ब्रह्मास्त्र...

 

@अनुप देवधर

9423946652

युद्ध आणि जागतिक संघर्षाच्या या काळात ऊर्जा सुरक्षेचा प्रश्न अधिकच गंभीर झाला आहे. इराणच्या बुशेहर अणुऊर्जा प्रकल्पावर आणि त्यापूर्वी युक्रेनच्या झापोरिझिया प्रकल्पावर झालेल्या हल्ल्यांमुळे सुरक्षेबद्दल चिंता वाढली आहे. चेर्नोबिलच्या घटनेने हे दाखवून दिले होते की नुकसान झालेला प्रकल्प बॉम्बइतकाच धोकादायक असतो, ज्याचा 30 किमीचा परिसर आजही राहण्यायोग्य नाही. म्हणूनच आपण अणुऊर्जा क्षमता वाढवत असताना, अंतर्गत सुरक्षेचे आणि अणुसुरक्षेचे कठोर नियम पाळणे आवश्यक आहे, आणि सुदैवाने भारत याबाबतीत अत्यंत सतर्क आहे.

 

 

कल्पक्कम हे बंगालच्या उपसागराच्या किनार्‍यावर चेन्नईच्या दक्षिणेला 70 किलोमीटरवर असलेले गाव. भारताचे महत्त्वाचे अणुऊर्जा केंद्र.

 

इथे आपण एक अशी अणुभट्टी (Nuclear Reactor) तयार केली आहे, जी स्वतः वापरते त्यापेक्षा जास्त इंधन तयार करते...

 

या यशामुळे भारत आता जगातील दोन देशांच्या ’हाय-टेक क्लब’मध्ये सामील झाला आहे. रशिया व्यतिरिक्त, कार्यरत फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टर (FBR) असलेला भारत हा आता जगातील एकमेव देश आहे. सर्वांत अभिमानाची गोष्ट म्हणजे कल्पक्कम येथील हा FBR चा नमुना(प्रोटोटाईप) पूर्णपणे स्वदेशी बनावटीचा आहे. जगभरात सध्या 60हून अधिक नवीन अणुभट्ट्यांचे बांधकाम सुरू असून अणू ऊर्जेचा वापर पुन्हा वेगाने वाढत आहे, त्यात भारताची ही झेप लक्षणीय आहे.

 

 

 

प्रोटोटाईप फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टर(Prototype Fast Breeder Reactor)

 

या फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टरनं 22 वर्षांच्या अथक प्रयत्नांनंतर आणि या दरम्यान आलेल्या हजारो अडथळ्यांवर मात करत नुकताच 6 एप्रिलला ऐतिहासिक आणि निर्णायक टप्पा गाठलाय, क्रिटिकॅलिटी (criticality) प्राप्त केली आहे.

भारताने दीर्घकाळ पाहिलेल्या अणुस्वप्नाच्या दिशेने महत्त्वाचे पाऊल आहे.

 

क्रिटिकॅलिटी म्हणजे अणुभट्टीचे काम करणारे हृदय

 

क्रिटिकॅलिटी म्हणजे जेवढे न्यूट्रॉन्स फिजन प्रोसेसमध्ये तयार होतात, तेवढे न्यूट्रॉन्स पुन्हा इंधन म्हणून वापरायला मिळतात. इथे इनपुटमधून जे आउटपुट मिळते तेच पुन्हा इनपुट म्हणून मिळते त्यामुळे पुन्हा पुन्हा बाहेरून(एक्स्टर्नल) इंधन भरायची गरज पडत नाही व सुरू झालेली चेन रिअ‍ॅक्शन कमीत कमी 12 वर्षे टिकते किंवा अव्याहत चालू राहते. म्हणजेच आता ही अणुभट्टी वीज निर्माण करू शकते.

 

एकूण तीन टप्प्यात असणारी ही प्रकिया खूप गुंतागुंतीची आणि प्रॅक्टिकली खूप अवघड होती.

 

यामध्ये पहिल्या टप्प्यात नॅचरल युरेनियम (U-238 आणि थोडा U-235) इंधन म्हणून तर PHWR म्हणजेच Pressurized Heavy Water रिअ‍ॅक्टर म्हणून वापरले जाते. यात फक्त 0.7 टक्के युरेनियमची Fission रिअ‍ॅक्शन होते आणि यातून प्रचंड उष्णता बाहेर पडते. या उष्णतेचं वाफेत रूपांतर करून त्यातून वीज तयार होते. या प्रक्रियेतून 300GW वीज तयार होतेच, पण महत्त्वाचे म्हणजे यातून प्लुटोनियम (PU-239) तयार होतो. रेडिआअ‍ॅक्टिव्ह युरेनियम या दरम्यान क्षीण होतो (U-238)

मग अशी वीज तयार होत असताना बाकी सगळे करायची काय गरज? कारण आपल्या जमिनीत युरेनियम नाही. फक्त एक ते दोन टक्के युरेनियमच्या असलेल्या साठ्यांमुळे हा आपल्यासाठी कायमचा उपाय नव्हता.

