భారతీయ జనతా పార్టీ (BJP)లోకి ఆమ్ ఆద్మీ పార్టీకి (AAP) చెందిన ఏడుగురు రాజ్యసభ ఎంపీలు. ఆప్‌కు గట్టి ఎదురుదెబ్బ.

వార్తల్లో ఎందుకు ఉంది?

• తమిళనాడులోని కల్పాక్కంలో ఉన్న ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (PFBR) క్రిటికాలిటీని సాధించింది. ఇది భారత అణుశక్తి ప్రయాణంలో ఒక పెద్ద మైలురాయి.
• ప్రధాన మంత్రి నరేంద్ర మోదీ దీనిని చారిత్రాత్మక విజయంగా అభివర్ణించారు. ఎందుకంటే అధికారులు ఈ రియాక్టర్‌ను పూర్తిగా స్వదేశీ సాంకేతికతను (indigenous technology) ఉపయోగించి నిర్మించారు. భారతదేశ మూడు-దశల అణుశక్తి కార్యక్రమంలో అధికారికంగా రెండవ దశలోకి అడుగుపెట్టడాన్ని ఇది సూచిస్తుంది.
• ఈ పరిణామం భారతదేశ దీర్ఘకాలిక ఇంధన భద్రతా వ్యూహాన్ని బలోపేతం చేస్తుంది. ఇతర దేశాల శిలాజ ఇంధనాలు (fossil fuels), యురేనియంపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించాలనే లక్ష్యానికి ఇది మద్దతు ఇస్తుంది.
• వాణిజ్య స్థాయిలో (commercial-scale) ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్‌ను నడుపుతున్న ప్రపంచంలోని అతికొద్ది దేశాల జాబితాలో భారతదేశం చేరడం విశేషం.

కల్పాక్కంలో ఏం జరిగింది?

• కల్పాక్కంలో ఉన్న రియాక్టర్‌ను భారతదేశపు ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (PFBR) అంటారు. ఇది తమిళనాడులోని మద్రాస్ అటామిక్ పవర్ స్టేషన్ సమీపంలో ఉంది.
• ఇది 500 మెగావాట్ల సామర్థ్యం ఉన్న సోడియం-కూల్డ్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్. దీనిని భారతీయ నాభికీయ విద్యుత్ నిగమ్ లిమిటెడ్ (BHAVINI) అభివృద్ధి చేసింది.
• ఈ రియాక్టర్ ఇప్పుడు క్రిటికాలిటీ దశకు చేరుకుంది. అంటే ఇది తొలిసారిగా స్వయం-ఆధారిత (self-sustaining) అణు చైన్ రియాక్షన్‌ను విజయవంతంగా ప్రారంభించింది.
• ఇది నిర్మాణ దశ నుంచి పని చేసే దశకు (operational phase) మారడాన్ని సూచిస్తుంది. వాణిజ్యపరంగా విద్యుత్ ఉత్పత్తి ప్రారంభం కావడానికి ముందు చేరుకోవాల్సిన అత్యంత ముఖ్యమైన సాంకేతిక మైలురాళ్లలో ఇది ఒకటి.
• భారతదేశ భవిష్యత్ అణు విస్తరణ, థోరియం వినియోగ వ్యూహంలో PFBR కీలక పాత్ర పోషిస్తుందని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు.

అణు రియాక్టర్‌లో క్రిటికాలిటీ అంటే ఏమిటి?

• అణు రియాక్టర్‌లో చైన్ రియాక్షన్ తనంతట తానుగా కొనసాగే (self-sustaining) స్థితిని క్రిటికాలిటీ అంటారు.
• ఒక అణువు (సాధారణంగా యురేనియం-235 లేదా ప్లూటోనియం-239) విచ్ఛిత్తి (fission) చెందినప్పుడు ఇది జరుగుతుంది. ఈ విచ్ఛిత్తి తగినన్ని న్యూట్రాన్లను విడుదల చేసి, సగటున కచ్చితంగా మరొక విచ్ఛిత్తి చర్యకు కారణమవుతుంది.
• ఇది శక్తిని పెరగకుండా, తరగకుండా స్థిరంగా, నిరంతరంగా విడుదల చేస్తుంది.

