महासत्तांना नाही जमले, ते भारताने केले

अमेरिका, फ्रान्स, जपान आदी तंत्रवैज्ञानिक महासत्तांनाही जे जमले नाही, किंवा जमले तरी टिकवता आले नाही, असे एक दुर्मिळ यश भारताच्या संशोधकांनी साध्य केले आहे. सध्या जगात भारताच्या या कामगिरीची चर्चा होत आहे. भारताच्या संशोधकांनी तामिळनाडूच्या कल्पाक्कम येथील अणुवीजभट्टीत ‘थोरियम’ या द्रव्यापासून अणुइंधन निर्माण करण्याचा प्रयोग यशस्वी केला आहे. अणुक्षेत्रात महासत्ता मानल्या गेलेल्या देशांनी आतापर्यंत हे साध्य करण्यासाठी शेकडो कोटी डॉलर्स खर्च केले आहेत. तथापि, त्यांना स्थायी यश प्राप्त झालेले नाही. भारताने मात्र, या ‘फास्ट बीडर रिअॅक्टर’ तंत्रज्ञानाची निर्मिती केली. यामुळे भारत आता आपल्या प्रचंड थोरियम साठ्याचा उपयोग करुन असंख्य वर्षे पुरेल, इतके अणुइंधन निर्माण करु शकणार आहे. अणुइंधन निर्मितीत ‘आत्मनिर्भर’ होण्याच्या दिशेने भारताने टाकलेले हे जोरदार पाऊल असल्याचे मानले जात आहे..

भारताची वीजेची आवश्यकता दिवसेंदिवस प्रचंड प्रमाणात वाढत आहे. कोळशापासून वीज निर्माण करणे हे पर्यावरणाच्या दृष्टीने घातक मानले जाते. अन्य पर्यावरणस्नेही ऊर्जा पर्याय उपलब्ध असले, तरी ते पुरेशा प्रमाणात विकसीत करता येत नसल्याचे भविष्यकाळात वीजेची टंचाई निर्माण होण्याची शक्यता दाट आहे.

ड या संभाव्य समस्येवर मात करण्यासाठी भारताने सौर ऊर्जेसमवेत अणुऊर्जेवरही भर देण्याचे धोरण आखले आहे. 2047 पर्यंत भारत प्रदूषण पसरविणाऱ्या ऊजास्रोतांपासून मुक्ती मिळविणार आहे. हे ध्येय अणुऊर्जेची निर्मिती मोठ्या प्रमाणात वाढविली, तरच साध्य होणार असल्याने या ऊर्जेवर दिला आहे.

ड अणुइंधनापासून वीज निर्माण केली तर विषारी वायू वातावरणात पसरत नाहीत. त्यामुळे ही ऊर्जा ‘स्वच्छ’ मानली जाते. भारताने अणुतंत्रज्ञान विकसीत करण्याचा प्रयत्न अनेक दशकांपासून चालविला आहे. त्यात त्याला यशही मोठे आले आहे. आता अधिक आधुनिक तंत्रज्ञान विकास साधण्याचे आपले ध्येय आहे.

ड अणुपासून वीज निर्मिती करण्यासाठी युरेनियम 233 हे मूलद्रव्य आवश्यक असते. ते शुद्ध करुन आणि विशिष्ट प्रमाणात संपृक्त करुन त्यापासून अणुभट्टीत वीजेची निर्मिती करण्यात येते. अशा अनेक अणुभट्ट्या भारतात सध्या कार्यरत आहेत. तथापि, भारताला युरेनियम आयात करावे लागते, ही मुख्य अडचण आहे.

ड या समस्येवर मात करण्यासाठी भारताने गेली चार दशके प्रयत्न चालविलेले आहेत. भारतात जी आण्विक मूलद्रव्ये मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध आहेत, त्यांचा उपयोग व्यापारी तत्वावर अणुइंधन निर्माण करता यावा, यासाठी भारतात प्रयोग करण्यात येत आहेत. हाच प्रयोग कल्पाक्कमच्या अणुभट्टीत यशस्वी झाला आहे.

थोरियमचा उपयोग शक्य

ड भारतात युरेनियम मोठ्या प्रमाणात सापडत नसले, तरी थोरियम हे आणखी एक किरणोत्सारी मूलद्रव्य प्रचंड प्रमाणात उपलब्ध आहे. जगातील थोरियमच्या साठ्यांपैकी भारतात किमान 50 टक्के ते 60 टक्के इतक्या प्रमाणात हे मूलद्रव्य आहे. त्यामुळे त्याचा उपयोग करता आल्यास भारत या क्षेत्रात आत्मनिर्भर होईल.

