भारत के लिए भविष्य का कोयला बन सकता है, थोरियम

लखनऊ

 11-01-2022 11:21 AM
खनिज

आज दुनियाभर में पारंपरिक ऊर्जा एवं ईंधन के स्रोत निरंतर सिकुड़ते जा रहे हैं। ऐसे में पूरी दुनिया में ऊर्जा के नए और पर्यावरण को हानि न पहुंचाने वाले वैकल्पिक हानिरहित उर्जा स्रोत खोजे जा रहे हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (International Energy Agency) के अनुसार वर्ष 2030 तक भारत में ऊर्जा की मांग और खपत दोगुनी से अधिक हो जाएगी। अतः यह स्पष्ट तौर पर कहा जा सकता है की, आने वाले समय में हमें न केवल अपने ऊर्जा श्रोतों का विस्तार करने की आवश्यकता है, बल्कि हमारे ऊपर अपने कार्बन उत्सर्जन (carbon emission) को कम करने का भारी अंतराष्ट्रीय दबाव भी है। अतः हमें शीघ्र ही ऊर्जा के ऐसे विकल्प को अपनाने की आवश्यकता है, जो न केवल भारत में करोड़ों लोगों की ऊर्जा आवश्यकता को पूरा कर सके, साथ ही पर्यावरण के संदर्भ में भी हानिरहित साबित हो। हालांकि इस क्रम में सौर ऊर्जा और यूरेनियम एक विकल्प हो सकते हैं, लेकिन विशेषज्ञ खासतौर पर भारत में थोरियम (thorium) को ऊर्जा आपूर्ति का एक आदर्शविकल्प मानकर चल रहे हैं।
दरसल थोरियम को आयरन और यूरेनियम (iron and uranium) की भांति प्रकृति का एक बुनियादी तत्व माना जाता है। यूरेनियम की भांति इसके गुण इसे परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया (nuclear chain reaction) को बढ़ावा देने के लिए उपयोग करने की अनुमति देते हैं, जिसकी सहायता से हम बिजली संयंत्र भी चला सकते हैं। थोरियम स्वयं विभाजित नहीं होता, बल्कि, जब यह न्यूट्रॉन (neutron) के संपर्क में आता है, तो यह परमाणु प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरता है, जब तक कि यह अंततः यू -233 (U-233) नामक यूरेनियम के एक समस्थानिक (isotopes) के रूप में नहीं उभरता, जो अगली बार न्यूट्रॉन को अवशोषित करने पर आसानी से विभाजित होता है, और ऊर्जा प्रदान करता। थोरियम का उपयोग करने वाले रिएक्टर को थोरियम-यूरेनियम (Th-U) ईंधन चक्र कहा जाता हैं। मौजूदा या प्रस्तावित परमाणु रिएक्टरों का विशाल बहुमत समृद्ध यूरेनियम (यू-235) या पुनर्संसाधित प्लूटोनियम (Reprocessed Plutonium) (PU-239) को ईंधन के रूप में (यूरेनियम-प्लूटोनियम चक्र में) उपयोग करते हैं, और केवल कुछ मुट्ठी भर लोगों ने ही थोरियम का उपयोग किया है। विदेशी डिजाइन सैद्धांतिक रूप से थोरियम को समायोजित कर सकते हैं। चीन और भारत दोनों के पास थोरियम युक्त खनिजों का पर्याप्त मोजूद भंडार है, किंतु यह यूरेनियम जितना नहीं है। संभव है की यह ऊर्जा स्रोत आने वाले भविष्य में एक बड़ी बात बन जाएगा। थोरियम चक्र विशेष रूप से धीमी-न्यूट्रॉन ब्रीडर रिएक्शन (slow-neutron breeder reaction) की अनुमति देता है। एक पारंपरिक धीमे-न्यूट्रॉन रिएक्टर में ईंधन में अवशोषित प्रति न्यूट्रॉन से अधिक न्यूट्रॉन निकलते हैं। इसका मतलब यह है कि यदि ईंधन को पुन: संसाधित किया जाता है, तो रिएक्टरों को किसी भी