క్రిటికాలిటీ రకాలు

1. సబ్‌క్రిటికల్ స్టేట్ (k < 1): ప్రతి విచ్ఛిత్తి సగటున ఒకదాని కంటే తక్కువ విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతుంది. అప్పుడు చైన్ రియాక్షన్ క్రమంగా ఆగిపోతుంది.
2. క్రిటికల్ స్టేట్ (k = 1): ప్రతి విచ్ఛిత్తి కచ్చితంగా మరొక విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతుంది. రియాక్షన్ స్థిరంగా, నియంత్రణలో ఉంటుంది. పవర్ రియాక్టర్ సాధారణంగా పనిచేసే పరిస్థితి ఇదే.
3. సూపర్‌క్రిటికల్ స్టేట్ (k > 1): ప్రతి విచ్ఛిత్తి ఒకటి కంటే ఎక్కువ విచ్ఛిత్తులకు కారణమవుతుంది. రియాక్షన్ వేగంగా పెరుగుతుంది. అప్పుడు ఎక్కువ శక్తి వెలువడుతుంది. రియాక్టర్‌ను ప్రారంభించేటప్పుడు దీనిని జాగ్రత్తగా ఉపయోగిస్తారు. నియంత్రణ లేని సూపర్‌క్రిటికాలిటీ చాలా ప్రమాదకరం.

క్రిటికాలిటీని సాధించడం ఎందుకు ముఖ్యం?

ఒక రియాక్టర్ “క్రిటికాలిటీని సాధించింది” అంటే:

• రియాక్టర్ విజయవంతంగా పనిచేయడం ప్రారంభించింది.
• దానిలో నియంత్రిత అణు విచ్ఛిత్తి జరుగుతోంది.
• విద్యుత్ ఉత్పత్తి కోసం అది వేడిని పుట్టించడం ప్రారంభించగలదు.

అందువల్ల, అణు విద్యుత్ ప్రాజెక్టులో క్రిటికాలిటీని సాధించడం ఒక ప్రధాన మైలురాయిగా నిపుణులు పరిగణిస్తారు.

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (FBR) అంటే ఏమిటి?

• ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (FBR) అనేది ఒక రకమైన అణు రియాక్టర్. ఇది తాను వినియోగించే అణు ఇంధనం (fissile fuel) కంటే ఎక్కువ ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
• చైన్ రియాక్షన్‌ను కొనసాగించడానికి ఇది వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లను ఉపయోగిస్తుంది. యురేనియం-238 లేదా థోరియం-232 లాంటి పదార్థాలను, ప్లూటోనియం-239 లేదా యురేనియం-233 లాంటి అణు ఇంధనంగా ఇది మారుస్తుంది.
• ఈ ప్రక్రియను బ్రీడింగ్ (breeding) అని పిలుస్తారు. అందుకే దీనికి “బ్రీడర్ రియాక్టర్” అని పేరు వచ్చింది.

ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది?

• ఉపయోగించే ఇంధనం: సాధారణంగా ప్లూటోనియం-239, యురేనియం-238 మిశ్రమం.
• ఇక్కడ వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లు అవసరం కాబట్టి ఎలాంటి మోడరేటర్‌ను (moderator) వాడరు.
• వాడే కూలెంట్ (Coolant): సాధారణంగా ద్రవ సోడియంను (liquid sodium) ఉపయోగిస్తారు.
• చుట్టూ ఉండే దుప్పటి లాంటి పదార్థం (fertile material) న్యూట్రాన్లను గ్రహించి కొత్త ఇంధనంగా మారుతుంది.
• ఉదాహరణ: యురేనియం-238 అణువు న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి ప్లూటోనియం-239 గా మారుతుంది. ఈ విధంగా, ఇది శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడంతో పాటు కొత్త ఇంధనాన్ని కూడా సృష్టిస్తుంది.