ड थोरियम भारतातच मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध असल्याने भारताला कच्च्या मालासाठी अन्य देशांवर अवलंबून राहण्याची आवश्यकता उरणार नाही. पंतप्रधान नरेंद्र मोदी यांच्या पुढाकाराने भारताने तंत्रविज्ञानाच्या शक्य तितक्या क्षेत्रांमध्ये शक्य तितकी आत्मनिर्भरता साध्य करण्याचे धोरण गेली 12 वर्षे चालविले आहे.

फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर

ड किरणोत्सारी मूलद्र   व्यांपासून अणुबाँब निर्माण करणे एकवेळ सोपे आहे पण वीज निर्मिती करणे जटील असते. कारण वीजनिर्मितीसाठी नियंत्रित अणुसाखळी प्रक्रियेची आवश्यकता असते. अणुइंधनाचा स्फोट होऊ लागल्यानंतर तो नियंत्रणात ठेवणे अशक्य असते. त्यामुळे हे तंत्रज्ञान विकसीत करणे आवश्यक असते. ज्या अणुभट्टीत नियंत्रित अणुस्फोट केला जातो, तिला ‘फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर’ म्हणतात.

कल्पाक्कम येथे काय झाले साध्य...

ड कोणत्याही नेहमीच्या किंवा सर्वसामान्य अणुभट्टीत 60 टक्के संपृक्त युरेनियमचा नियंत्रित स्फोट घडवून त्या उष्णतेवर पाण्याची वाफ करुन वीजनिर्मिती केली जाते. जगात अशा अनेक अणुभट्ट्या आहेत. तथापि, थोरियमसारख्या कमी किरणोत्सारी मूलद्रव्यापासून अणुइंधन निर्माण करायचे असेल, तर फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टरची आवश्यकता असते. कल्पाक्कम येथील अणुभट्टीचे अशा फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टरमध्ये रुपांतर करण्यात भारताच्या अणुसंशोधकांना मोठे यश प्राप्त झाले.

ड असे फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर्स निर्माण करण्याचे प्रयत्न जगात अनेकदा झाले आहेत. अमेरिकेसह अनेक बलाढ्या देशांनी ते करुन पाहिले आहेत. तथापि, त्यात त्यांना म्हणावे तसे यश आलेले नाही. व्यापारी तत्वावर अशा रिअॅक्टरची निर्मिती करणे त्यांना जमलेले नाही. तसेच अशा रिअॅक्टरमध्ये जी अणुसाखळी प्रकिया किंवा न्यूक्लिअर चेन रिअॅक्शन घडविली जाते, ती ‘सस्टेन’ करणे जमलेले नाही. त्यामुळे या देशांना मोठी गुंतवणूक करुनही हे प्रयत्न सोडून द्यावे लागले आहेत.

भारत जगातील केवळ दुसरा देश

ड असा फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर निर्माण करणारा भारत हा जगातील केवळ दुसरा देश ठरला आहे. रशियाने हा उपक्रम यापूर्वीच यशस्वी केलेला आहे. रशियात व्यापारी तत्वावर (म्हणजेच मोठ्या प्रमाणात) अशा रिअॅक्टर्सच्या माध्यमातून वीजनिर्मिती केली जाते. आता भारतानेही हे महत्वाचे पाऊल टाकून दाखविले.

कसे संपादन केले यश...

ड भारतात कमी प्रमाणात युरेनियम आणि बऱ्याच अधिक प्रमाणात थोरियम उपलब्ध आहे. थोरियम हे किरणोत्सारी मूलद्रव्य असले तरी त्याची स्फोटशक्ती कमी असते. त्यामुळे त्याच्यापासून वीज निर्मिती करणे शक्य होत नाही. थोरियमची स्फोट क्षमता वाढवायची असेल तर त्यात युरेनियम 233 किंवा प्लुटोनियमसारखी अधिक स्फोटशक्ती असणारी मूलद्रव्ये मिश्रित करतात.

ड कल्पाक्कम येथील अणुभट्टीत अधिक प्रमाणात थोरियम आणि अत्यल्प प्रमाणात युरेनियम यांचे मिश्रण करुन या सामग्रीपासून अणुइंधन निर्मिती करण्यात आली आहे. ही प्रक्रिया अत्यंत जटील असते. या प्रक्रियेत जी चेन रिअॅक्शन निर्माण होते, ती अधिक काळ टिकून रहात नाही. त्यामुळे वीजनिर्मितीसाठी ती उपयुक्त असत नाही. पण हेच ध्येय संशोधकांनी साध्य केल्याने प्रश्न सुटला आहे.

