक क्रांतिक अवस्था में पहुँचा दिया, और संचालक की कोई भी कार्रवाई मायने नहीं रखती।

यहाँ बम बनाना असंभव क्यों है। एक हथियार के लिए अत्यधिक समृद्ध सामग्री का त्वरित-अतिक्रांतिक संयोजन आवश्यक है, जिसे कई पीढ़ियों के बीतने तक (माइक्रोसेकंड में) एक साथ रखा जाता है। 0.7–5% U-235 वाला रिएक्टर ईंधन आवश्यक न्यूट्रॉन मितव्ययिता बिल्कुल भी प्राप्त नहीं कर सकता; इस स्तर तक पहुँचने से बहुत पहले ही, ईंधन ऊष्मीय रूप से विघटित हो जाएगा। ऊर्जा रिएक्टरों में भाप विस्फोट, हाइड्रोजन विस्फोट और मेल्टडाउन हो सकते हैं, ये सभी वास्तव में गंभीर हैं। परमाणु विस्फोट उपलब्ध विफलता मोड में से नहीं है।

आगे क्या आता है

अब आप उस सबसे सघन ऊर्जा स्रोत के बारे में जान चुके हैं जिसका हमने अब तक दोहन किया है, इसके वास्तविक जोखिमों के बारे में, और उस सत्तर वर्षीय योजना के बारे में जो भारत ने अपने स्वामित्व वाले एक खनिज के इर्द-गिर्द बनाई है। मॉड्यूल 7 इस पूरे पाठ्यक्रम के पैटर्न को तोड़ता है: एक विद्युत संयंत्र जिसमें कोई बॉयलर नहीं, कोई टरबाइन नहीं, कोई शाफ्ट नहीं और कोई चुंबक भी नहीं है — जहाँ प्रकाश सिलिकॉन की एक शिला पर पड़ता है और बिजली स्वतः ही उत्पन्न हो जाती है।