क्यों भारत के परमाणु भविष्य का नया सवेरा बना कल्पक्कम ब्रीडर रिएक्टर ?

ब्रीडर रिएक्टर की खासियत यह है कि यह जितना ईंधन इस्तेमाल करता है, उससे कहीं ज्यादा नया ईंधन खुद पैदा कर देता है। इसे ऐसे समझें कि रिएक्टर के चारों ओर एक खास सामग्री की परत या 'कंबल' (ब्लैंकेट) लपेट दी जाती है, जो परमाणु प्रक्रिया के दौरान खुद ईंधन में बदल जाती है। कल्पक्कम के रिएक्टर में यही काम यूरेनियम-238 कर रहा है। आमतौर पर यह यूरेनियम ईंधन के रूप में बेकार होता है। लेकिन यहां इसे ब्लैंकेट की तरह इस्तेमाल करके नया परमाणु ईंधन बनाया जा रहा है।

तमिलनाडु की राजधानी चेन्नई से लगभग साठ किलोमीटर दूर, कल्पक्कम में, भारत के पहले वाणिज्यिक 500-मेगावाट प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) ने 6 अप्रैल को 'क्रिटिकैलिटी' हासिल की। भारत की तीन-चरणों वाली परमाणु ऊर्जा खोज में एक प्रमुख मील का पत्थर, यह घटना कार्यक्रम के दूसरे चरण के सफल समापन का प्रतीक है।

परमाणु इंजीनियरों के शब्दकोश में एक मुख्य शब्द 'क्रिटिकैलिटी', शब्द के हमारे रोजमर्रा के उपयोग से काफी अलग है। चिकित्सा शब्दावली में, इसका अर्थ खतरा है: अगले 24 से 48 घंटों के लिए जीवन के नाजुक किनारे पर संतुलित एक मरीज। फिर भी एक रिएक्टर पोत के भीतर, यह शब्द रिएक्टर के जीवंत होने का संकेत देता है। यह वह सटीक क्षण है, जब न्यूट्रॉन एक अटूट श्रृंखला में प्रपात करते हैं, परमाणु हृदय अपने आप धड़कना शुरू कर देता है और मशीन बाहर से किसी और प्रोत्साहन के बिना जाग उठती है।

एक अकेली घास की तीली पर विचार करें। इसके सिरे को जलाएं, और यह आग पकड़ लेती है। हालांकि, ज्वाला जल्दी ही बुझ जाती है। अब तीलियों का एक बंडल लें, उन्हें मजबूती से मरोड़ें, और उन्हें प्रज्वलित करें। आग अब खुद को बनाए रखती है। यह तब तक लगातार जलती है, जब तक कि राख के अलावा कुछ नहीं बचता। ठीक यही प्रक्रिया लकड़ी के चूल्हे में होती है। सबसे पहले एक छोटी चिंगारी आती है। फिर, बढ़ती लौ में कुछ कागज या कुछ ज्वलनशील पदार्थ डाले जाते हैं। तभी आग को बढ़ाने के लिए लकड़ियों को व्यवस्थित किया जाता है। एक निरंतर, आत्मनिर्भर आग लग जाती है।

परमाणु रिएक्टर अलग व्यवहार नहीं करते हैं। उनकी ईंधन छड़ों को एक विशिष्ट ज्यामिति, एक विशेष पूर्व-डिजाइन किए गए विन्यास में व्यवस्थित किया जाना चाहिए। केवल तभी एक आत्मनिर्भर श्रृंखला अभिक्रिया शुरू होती है और टिकी रहती है। संक्षेप में, यही क्रिटिकैलिटी है।

इस विजय की राह 4 मार्च, 2024 को शुरू हुई, जब कोर लोडिंग प्रारंभ हुई। लंबी, बेलनाकार ईंधन छड़ों को एक-एक करके रिएक्टर पोत में डाला गया। न्यूनतम ईंधन से अधिकतम गर्मी निकालने के लिए भट्ठी में लकड़ी को ढेर करने की तरह, परमाणु ईंधन छड़ों को एक सटीक, पूर्व-निर्धारित पैटर्न में व्यवस्थित करना पड़ता है। प्रत्येक चरण में, आप रुकते हैं, देखते हैं कि सिस्टम अच्छी तरह से काम कर रहा है या नहीं, और फिर अधिक छड़ें जोड़ते हैं।

6 अप्रैल को, कार्य सफलतापूर्वक संपन्न हुआ। रिएक्टर के अंदर, बिना किसी बाहरी ट्रिगर के, एक निरंतर परमाणु प्रतिक्रिया स्वतः ही स्थापित हो गई थी। रिएक्टर 'क्रिटिकल' हो गया।