अनेक टप्प्यांची प्रक्रिया

ड थोरियमपासून अणुइंधन निर्माण करायचे असेल, तर प्रथम अणुभट्टी तापविण्याची प्रक्रिया युरेनियमच्या इंधनापासून केली जाते. हा प्रथम टप्पा असतो. त्यानंतर अणुभट्टीत मोठ्या प्रमाणात थोरियम आणि अत्यल्प प्रमाणात युरेनियम असणारे मिश्रण सोडले जाते. हे मिश्रणही टप्प्याटप्प्याने थोरियमचे त्यातील प्रमाण वाढवत भट्टीत सोडले जाते. अशा प्रकारे अणुइंधनाची निर्मिती करण्यात येते.

ड थोरियमची अणुकेंद्रे अल्प प्रमाणात मिसळलेल्या युरेनियमच्या इंधनामुळे ‘सक्रीय’ होतात. त्यामुळे त्यांचीही स्फोट शक्ती वाढते. ती वाढून जवळपास युरेनियमइतकी होऊ शकते. त्यामुळे भट्टीत नियंत्रित उष्णतेचे प्रमाण वाढते आणि सातत्याने वीजनिर्मिती करणे शक्य होते, अशी ही एकंदर प्रक्रिया घडत जाते. या प्रक्रियेतून जी साखळी प्रक्रिया निर्माण होते, ती कायम राखणे महत्वाचे असते.

ड अणुभट्टीत इंधन भरतानाच्या पुढच्या टप्प्यांमध्ये थोरियममुळे निर्माण झालेली साखळी प्रक्रिया प्रदीर्घ काळ धरुन ठेवण्यात संशोधकांना यश आले आहे. यासाठी अणुइंधन भरण्याचे पुढचे टप्पे अचूक प्रमाणात भरावे लागतात. त्यात चूक झाली तर चेन रिअॅक्शन मध्येच थांबण्याची शक्यता असते. तसे झाल्यास उष्णता कमी निर्माण होऊन प्रयोग फसल्याचा अनुभव अमेरिकेसारख्या देशांनाही आला आहे.

ड भारताच्या संशोधकांनीं ही अचूकता योग्य प्रकारे निर्धारित केल्याने त्यांचा प्रयोग यशस्वी ठरला आहे. यासाठी अणुभट्टीतही योग्य ते रचना परिवर्तन करावे लागले आहे. या साऱ्या प्रयत्नांचा संयुक्त परिणाम घडून भारताचा प्रयोग यशस्वी झाला. अर्थातच, भारताला अजूनही पुढचा टप्पा गाठावा लागणार आहे. पण मुख्य समस्या दूर झाल्याने पुढचे टप्पे निश्चित यशस्वी होतील, अशी स्थिती आहे.

ड कल्पाक्कम येथील भारताच्या प्रायोगिक फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टरची रचना स्वदेशनिर्मित आहे. या रिअॅक्टरने आता दुसरा टप्पा यशस्वी केला असून तिसऱ्या टप्प्याकडे वाटचाल होत आहे. हा दुसरा टप्पा सर्वात महत्वाचा होता. त्यात यश आल्याने आता पुढची प्रक्रिया सुलभ आहे. या रिअॅक्टरमध्ये आता स्वयंनियंत्रित (सेल्फ सस्टेनिंग) आण्विक प्रक्रिया सुलभतेने होऊ लागल्याचे दिसून येत आहे.

ड या रिअॅक्टरमध्ये मिश्रित ऑक्साईड इंधन (एमओएक्स) चा उपयोग केला जात असून आता तो जितकी ऊर्जा उपयोगात आणतो, त्यापेक्षा कितीतरी अधिक ऊर्जा निर्माण करु लागला आहे. त्यात कूलंट म्हणून द्रव सोडियमचा उपयोग करण्यात येत आहे. आता त्याच्या ‘लो पॉवर’ परिक्षणांना प्रारंभ झाला असून त्यानंतर तो व्यापारी तत्वावर आणि मोठ्या प्रमाणात वीज निर्मिती करु लागेल.

भारतासाठी हे यश का महत्वाचे...

ड भारताची ऊर्जेची आवश्यकता प्रचंड असली तरी पेट्रोलियम किंवा युरेनियम अत्यल्प प्रमाणात उपलब्ध आहे. त्यामुळे ऊर्जानिर्मितीसंबंधात आपण बऱ्याच मोठ्या प्रमाणात परावलंबी आहोत. हे परावलंबित्व किती त्रासदायक ठरते, याचा अनुभव सध्या मध्यपूर्वेतील युद्धामुळे आपण घेत आहोत. या युद्धाशी आपला काहीही संबंध नसतानाही आपल्याला त्याचा त्रास भोगावा लागत आहे. अणुइंधनाच्या संदर्भात या प्रयोगाने आपण ‘आत्मनिर्भर’ झाल्यास आपली एक बाजू भक्कम होणार आहे.