 

आपण यशस्वीपणे आपली अणुवापर क्षमता दाखवूनही आपला समावेश अणुइंधन पुरवठा गटात (NSG) केलेला नाही. यामुळे आपल्याला अणुइंधन (युरेनियम) मिळविण्यात प्रचंड अडचणी येतात आणि अन्य राष्ट्रांवर अवलंबून राहावे लागते. पारंपरिक अणुऊर्जा प्रकल्पांना इंधन पुरवण्यासाठी भारताकडे स्वतःचे युरेनियम फारच कमी असल्यामुळे हे फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टर (FBRs) आपल्या ऊर्जा सुरक्षेसाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहेत.

 

पुढचा टप्पा न्यूक्लिअर ब्रिडिंग. पहिल्या टप्प्यात तयार झालेले प्लुटोनियम यात इंधन म्हणून वापरले जाते. यासाठी दैवयोगाने आपल्या जमिनीत प्रचंड प्रमाणात असणारे थोरियम रिक्टर म्हणून वापरले जाते. प्लुटोनियमची Fission रिअ‍ॅक्शन होऊन आता 42,000 GW वीज तयार होते आणि यातल्या थोरियमचे रूपांतर युरेनियममध्ये होते (U-233).

 

म्हणजे एकाच वेळी वीज आणि दोन प्रकारचे इंधन यातून तयार होते. हे म्हणजे दोन लीटर पेट्रोल टाकून गाडी 100 किलोमीटर जाते, आणि सायलेन्सरमधून पाच लीटर पेट्रोल मिळण्यासारखे आहे.

 

 

आपल्याकडे युरेनियम नसले तरी, जगातील सुमारे 40टक्के (किंवा एक चतुर्थांश) थोरियमचे साठे केवळ भारतात आहेत. हे थोरियम अणुभट्टीत इंधन म्हणून वापरता आले तर भारताचे हे साठे पुढील 400 वर्षांसाठी दरवर्षी 500 गिगावॅट वीज निर्माण करू शकतात - जी 2024-25 च्या सर्वोच्च विजेच्या मागणीच्या दुप्पट आहे. जरी भविष्यात आपला वीज वापर प्रति माणशी अमेरिकेएवढा झाला तरी हे साठे आपल्याला किमान 250 वर्षे पुरतील. शिवाय, पारंपरिक अणुऊर्जा प्रकल्पांमधील कचरा इंधन म्हणून वापरून, हे FBRs अणुऊर्जेला आणखी स्वच्छ बनवतात आणि त्यांचा कार्बन फूटप्रिंट नगण्य असतो.

आता पुढे तिसरा टप्प्या आपल्यासाठी गेम चेंजर ठरणार आहे.

 

 

आपल्याकडे असणारा थोरियम (Th-232) आणि दुसर्‍या टप्प्यात तयार झालेला युरेनियम (U-233) यामध्ये इंधन म्हणून वापरले जातात. यासाठी Advanced Heavy Water Reactor (AHWR) वापरावे लागते.

 

 

यात युरेनियमची Fission रिअ‍ॅक्शन होऊन प्रचंड ऊर्जा निर्मिती होतेच; पण थोरियमचे युरेनियममध्ये (U-233) सतत रूपांतर होत राहते.

 

म्हणजे थोडक्यात पेट्रोलचा टँकर चालत चालत पेट्रोलच तयार करतो. यातून वर्षाला 1,55,000 GW एवढी प्रचंड वीजनिर्मिती होते.

जगातील सर्वात वेगाने वाढणारी प्रमुख अर्थव्यवस्था म्हणून भारताला सध्या निर्माण करत असलेल्या ऊर्जेपेक्षा भविष्यात खूप जास्त ऊर्जेची गरज भासेल. 2022 साली आपला प्रति व्यक्ती (Per capita) विजेचा वापर केवळ 1.3megawatt-hoursहोता, तर याच वेळी अमेरिकेत तो 12.702 तर UAE मध्ये 16.390 megawatt-hours होता. एका ढोबळ अंदाजानुसार, गेल्या जुलैमध्ये चीनची सर्वाधिक मागणी भारताच्या सहापट होती. यामुळे आपल्याला कोळसा, वायू, सौर, पवन यांसह अणुऊर्जेची अत्यंत गरज आहे. 2025 मधील 9 गिगावॅटवरून 2047 पर्यंत 100 गिगावॅटपर्यंत अणुऊर्जा क्षमता वाढवण्याचे भारताचे उद्दिष्ट आहे, ज्याला गेल्या वर्षीच्या शांती कायद्यामुळे खाजगी कंपन्यांसाठी अधिक बळकटी मिळेल.

 

 

या दरम्यान लिक्विड सोडियम कूलंट म्हणून वापरले जाते. हे लिक्विड सोडियम वापरणे खूप चॅलेंज आहे; कारण ते हवेत जळते आणि पाण्यासोबत त्याचा स्फोट होतो. पण ऊर्जा सुरक्षेसाठी हा धोका पत्करणे आपल्याला भाग होते, आणि ते आपल्या संशोधकांनी हार न मानता केले...