भारतीय परमाणु प्रतिष्ठान के लिए एक ऐतिहासिक और स्मारकीय वैज्ञानिक, तकनीकी और निर्माण उपलब्धि, इस कार्य को भारतीय नाभिकीय विद्युत निगम लिमिटेड (भाविनी) - भारत के परमाणु ऊर्जा विभाग के तहत एक सार्वजनिक क्षेत्र के उद्यम - द्वारा 200 से अधिक निजी कंपनियों की भागीदारी के साथ पूरा किया गया।

आगे क्या है? रातों-रात पूर्ण वाणिज्यिक शक्ति की दौड़ नहीं। इसके बजाय रिएक्टर अगले कई महीनों तक सावधानीपूर्वक परीक्षण मोड में चलेगा। प्रत्येक वाल्व, पंप और हीट एक्सचेंजर की उतनी ही बारीकी से जांच की जाएगी जितनी नवजात के दिल की धड़कन की होती है। हर घटक और उनके एकीकृत कामकाज के गहन सत्यापन के बाद ही पूर्ण स्तर पर ऊर्जा उत्पादन और ईंधन ब्रीडिंग शुरू होगी।

आज दुनिया भर में केवल रूस ही एक वाणिज्यिक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर संचालित करता है। एक बार जब कल्पक्कम की इकाई नियमित सेवा में आ जाएगी, तो यह विश्व की दूसरी इकाई होगी। इससे पहले, संयुक्त राज्य अमेरिका, यूनाइटेड किंगडम और फ्रांस सभी ने प्रायोगिक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर बनाए थे। लेकिन आज कोई भी संचालित नहीं है। केवल चीन और जापान परीक्षण ब्रीडर रिएक्टरों के साथ आगे बढ़ रहे हैं।

इस रिएक्टर को क्या खास बनाता है, इसे समझने के लिए पहले परमाणु ईंधन के बारे में कुछ समझना होगा। बैंगन की विस्तृत किस्मों - बैंगनी, सफेद, हरे - की तरह, परमाणु तत्व भी विभिन्न समस्थानिक (आइसोटोपिक) रूपों में आते हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला यूरेनियम, यूरेनियम-234, यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 का मिश्रण है। उनमें से प्रत्येक के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या समान होती है, लेकिन वे न्यूट्रॉन की संख्या में भिन्न होते हैं।

इनमें से, यूरेनियम-235 प्राकृतिक रूप से रेडियोधर्मी है; यह स्वतः ही क्षय होता है, एक अल्फा कण बाहर निकालता है और थोरियम-231 में बदल जाता है। ऐसे रेडियोधर्मी आइसोटोप के नाभिक पर बिल्कुल सही गति से एक नया न्यूट्रॉन मारें और नाभिक अलग होकर टूट जाता है। ऊर्जा मुक्त होती है। विखंडन (फिशन) के माध्यम से परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने की यही कुंजी है।

केवल तीन आइसोटोप परमाणु ईंधन के रूप में काम करते हैं: यूरेनियम-235, प्लूटोनियम-239, और यूरेनियम-233। यह एक सीमित सूची है, लेकिन यही संपूर्ण परमाणु उद्योग को शक्ति प्रदान करती है।

अब, वास्तव में "ब्रीडर" रिएक्टर क्या है? ब्रीडर रिएक्टर के केंद्र में एक सुंदर कीमिया (एल्केमी) निहित है। पारंपरिक बिजली स्टेशन कोयले की खपत करते हैं और राख बाहर निकालते हैं; एक पारंपरिक परमाणु रिएक्टर परमाणु कचरा पैदा करता है। इसके विपरीत, एक ब्रीडर रिएक्टर, अपने नाम के अनुरूप, जितना ईंधन खपत करता है, उससे कहीं अधिक ईंधन बनाता है- वे 'ब्रीडिंग' करते हैं। इसीलिए यह नाम पड़ा।

यह कैसे होता है? एक हरी, गीली टहनी नहीं जलेगी; यह जलाऊ लकड़ी के रूप में बेकार है। लेकिन उस गीली लकड़ी को चूल्हे की गर्मी में रखें और यह जलाऊ लकड़ी में बदल जाती है। इसी तरह, ब्रीडर रिएक्टरों में कुछ गैर-रेडियोधर्मी आइसोटोप को रेडियोधर्मी आइसोटोप में बदला जा सकता है। जिस तरह सर्दियों में गर्मी बनाए रखने के लिए चाय की केतली को ढका जाता है, उसी तरह एक परमाणु रिएक्टर को सामग्री के एक गैर-विखंडनीय 'कंबल' (ब्लैंकेट) के साथ लपेटा जा सकता है जिसे परमाणु ईंधन में बदला जा सकता है।