ड भारतात थोरियमचे साठे मोठ्या प्रमाणात आहेत. या थोरियमचा उपयोग आपल्याला या यशामुळे करता येणार आहे. तसेच या रिअॅक्टरची निर्मितीही भारतातच केली गेल्याने आत्मनिर्भरतेचे हे आणखी एक पाऊल आहे. पुढच्या काळात अशा प्रकारच्या अणुइंधनाची किंवा रिअॅक्टर्सची भारत निर्यातही करु शकतो. हे स्वदेश विकसीत तंत्रज्ञान असल्याने आर्थिकदृष्ट्या त्याला मोठा लाभ भारताला होऊ शकतो. तसेच पर्यावरण स्नेही ऊर्जा पर्याय आपल्या हिताचा आहे.

संशोधकांसंबंधी देशाला अभिमान

जे कार्य बलाढ्या देशांनाही जमलेले नाही, ते भारताने केले याचा अभिमान प्रत्येक भारतीय नागरीकाला असणे आवश्यक आहे. भारताचे संशोधक आणि तंत्रवैज्ञानिक क्षमता आणि प्रतिभा यांच्यात कोणत्याही बलाढ्या देशापेक्षाही पुढे आहेत, हा संदेश या यशामुळे जगाला मिळाला आहे. आजच्या युगात विज्ञान आणि तं‰ज्ञानात प्रगती केल्याशिवाय आर्थिक समृद्धी येणार नाही आणि ती न आल्यास दारिद्र्याही दूर होणार नाही. देशाला जगात ताठ मानेने वावरायचे असेल तर तंत्रज्ञान क्षेत्रात वेगाने प्रगती करणे हाच उपाय आहे, हे यानिमित्ताने पुन्हा सिद्ध झाले असून प्रशासन आणि सर्वसामान्य जनता यांनी हे लक्षात घेणे आवश्यक आहे.

भारताचा त्रिस्तरीय अणुऊर्जा कार्यक्रम

स्तर 1-प्रेशर्ड हेवी वॉटर रिअॅक्टर्स (पीएचडब्ल्यूआर)- या भट्ट्यांमध्ये नैसर्गिक युरेनियमचा उपयोग इंधन म्हणून होत आहे. या इंधनाच्या ज्वलनातून वीज आणि प्लुटोनियम-239 या अणु इंधनाचे उपोत्पादन (बाय प्रॉडक्ट) प्राप्त केले जाते.

स्तर 2- फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर्स (एफबीआर)- प्रथम स्तरातून निर्माण झालेले प्लुटोनियम-239 हे उपोत्पादन या स्तरात इंधन म्हणून उपयोगात आणले जाते. या इंधनाचे मिश्रण थोरियममध्ये करुन युरेनियम-233 या इंधनाची निर्मिती होते.

स्तर 3- थोरियम बेस्ड रिअॅक्टर्स- द्वितीय स्तरातून निर्माण झालेल्या युरेनियम-233 चा उपयोग करुन थेट थोरियमचा उपयोग करत वीजनिर्मिती करणाऱ्या फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर्सची निर्मिती करणे. यामुळे देशातील थोरियमचा उपयोग होणार आहे.

भारताची अणुवीज ध्येये

ड इसवीसन 2047 पर्यंत 100 गीगावॅटस् अणुवीजेचे उत्पादन करणे. यामुळे कोळसा जाळून प्रदूषणाला हानीकारक पद्धतीने निर्माण केली जाणाऱ्या वीजेचे उत्पादन कमीत कमी होईल. यामुळे पर्यावरणाचे मोठ्या प्रमाणात संरक्षण होईल.

ड सध्याची अणुवीजनिर्मिती क्षमता 8.78 गीगावॅटस् इतकी आहे. 2031-2032 पर्यंत ती जवळपास तिप्पट वाढवून 22.38 गीगावॅटस् इतकी करणे. (स्वदेशी भट्ट्यांमधून 700 मेगावॅट तर विदेशी भट्ट्यांमधून 1000 मेगावॅटस्).

ड इसवीसन 2070 पर्यंत प्रदूषण करणाऱ्या वायूंची निर्मिती पूर्णपणे थांबविणे. केवळ अणुवीज आणि इतर पर्यावरणस्नेही मार्गांमधून निर्माण होणाऱ्या वीजेने देशाची वीजेची आवश्यकता भागविणे. ती क्षमता आणि तंत्रज्ञान निर्माण करणे.

अजित दाते