వెలుగు ఓపెన్ పేజీ.. అణు విద్యుత్ రంగంలో.. భారత్ కీలక విజయం

భారతదేశం తన అణుశక్తి  కార్యక్రమంలో  ఒక ప్రధాన మైలురాయిని  చేరుకుంది.  తమిళనాడులోని  కల్పక్కంలో  స్వదేశీ పరిజ్ఞానంతో  రూపొందించి, నిర్మించిన  ప్రోటోటైప్  ఫాస్ట్  బ్రీడర్  రియాక్టర్ (పీఎఫ్​బీఆర్), 2026  ఏప్రిల్ 6న విజయవంతంగా  తన మొదటి  క్రిటికాలిటీని  సాధించింది.  ఈ ఘనతతో  భారత అణు కార్యక్రమానికి పితామహుడిగా పరిగణించే  డాక్టర్ హోమీ జహంగీర్ బాబా 1954లో  ప్రతిపాదించిన మూడు దశల అణు విద్యుత్  కార్యక్రమంలో  కీలకమైన రెండోదశలోకి అధికారికంగా భారతదేశం ప్రవేశించింది.

ఈ రియాక్టర్  పూర్తిస్థాయిలో కార్యకలాపాలు ప్రారంభించిన అనంతరం, వాణిజ్య స్థాయి  ‘ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్’ ను  నిర్వహించే సామర్థ్యం కలిగిన  దేశాలలో  రష్యా తర్వాత  ప్రపంచంలోనే  రెండో దేశంగా  భారతదేశం  నిలుస్తుంది.  కల్పక్కం అణు సముదాయంలో  పీఎఫ్​బీఆర్,  500 మెగావాట్ ఎలక్ట్రికల్ (MWe )  రియాక్టర్ ను  భారతీయ నాభికీయ విద్యుత్  నిగమ్  లిమిటెడ్  (భావిని) నిర్మించినది.

‘క్రిటికాలిటీ’ అంటే ఏమిటి ?

అణుశక్తి ‘కేంద్రక విచ్ఛిత్తి’ చర్య ద్వారా తయారు అవుతుంది.  కేంద్రక విచ్ఛిత్తి  చర్యలో యురేనియం వంటి రేడియో ధార్మిక భారమూలకాన్ని వేగంగా  
ప్రయాణించే ఒక న్యూట్రాన్ ఢీకొన్నపుడు ఆ భారమూలక  కేంద్రకం విచ్ఛినం చెంది  రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సంఖ్యలో,  తక్కువ భారంగల  మూలకాలను ఏర్పరిచి అమితమైన ఉష్ణశక్తిని,  2 లేదా 3 న్యూట్రాన్లను  విడుదల  చేస్తుంది.  ఈ  న్యూట్రాన్లు ఇతర యురేనియం మూలక  కేంద్రకాలను ఢీకొన్నప్పుడు  మళ్లీ  కేంద్రక విచ్ఛిత్తి  జరిగి  ఇంకా  ఎక్కువ సంఖ్యలో  న్యూట్రాన్లు  ఉత్పత్తి అవుతాయి.  

ఈ విధంగా  న్యూట్రాన్ల సంఖ్య  క్రమంగా  పెరుగుతూ  కేంద్రక విచ్ఛిత్తి చర్య నిరంతరాయంగా  కొనసాగుతుంది. ఈవిధంగా చర్య నిరంతరాయంగా  కొనసాగటాన్ని ‘శృంఖల చర్య’ అంటారు.  న్యూట్రాన్ల సంఖ్య  తక్కువైతే  కేంద్రక విచ్ఛిత్తి  కొనసాగదు.  అదేవిధంగా  న్యూట్రాన్ల సంఖ్య  ఎక్కువైతే చర్య  నియంత్రణ  తప్పుతుంది.  ప్రమాదాలు జరుగుతాయి.   అందువల్ల అణు రియాక్టర్‌‌లో  న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను  ఎల్లప్పుడూ స్థిరంగా ఉంచాలి.  ఈ స్థితినే ‘క్రిటికాలిటీ’  అంటారు. 

క్లోజ్డ్ న్యూక్లియర్ ఫ్యూయల్ సైకిల్

సాధారణ  న్యూక్లియర్  రియాక్టర్లలో కేంద్రక విచ్ఛిత్తి  జరిగిన తర్వాత,  శక్తి విడుదలతోపాటు వినియోగించిన  ఇంధనం ‘అణువ్యయ ఇంధనం’గా మారుతుంది. ఈ అణువ్యయ ఇంధనం అత్యంత  ప్రమాదకర  రేడియో ధార్మిక పదార్థాలను కలిగి ఉండి,  హానికరమైన రేడియో ధార్మిక  కిరణాలను  వెదజల్లుతూ ఉంటుంది.  వీటి రేడియో ధార్మికత  పూర్తిగా తగ్గి సురక్షిత స్థాయికి చేరుకోవడానికి వేల సంవత్సరాలు సాధారణంగా 1,000 నుంచి 10,000 సంవత్సరాలు లేదా  అంతకంటే ఎక్కువ పట్టవచ్చు.   భారతదేశం మాత్రం అణువ్యయ ఇంధనాన్ని వృధాగా  డిస్పోజ్  చేయకుండా  దానిని రీప్రాసెస్  లేక  రీసైకిల్  చేయటానికి,   భారతదేశంలోని పరిమిత యురేనియం వనరులను సమర్థవంతంగా వినియోగించుకోవడానికి, సమృద్ధిగా ఉన్న థోరియంను  ఉపయోగించుకోవడానికి వీలుగా 'క్లోజ్డ్ న్యూక్లియర్ ఫ్యూయల్ సైకిల్' ఆధారంగా మూడు దశల అణు విద్యుత్ కార్యక్రమాన్ని రూపొందించింది. 