ప్రధాన లక్షణాలు

• వినియోగించే దానికంటే ఎక్కువ ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
• ఇంధన సామర్థ్యాన్ని (fuel efficiency) మెరుగుపరుస్తుంది.
• సహజ యురేనియంపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• దీర్ఘకాలిక అణుశక్తి భద్రతకు మద్దతు ఇస్తుంది.
• పరిమిత యురేనియం నిల్వలు ఉన్న దేశాలకు ఇది చాలా ముఖ్యం.

FBR మరింత వివరంగా ఎలా పనిచేస్తుంది?

• రియాక్టర్ కోర్ (core) ప్రాంతంలో మిక్స్‌డ్ ఆక్సైడ్ ఫ్యూయల్ (MOX) ను ఉపయోగిస్తారు. ఇది ప్లూటోనియం, యురేనియంల మిశ్రమం.
• ఇంధన కోర్ చుట్టూ యురేనియం-238 తో తయారు చేసిన బ్రీడింగ్ బ్లాంకెట్ ఉంటుంది.
• కోర్ నుంచి వచ్చే వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లు యురేనియం-238 ను తాకినప్పుడు, అది అణు ఇంధనమైన ప్లూటోనియం-239 గా మారుతుంది. ఈ ప్రక్రియనే బ్రీడింగ్ అంటారు.
• దీనిలో ద్రవ సోడియంను కూలెంట్‌గా వాడతారు. ఎందుకంటే ఇది వేడిని సమర్థవంతంగా బదిలీ చేస్తుంది. న్యూట్రాన్ల వేగాన్ని కూడా తగ్గించదు. ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్షన్లకు ఇది చాలా అవసరం.
• ఈ డిజైన్ కారణంగా రియాక్టర్ విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అలాగే భవిష్యత్ అవసరాల కోసం మరింత అణు ఇంధనాన్ని కూడా సృష్టిస్తుంది.

భారతదేశ మూడు-దశల అణుశక్తి కార్యక్రమం

భారతదేశ అణుశక్తి కార్యక్రమాన్ని డాక్టర్ హోమీ జే. భాభా డిజైన్ చేశారు. భారతదేశంలో విస్తారంగా ఉన్న థోరియం నిల్వలను ఉపయోగించి దీర్ఘకాలిక ఇంధన స్వాతంత్ర్యం సాధించడం దీని ప్రధాన లక్ష్యం.

• దశ I – ప్రెజరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లు (PHWRs): ఈ రియాక్టర్లు సహజ యురేనియంను ఇంధనంగా వాడతాయి. ప్లూటోనియం-239 ను ఉప-ఉత్పత్తిగా (by-product) ఇస్తాయి. ఈ ప్లూటోనియం రెండవ దశకు ఇంధనంగా మారుతుంది.
• దశ II – ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు (FBRs): ఈ రియాక్టర్లు ప్లూటోనియం ఆధారిత MOX ఇంధనాన్ని వాడతాయి. విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తూనే మరింత ప్లూటోనియంను సృష్టిస్తాయి. కల్పాక్కంలో PFBR తో భారతదేశం ఇప్పుడు ఈ దశలోనే అడుగుపెట్టింది.
• దశ III – థోరియం ఆధారిత రియాక్టర్లు: ఈ రియాక్టర్లు థోరియం-232 ను వాడి యురేనియం-233 ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. దీనిద్వారా సుదీర్ఘకాలం పాటు సుస్థిరమైన అణు విద్యుత్ ఉత్పత్తి జరుగుతుంది. ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద థోరియం నిల్వలు ఉన్న దేశాల్లో భారతదేశం ఒకటి. కాబట్టి ఇంధన భద్రతకు ఈ దశ చాలా కీలకం.