कल्पक्कम के पीएफबीआर (PFBR) में, यूरेनियम-238, जो सामान्यतः ईंधन के रूप में उपयोग योग्य नहीं है, इस ब्लैंकेट के रूप में कार्य करता है। रिएक्टर कोर से निकलने वाले 'तेज' (फास्ट) न्यूट्रॉन की बौछार से यूरेनियम-238 प्लूटोनियम-239 में बदल जाता है, जो एक शक्तिशाली परमाणु ईंधन है। पूरी क्षमता पर, पीएफबीआर रिएक्टर सालाना लगभग 140 से 150 किलोग्राम प्लूटोनियम-239 का उत्पादन करेगा। भविष्य में, भारत के थोरियम-232 के विशाल भंडार का उपयोग ब्लैंकेट के रूप में किया जाएगा ताकि इसे यूरेनियम-233 में बदला जा सके, जो एक अन्य उपयोगी ईंधन है।

फिर इसे "फास्ट" ब्रीडर क्यों कहा जाता है? भारत के तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम का पहला चरण प्रेशराइज्ड हैवी वॉटर रिएक्टर (PHWRs) है। कल्पक्कम, कुडनकुलम (तमिलनाडु) और अन्य स्थानों पर मौजूद इस डिजाइन में, विखंडन के दौरान निकलने वाले न्यूट्रॉन को 'मॉडरेटर' का उपयोग करके जानबूझकर धीमा किया जाता है। 'फास्ट ब्रीडर रिएक्टर' में ऐसा नहीं होता।

यहाँ प्राथमिक ईंधन प्लूटोनियम-239, प्लूटोनियम-240, प्लूटोनियम-241 और यूरेनियम-238 का मिश्रण है। इसमें से केवल प्लूटोनियम-239 ही ईंधन है; लेकिन हमारे द्वारा सांस ली जाने वाली हवा की तरह, जिसमें ऑक्सीजन और अन्य गैसें होती हैं, ईंधन मिश्रण अक्सर विखंडनीय और गैर-विखंडनीय आइसोटोप का मिश्रण होता है। जब विखंडन होता है, तो ये सामग्रियां अत्यधिक गति से चलने वाले न्यूट्रॉन छोड़ती हैं; जिन्हें धीमा (unmoderated) नहीं किया जाता, इसलिए नाम "फास्ट" पड़ा। ये तेज न्यूट्रॉन कोर के चारों ओर लिपटे यूरेनियम-238 के ब्लैंकेट से टकराते हैं। यूरेनियम-238 नाभिक द्वारा अवशोषित होने पर, न्यूट्रॉन की ऊर्जा इसे प्लूटोनियम-239 में बदल देती है। बिजली पैदा होने के साथ-साथ रिएक्टर के अंदर शाब्दिक रूप से नया ईंधन जन्म लेता है। एक उल्लेखनीय 'एक के साथ एक मुफ्त' वाला सौदा।

यह भारत के लिए बहुत मायने रखता है। देश के पास यूरेनियम बहुत कम है, और इसकी गुणवत्ता खराब है; इसमें विखंडनीय यूरेनियम-235 की मात्रा कम है। इसलिए, भारत परमाणु ईंधन का आयात करता है। हालाँकि, केरल और कन्याकुमारी के दक्षिणी तटों पर काली रेत के भीतर थोरियम प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है। भारत के पास थोरियम का दुनिया का सबसे बड़ा भंडार है। होमी भाभा ने दशकों पहले इसे देख लिया था और भारत के तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम को तैयार किया था। जवाहरलाल नेहरू ने अपनी विशिष्ट दूरदर्शिता के साथ इसे गति दी। तर्क सरल था: थोरियम, उस 'हरी, गीली न जलने वाली टहनी' को यूरेनियम-233 ईंधन में बदलें, और आत्मनिर्भरता प्राप्त करें। विदेशी आपूर्तिकर्ताओं पर अब कोई निर्भरता नहीं।

यह तीन-चरणीय योजना इस तरह विकसित होती है। पहले चरण में, देश भर में 18 प्रेशराइज्ड हैवी-वॉटर रिएक्टर पहले से ही संचालित हैं। वे प्राकृतिक यूरेनियम जलाते हैं, जिससे बिजली पैदा होती है और एक मूल्यवान उप-उत्पाद के रूप में प्लूटोनियम मिलता है, जो अगले चरण के लिए आवश्यक ईंधन है। दूसरा चरण, जो अब आधिकारिक तौर पर कल्पक्कम पीएफबीआर (PFBR) में शुरू हो गया है, उस प्लूटोनियम को लेता है, फास्ट रिएक्टरों में इसका और अधिक उत्पादन करता है, और जल्द ही बिजली पैदा करने के साथ-साथ थोरियम को यूरेनियम-233 में बदलना शुरू कर देगा। कल्पक्कम का परीक्षण ब्रीडर लगभग पचास वर्षों से चल रहा है, जिससे अमूल्य अनुभव प्राप्त हुआ है। उस अनुभव का लाभ उठाते हुए, और विनाशकारी सुनामी के बाद विकसित उन्नत सुरक्षा उपायों को शामिल करते हुए, परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड ने अपनी मंजूरी दी। वाणिज्यिक प्रोटोटाइप आखिरकार परिचालन में है।