अतिरिक्त U-235 को खनन किए बिना प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ावा देने के लिए ईंधन दिया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि पृथ्वी पर परमाणु ईंधन संसाधनों को तेज रिएक्टरों की कुछ जटिलताओं के बिना बढ़ाया जा सकता है। Th-U ईंधन चक्र यूरेनियम -238 को विकिरणित नहीं करता है और इसलिए प्लूटोनियम, अमेरिकियम, क्यूरियम (plutonium, americium, curium) जैसे ट्रांसयूरानिक "transuranics" (यूरेनियम से बड़ा) परमाणु उत्पन्न नहीं करता है। चूँकि ट्रांसयूरानिक्स दीर्घकालिक परमाणु कचरे की प्रमुख स्वास्थ्य चिंता है। इस प्रकार, 10,000+ वर्ष के समय के पैमाने पर Th-U अपशिष्ट तुलनात्मक रूप से कम विषैला होगा।
यूरेनियम की तुलना में थोरियम पृथ्वी की सतह में अधिक प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है, हालांकि आर्थिक रूप से निकालने योग्य थोरियम बनाम यूरेनियम के ज्ञात भंडारों को देखा जाए तो वे दोनों लगभग समान हैं। साथ ही, समुद्र के पानी में पर्याप्त मात्रा में यूरेनियम की तुलना में 86,000 गुना कम थोरियम घुला हुआ पाया जाता है। यदि यह ईंधन चक्र की मुख्यधारा बन जाते हैं, तो यह लाभ अप्रासंगिक होगा! क्योंकि थोरियम और यूरेनियम दोनों ईंधन चक्र हमें हजारों वर्षों तक अच्छी बिजली दे सकते हैं। यूरेनियम और थोरियम के साथ, मुख्य समानता यह है कि दोनों न्यूट्रॉन को अवशोषित कर सकते हैं और विखंडनीय तत्वों में बदल सकते हैं। इसका मतलब है कि थोरियम का इस्तेमाल यूरेनियम की तरह परमाणु रिएक्टरों को ईंधन देने के लिए किया जा सकता है। थोरियम यूरेनियम की तुलना में प्रकृति में अधिक प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, साथ ही यह अपने आप में विखंडनीय नहीं है जिसका अर्थ है कि “जब आवश्यक हो तो प्रतिक्रियाओं को रोका जा सकता है।” यह प्रति टन ऐसे अपशिष्ट उत्पादों का उत्पादन करता है जो कम रेडियोधर्मी होते हैं, और अधिक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं हालांकि थोरियम ईंधन के कुछ नुकसान भी सामने आते हैं। जैसे थोरियम के साथ सबसे बड़ी समस्या यह है कि हमारे पास इसके संचालन के अनुभव की कमी है। थोरियम ईंधन तैयार करना थोड़ा कठिन काम है। थोरियम डाइऑक्साइड पारंपरिक यूरेनियम, डाइऑक्साइड (dioxide) की तुलना में 550 डिग्री अधिक तापमान पर पिघलता है, इसलिए उच्च गुणवत्ता वाले ठोस ईंधन का उत्पादन करने के लिए बहुत अधिक तापमान की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, Th काफी निष्क्रिय है, जिससे इसे रासायनिक रूप से संसाधित करना मुश्किल हो जाता है। विकिरणित थोरियम (irradiated thorium) अल्पावधि के दौरान खतरनाक रूप से रेडियोधर्मी साबित होता है। Th-U चक्र हमेशा कुछ U-232 उत्पन्न करता है, जो Tl-208 में बदल जाता है, जिसमें 2.6 MeV गामा किरण क्षय होता है। इन गामा किरणों को ढालना बहुत कठिन होता है, जिसके लिए पुनर्संसाधन की आवश्यकता होती है।