భారత అణు వ్యూహంలో PFBR పాత్ర

• భారతదేశపు యురేనియం ఆధారిత మొదటి దశకు, థోరియం ఆధారిత మూడవ దశకు మధ్య PFBR ఒక వారధిలా పనిచేస్తుంది.
• ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లను విజయవంతంగా నడపకుండా, భారతదేశం థోరియం ఆధారిత అణుశక్తికి మారలేదు.
• అణు ఇంధన వనరులను పెంచుకోవడానికి, దిగుమతి చేసుకునే యురేనియంపై దీర్ఘకాలికంగా ఆధారపడటాన్ని తగ్గించుకోవడానికి PFBR సహాయపడుతుంది.
• శిలాజ ఇంధనాల వల్ల వెలువడే కార్బన్ ఉద్గారాలు లేకుండా, నిరంతరంగా నమ్మకమైన బేస్-లోడ్ పవర్‌ను (base-load power) ఇది అందిస్తుంది. తద్వారా భారతదేశ స్వచ్ఛమైన ఇంధన లక్ష్యాలకు మద్దతు ఇస్తుంది.
• ఇది PFBR ను కేవలం ఒక రియాక్టర్‌గా కాకుండా, భారతదేశ దీర్ఘకాలిక అణు సార్వభౌమాధికారానికి పునాదిగా మారుస్తుంది.

భావిని (BHAVINI), స్వదేశీ అభివృద్ధి

• అణుశక్తి విభాగం కింద ఉన్న ప్రభుత్వ రంగ సంస్థ భారతీయ నాభికీయ విద్యుత్ నిగమ్ లిమిటెడ్ (BHAVINI) ఈ PFBR ను డిజైన్ చేసి అభివృద్ధి చేసింది.
• వ్యూహాత్మక ఇంధన రంగంలో ఇది భారతదేశపు అత్యంత అధునాతన స్వదేశీ సాంకేతిక విజయాలలో ఒకటి.
• రియాక్టర్ విడిభాగాల తయారీలో 200కి పైగా భారతీయ పరిశ్రమలు సహకరించాయి. ఇది మన బలమైన దేశీయ పారిశ్రామిక సామర్థ్యాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది.
• విదేశీ అణు సాంకేతికతపై ఆధారపడటాన్ని ఇది తగ్గిస్తుంది. భారతదేశంలోనే అత్యున్నత స్థాయి శాస్త్రీయ సామర్థ్యాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఆత్మనిర్భర్ భారత్, వికసిత్ భారత్ లక్ష్యాలకు ఇది మద్దతు ఇస్తుంది.

ఈ విజయానికి ఉన్న ప్రాముఖ్యత

• పరిమితంగా ఉన్న యురేనియం వనరులను సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకోవడానికి వీలు కల్పిస్తూ PFBR భారతదేశ ఇంధన భద్రతను బలోపేతం చేస్తుంది.
• తక్కువ కార్బన్‌తో విద్యుత్ ఉత్పత్తిని విస్తరించడం ద్వారా వాతావరణ లక్ష్యాలకు మద్దతు ఇస్తుంది. శిలాజ ఇంధనాల వాడకాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• వాణిజ్య ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ సామర్థ్యం ఉన్న అత్యంత అధునాతన దేశాల సరసన భారతదేశం చేరింది. ఇప్పటివరకు రష్యా మాత్రమే ఈ స్థాయిలో కార్యాచరణ విజయాన్ని సాధించింది.
• ఈ విజయం శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలు, అధునాతన లోహశాస్త్రం (advanced metallurgy), రియాక్టర్ ఇంజనీరింగ్, వ్యూహాత్మక పారిశ్రామిక అభివృద్ధిని కూడా ప్రోత్సహిస్తుంది.
• దీర్ఘకాలంలో థోరియం ఆధారిత భవిష్యత్తు కోసం భారతదేశ సన్నద్ధతను ఇది మెరుగుపరుస్తుంది.

ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లతో ఉన్న సవాళ్లు

• ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లను నిర్మించడం, నిర్వహించడం సాంకేతికంగా చాలా కష్టం. అలాగే ఇది చాలా ఖరీదైన వ్యవహారం.
• ద్రవ సోడియం కూలెంట్ సమర్థవంతంగా పనిచేసినప్పటికీ, గాలి, నీటితో కలిసినప్పుడు ఇది ప్రమాదకరంగా మారుతుంది. ఇది భద్రతాపరమైన సవాళ్లను సృష్టిస్తుంది.
• గతంలో ప్రపంచవ్యాప్తంగా బ్రీడర్ రియాక్టర్ ప్రాజెక్టులలో నిర్మాణ జాప్యాలు, అంచనాలను మించిన ఖర్చులు చూశాం.
• భద్రత, ఆర్థికపరమైన ఆందోళనల కారణంగా అమెరికా, ఫ్రాన్స్, జపాన్ లాంటి అనేక దేశాలు తమ బ్రీడర్ రియాక్టర్ ప్రోగ్రామ్‌లను తగ్గించాయి లేదా మూసివేశాయి.
• అణు భద్రత, రేడియోధార్మిక వ్యర్థాల నిర్వహణ (radioactive waste management) గురించి ప్రజల్లో ఉన్న ఆందోళనలు కూడా ప్రధాన విధానపరమైన సవాళ్లుగా మిగిలిపోయాయి.
• అందువల్ల, బలమైన నియంత్రణలు, దీర్ఘకాలిక సాంకేతిక ప్రణాళిక ఎంతో అవసరం.

ముందున్న మార్గం

• బ్రీడర్ రియాక్టర్ సామర్థ్యాన్ని మరింత విస్తరించే ముందు, PFBR సురక్షితంగా, స్థిరంగా పనిచేసేలా భారతదేశం నిర్ధారించుకోవాలి.
• బ్రీడర్ రియాక్టర్ల అభివృద్ధితో పాటు స్మాల్ మాడ్యులర్ రియాక్టర్లు (SMRs), అధునాతన అణు సాంకేతికతలపై పెట్టుబడులు కొనసాగించాలి.
• అటామిక్ ఎనర్జీ రెగ్యులేటరీ బోర్డ్ (AERB) కఠినమైన భద్రతా పర్యవేక్షణను కొనసాగించాలి. పారదర్శక నిబంధనల ద్వారా ప్రజల నమ్మకాన్ని కాపాడాలి.
• థోరియం ఇంధన చక్రాలపై (thorium fuel cycles) పరిశోధనలను వేగవంతం చేయాలి. అప్పుడే మూడవ దశకు మారడం ఆచరణాత్మకంగా సాధ్యమవుతుంది.
• వ్యూహాత్మక నియంత్రణను మన చేతుల్లో ఉంచుకుంటూనే, తయారీ, అణు సరఫరా వ్యవస్థలలో ప్రైవేట్ రంగ భాగస్వామ్యాన్ని జాగ్రత్తగా పెంచాలి.
• సుస్థిరమైన వృద్ధి కోసం అణు శాస్త్రం, ఇంజనీరింగ్, నైపుణ్యం కలిగిన మానవ వనరుల దేశీయ వ్యవస్థ చాలా అవసరం.

ముగింపు

కల్పాక్కం ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ క్రిటికాలిటీ దశకు చేరుకోవడం కేవలం శాస్త్రీయ మైలురాయి మాత్రమే కాదు. ఇది భారతదేశ ఇంధన భవిష్యత్తులో వ్యూహాత్మక మలుపు. స్వయం సమృద్ధి కలిగిన అణు సాంకేతికత దిశగా భారతదేశం సాధించిన ప్రగతిని ఇది నిర్ధారిస్తుంది. థోరియం ఆధారిత దీర్ఘకాలిక ఇంధన లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి దేశాన్ని మరింత దగ్గరకు చేరుస్తుంది. భారతదేశం స్వచ్ఛమైన వృద్ధి, గొప్ప వ్యూహాత్మక స్వయంప్రతిపత్తి దిశగా పయనిస్తున్నప్పుడు, పౌర అణుశక్తి కార్యక్రమంలో PFBR విజయం ఒక ప్రధాన స్తంభంగా నిలుస్తుంది. ఇది మన శాస్త్రవేత్తల సాంకేతికతపై ఉన్న నమ్మకాన్ని, జాతీయ ఇంధన భద్రతను ప్రతిబింబిస్తుంది.