భారతదేశ మూడు దశల అణు విద్యుత్ 

దశ 1: ప్రెషరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లు ప్రెషరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్ల (PHWRs)లో  ప్రకృతిసిద్ధంగా దొరికే  సహజ  యురేనియం  ఇంధనంగా  వినియోగిస్తారు.  ఈ రియాక్టర్ల  నుంచి వెలువడే  వినియోగించిన ఇంధనం నుంచి  ప్లూటోనియం  ఉత్పత్తి అవుతుంది.  ఈ  దశలో ఉత్పత్తి ఆయిన  ప్లూటోనియం  తదుపరి  దశ-2కు  ప్రధాన  ముడి పదార్థంగా  ఉపయోగపడుతుంది. సహజ యురేనియం...  యురేనియం-238 (సుమారు 99.3%), యురేనియం-235 (సుమారు 0.7%)లను కలిగి ఉంటుంది. ఈ దశ  ఫలితం.. విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేయడం,  ఫ్లూటోనియం ఉత్పత్తి చేయడం.

దశ 2:  ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు 

తమిళనాడులోని  కల్పక్కం వద్ద ఉన్న  ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్  రియాక్టర్ ( PFBR) ద్వారా  భారతదేశం  ‘దశ 2’ లోనికి  ప్రవేశించింది.  ‘ప్రోటోటైప్’ అంటే 
ప్రయోగాత్మక నమూనా. ‘ఫాస్ట్’ అంటే వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లను ఉపయోగించేది.  ‘బ్రీడర్’ అనగా ‘పెంచేది’,  అంటే వాడే  ఇంధనం కంటే  ఎక్కువ  
ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.  ‘రియాక్టర్’ అంటే అణు శృంఖల  చర్యను  నియంత్రణలో ఉంచి అణుశక్తిని ఉత్పత్తి చేసే పరికరం. దశ 1 నుంచి లభించిన  
ప్లూటోనియంను  సహజ  యురేనియంతో  కలిపి మిక్స్ డ్  ఆక్సైడ్ (ఎంఓఎక్స్)ను  తయారుచేస్తారు. దీనిని  ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్  రియాక్టర్లో  ఇంధనంగా వాడతారు. ఈ దశ  ఫలితం.. వినియోగించినదానికంటే ఎక్కువ  ప్లూటోనియం ఉత్పత్తి అవుతుంది.  ఈ ప్రక్రియను  ‘బ్రీడింగ్’ అంటారు.  థోరియం  బ్లాంకెట్లను  ఉపయోగించి థోరియం నుంచి  తదుపరి  మూడోదశకు  అవసరమయ్యే  యురేనియం-233 ఉత్పత్తి  ఈ దశలోనే  ప్రారంభమవుతుంది.

దశ 3:  థోరియం ఆధారిత రియాక్టర్లు

ఈ దశలో  ఇంతకుముందు  2వ దశలో  ఉత్పత్తి అయిన యురేనియం- 233 డ్రైవర్ ఇంధనంగా పనిచేసి,   థోరియంను  యురేనియం -233గా  మార్చుతుంది.   కొత్త  ఇంధన ఉత్పత్తి   ప్రక్రియను ప్రారంభించి,  కొనసాగించే ఇంధనాన్నే  డ్రైవర్ ఇంధనం అంటారు.  భారతదేశంలో యురేనియం నిల్వలు ప్రపంచ మొత్తం  నిల్వలలో  సుమారు 1–2% మాత్రమే ఉన్నాయి.  కానీ,  థోరియం నిల్వలు చాలా ఎక్కువగా  ప్రపంచ నిల్వలలో  సుమారు 25% వరకు భారతదేశంలోనే ఉన్నాయి. 

 కానీ,  థోరియం  తనంతట తాను  అణుశృంఖల చర్యను  ప్రారంభించలేదు లేదా కొనసాగించలేదు.   థోరియం నుంచి  నేరుగా అణుశక్తిని  పొందడం  సాధ్యం కాదు.  అందువలన  భారతదేశం మూడో దశలో  థోరియంను   యురేనియం-233గా  మార్చివేసి యురేనియం- 233 నుంచి  అణుశక్తి  పొందాలని  లక్యంగా  పెట్టుకుంది.  యురేనియం-233 ప్రకృతిసిద్ధంగా దొరకదు.  ఒక  న్యూట్రాన్​ను   గ్రహించటం  ద్వారా థోరియం-232 అనేది  యురేనియం-233గా  మారుతుంది.  

ఈ దశ  ఫలితం.. థోరియంను  యురేనియం- 233గా  మార్చివేసి   కొన్ని వందల సంవత్సరాలపాటు  అణు విద్యుత్​ను  ఉత్పత్తి చేయటం.  భారతదేశం పర్యావరణ అనుకూలమైన క్లీన్​ ఎనర్జీ సాధనలో ఇది ఒక కీలక ముందడుగు.  తక్కువ  కార్బన్ ఉద్గారాలతో  విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేయాలనే దేశ నిబద్ధతను  ఇది  స్పష్టంగా  ప్రతిబింబిస్తుంది.  

- డా. శ్రీధరాల రాము, ఫ్యాకల్టీ అఫ్ కెమిస్ట్రీ అండ్ ఎన్విరాన్మెంటల్ సైన్సెస్
ఓపెన్​ పేజీకి వ్యాసాలు, లెటర్లు పంపాల్సిన మెయిల్​ ఐడీ
openpage@v6velugu.com
రచయితలు ‘వెలుగు’ కు మాత్రమే పంపుతున్నామని 
హామీ తప్పనిసరి రాయాలి. స్వీయ రచన అయి ఉండాలి.
రచన 700 పదాలకు మించరాదు.