तीसरे चरण में पूरी तरह से यूरेनियम-233 से चलने वाले रिएक्टर होंगे, जिनमें और अधिक ईंधन बनाने के लिए फिर से थोरियम ब्लैंकेट होंगे। एक बार जब हम तीसरे चरण में पहुंच जाएंगे, तो हम केवल थोरियम के साथ ऊर्जा उत्पादन जारी रख सकते हैं; तब बहुत कम यूरेनियम या प्लूटोनियम की आवश्यकता होगी। इस चरण के लिए एक परीक्षण रिएक्टर, कामिनी (KAMINI), कल्पक्कम में कई वर्षों से चल रहा है। भारतीय परमाणु वैज्ञानिक पहले से ही तीसरे चरण के डिजाइन और संचालन का तरीका सीख रहे हैं। परीक्षण रिएक्टर ने कल्पक्कम में पहले ही इस थोरियम चक्र के कुछ हिस्सों का प्रदर्शन कर दिया है, जिससे यह अवधारणा सूक्ष्म रूप में सिद्ध हो गई है।

यह उपलब्धि खुशी और चिंता दोनों लाती है। ऐसी जटिल तकनीक में महारत हासिल करना और व्यावसायिक स्तर के ब्रीडर को जीवंत करना वास्तव में एक बड़ी उपलब्धि है। इसके साथ ही, देश परमाणु ऊर्जा में सच्ची आत्मनिर्भरता के करीब है। फिर भी उत्सव के साथ-साथ, एक शांत बेचैनी बनी हुई है, जो कम होने का नाम नहीं ले रही।

भारत लंबे समय से अंतरराष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA) का सदस्य रहा है। लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे परमाणु-हथियार संपन्न देशों ने एक भेदभावपूर्ण शर्त पर जोर दिया है: कि भारत को, ईरान के साथ मिलकर, पूर्ण-क्षेत्र सुरक्षा उपायों (full-scope safeguards) को स्वीकार करना चाहिए, जबकि वे स्वयं ऐसा नहीं करते हैं। सिद्धांत रूप में, भारत ने हाल तक इस असमान अंतरराष्ट्रीय निरीक्षण व्यवस्था को खारिज कर दिया था। फिर भी, खुलेपन की भावना के साथ, भारतीय वैज्ञानिकों ने समय-समय पर परीक्षण ब्रीडर के पचास वर्षों के संचालन से प्राप्त डेटा और वैज्ञानिक शोध पत्र स्वेच्छा से प्रकाशित किए हैं। इन प्रकाशनों के माध्यम से, उन्होंने अप्रत्यक्ष अंतरराष्ट्रीय जांच की अनुमति दी है। यह पारदर्शिता भी संतोष का कारण है।

लेकिन कुछ गंभीर चिंताएं अभी भी बनी हुई हैं। जैसा कि प्रोफेसर टी.आर. गोविंदराजन ने 'द फेडरल' में प्रकाशित एक लेख में विस्तार से बताया है, इसकी टाइमिंग (समय) को लेकर भी सवाल उठ रहे हैं: अब यह दावा किया जा रहा है कि क्रिटिकैलिटी तय समय से लगभग छह महीने पहले ही हासिल कर ली गई है।

इसके अलावा, 1994 में आईएईए (IAEA) के तत्वावधान में, भारत सहित सभी परमाणु-ऊर्जा उत्पादक देश स्वतंत्र, स्वायत्त और संवैधानिक रूप से संरक्षित परमाणु ऊर्जा नियामक निकायों की स्थापना के लिए सहमत हुए थे। कनाडा और फ्रांस जैसे देशों ने तब से ऐसे स्वतंत्र नियामक बना लिए हैं। केवल एक स्वतंत्र निकाय ही सच्ची पारदर्शिता सुनिश्चित कर सकता है और जनता का विश्वास जीत सकता है। भारत में, परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड अभी भी परमाणु ऊर्जा विभाग की एक शाखा के रूप में कार्य कर रहा है, जबकि इसे उसी एजेंसी की निगरानी करनी है।

क्या निगरानी करने वाले (वॉचडॉग) को उसी छत के नीचे रखना उचित है, जिसकी निगरानी की जानी है? एक वास्तविक स्वायत्त और संवैधानिक रूप से गारंटीकृत पर्यवेक्षक की अनुपस्थिति हमारे विवेक को लगातार परेशान करती रहती है।