उन रिएक्टरों के लिए थोरियम आदर्श ईंधन नहीं है, जिन्हें उत्कृष्ट न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था जैसे ब्रीड- एंड-बर्न अवधारणा (braid-and-burn concept) की आवश्यकता होती है। जब थोरियम के व्यावसायीकरण की बात आती है तो दुनिया के ज्ञात थोरियम भंडार के एक चौथाई के साथ भारत सबसे आगे है। विशेष रूप से यूरेनियम संसाधनों की कमी के कारण भारत 2050 तक थोरियम-आधारित रिएक्टरों के माध्यम से अपनी 30% बिजली की मांग को पूरा करने की कल्पना कर रहा है।
2002 में, भारत की परमाणु नियामक एजेंसी (Nuclear Regulatory Agency of India) ने 500-मेगावाट इलेक्ट्रिक प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (Electric Prototype Fast Breeder Reactor) का निर्माण शुरू करने की मंजूरी जारी की थी। भारत के पहले उन्नत भारी पानी रिएक्टर (Advanced Heavy Water Reactor (AHWR) के लिए डिजाइन का काम भी काफी हद तक पूरा हो गया है, जिसमें मुख्य रूप से थोरियम द्वारा संचालित एक रिएक्टर शामिल होगा। वर्तमान में भारत होल्डअप संयंत्र (holdup plant) के लिए उपयुक्त स्थान ढूंढ रहा है, जिससे 300 मेगावाट बिजली पैदा होगी। भारत के बाद चीन थोरियम शक्ति विकसित करने की दृढ़ प्रतिबद्धता वाला दूसरा देश है। भारत निश्चित रूप से थोरियम पर काम कर रहा है, जबकि भारत में 20 यूरेनियम आधारित परमाणु रिएक्टर हैं, जो पहले से ही 4,385 मेगावाट बिजली का उत्पादन कर रहे हैं। साथ ही छह निर्माणाधीन भी हैं,17 की योजना है, और 40 प्रस्तावित हैं। देश को घरेलू ऊर्जा समाधान के रूप में थोरियम में रुचि है, लेकिन हमारा अधिकांश परमाणु धन अभी भी पारंपरिक यूरेनियम की ओर जा रहा है। आनेवाले 25 वर्षों के भीतर, भारत बिजली उत्पादन के लिए अपने परमाणु ऊर्जा के उपयोग को 2.8% से बढ़ाकर 9% करने की योजना बना रहा है, जिससे की भारत अंततः खुद को परमाणु प्रौद्योगिकियों के लिए एक प्रमुख केंद्र के रूप में स्थापित कर सकता है। भारत का थोरियम में निवेश भारत को वह बिजली क्षमता प्रदान करेगा जिसकी हमें सख्त जरूरत है, साथ ही साथ यह वैश्विक ऊर्जा बाजार को सुरक्षित और अधिक कुशल परमाणु ऊर्जा के प्रतिस्पर्धी स्रोत भी प्रदान करेगा।

संदर्भ

https://bit.ly/3qVuCFq
https://bit.ly/3tbsZpH
https://bit.ly/3zINATS
https://bit.ly/3f9zbX4
https://whatisnuclear.com/thorium.html

चित्र संदर्भ   
1. थोरियम इंडेक्स को दर्शाता एक चित्रण (Flickr)
2. इंडियन पॉइंट एनर्जी सेंटर (बुकानन, न्यूयॉर्क, संयुक्त राज्य अमेरिका) (Indian Point Energy Center (Buchanan, New York, USA), दुनिया के पहले थोरियम रिएक्टर को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
3. थोरियम को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
4. थोरियम नाइट्रेट क्रिस्टल केऑप्टिकल माइक्रोग्राफ (micrograph of a thorium nitrate crystal) को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
5. थोरियम रिएक्टर को दर्शाता एक चित्रण (Flickr)



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