 

या तंत्रज्ञानात पाश्चात्य राष्ट्रांनी नेहमीच खोडे घातले, पण आपले शास्त्रज्ञ डगमगले नाहीत. मनमोहन सिंग पंतप्रधान असताना भारत-अमेरिका अणुकरारात या FBR ला आंतरराष्ट्रीय देखरेखीखाली आणण्याचा प्रयत्न झाला होता. पण तत्कालीन अणुआयोगाचे अध्यक्ष पद्मभूषण अनिल काकोडकर यांनी ’मी जिवंत असताना अशी मान्यता देऊच शकत नाही’ अशी कणखर भूमिका घेतली, ज्याचा आजच्या यशात सिंहाचा वाटा आहे.

 

तसेच, या अणुभट्टीसाठी विशेष MOX इंधन देण्यास फ्रान्सने नकार दिल्यावर, तत्कालीन तरुण शास्त्रज्ञ सी. गांगुली यांनी याला कार्बाइड इंधनाचा यशस्वी पर्याय दिला. यामुळेच अशा प्रकारच्या भट्टीत कार्बाइड इंधन वापरणारा भारत हा एकमेव देश ठरला आणि या संशोधनामुळेच ते ’Carbide Ganguly'’ म्हणून ओळखले जाऊ लागले.

 

 

4 मार्च 2024 ला आपला देश जेव्हा लोकसभा निवडणुकीच्या मूडमध्ये होता, तेव्हा पंतप्रधान मोदी स्वतः या कल्पक्कमच्या Prototype Fast Breeder Reactor मध्ये इंधन भरण्याच्या प्रक्रियेच्या उद्घाटनाला गेले होते.

 

 

तेलाचे साठे असणार्‍या देशांनी सगळ्या जगाला ऊर्जेसाठी आपल्या तालावर नाचवले. कोळसा आणि तेलापासून वीजनिर्मिती कधीतरी थांबणार आहे आणि त्यातून प्रचंड प्रदूषण होणार आहे, हे माहीत असूनही त्या रस्त्याने सगळ्या जगाला जावे लागले.

न्यूक्लिअर पॉवरपासून ऊर्जानिर्मितीचे प्रयत्न भल्या मोठ्या देशांनी केले. 50 अब्ज डॉलर्सपेक्षा जास्त गुंतवणूक करूनही या फास्ट ब्रिडर रिअ‍ॅक्टरची आव्हाने बघून सगळे मागे फिरले. रशियानंतर आपला देश असा प्रकल्प करणारा दुसरा देश ठरलाय. तेही फक्त 900 दशलक्ष डॉलर्स गुंतवून.

 

मोदींनी ही बातमी स्वतः शेअर करून जगाला सांगितली कारण एकीकडे याच अणुप्रकल्पावरून जग तिसर्‍या महायुद्धाच्या उंबरठ्यावर असताना भारताने जगाला ऊर्जा निर्मितीचा हा आदर्श घालून दिलाय. इराणने आधी ऊर्जा निर्मितीसाठी अणुशक्ती वापरायची आहे असे सांगून युरेनियम एन्रीचमेंट 90 टक्क्यांपर्यंत नेली होती आणि नंतर त्यापासून बाँब बनवायला सुरुवात केली. यातूनच पुढे युद्धाचा बीज पेरले गेले होते. भारत अणुऊर्जा केवळ आणि केवळ वीजनिर्मितीसाठीच करणार आहे हे मोदींनी जगाला सिद्ध करून दाखवले आहे.

 

ही फक्त गोष्ट नाहीये. ही एका महान वैज्ञानिकाच्या प्रतिभेच्या दूरदृष्टीची कहाणी आहे. जगात सगळ्यात जास्त साठे पोटात असलेल्या पण नैसर्गिक रिएक्टिव्ह नसलेल्या थोरियमचा वापर वीज निर्मितीसाठी कसा करता येईल, याची.

 

केरळ, तामिळनाडू आणि ओडिशाच्या समुद्रकिनार्‍याच्या वाळूत युरेनियम आणि थोरियम दिसल्यावर 70 वर्षांपूर्वी ज्या माणसाने स्वयंपूर्ण ऊर्जानिर्मितीचं स्वप्न बघितले, त्याच्या स्वप्नपूर्तीकडे टाकलेले हे पाऊल आहे.

 

डॉ. होमी भाभा. थोरियमपासून वीज तयार करण्याचे तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी त्यांनी 1950पासून प्रयत्न सुरू केले होते.

त्यांच्यापासून सुरू झालेल्या प्रयत्नांना आता मूर्त रूप येते आहे. आत्मनिर्भरतेच्या या प्रयत्नांना हात लागलेल्या सगळ्या वैज्ञानिकांचे खूप खूप अभिनंदन !!