వార్తల్లో ఎందుకు ఉంది?
అణు ఇంధన కేంద్రాన్ని (nuclear fuel cycle) పూర్తి చేయడానికి భారత అణుశక్తి శాఖ (Department of Atomic Energy) అధునాతన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలను అన్వేషించడం కొనసాగిస్తోంది. వీటిలో పైరోప్రాసెసింగ్ (pyroprocessing) అనే విధానం ప్రధానమైనది. ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లలో (fast breeder reactors) ఉపయోగించిన ఇంధనాన్ని రీసైకిల్ (reprocess) చేసే సామర్థ్యం దీనికి ఉండటం విశేషం. అమెరికాలోని ఆర్గోన్ నేషనల్ లాబొరేటరీలో (Argonne National Laboratory) జరిగిన పరిశోధనలు, భారతదేశ మూడు-దశల అణు కార్యక్రమానికి (three-stage nuclear programme) ఇది ఎంతవరకు ఉపయోగపడుతుందనే అంతర్జాతీయ నివేదికల నేపథ్యంలో ఈ అంశం ప్రాధాన్యత సంతరించుకుంది.
నేపథ్యం
సాంప్రదాయక రీప్రాసెసింగ్ (traditional reprocessing) పద్ధతిలో ఉపయోగించిన యురేనియం ఇంధనాన్ని ఆమ్లంలో కరిగించి, సాల్వెంట్ ఎక్స్ట్రాక్షన్ (solvent extraction) విధానం ద్వారా ప్లూటోనియం, యురేనియాలను వేరు చేస్తారు. దీనికి భిన్నంగా, పైరోప్రాసెసింగ్ అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రతల (high temperatures) వద్ద జరిగే ఒక ఎలక్ట్రోమెటలర్జికల్ ప్రక్రియ (electrometallurgical technique). ముందుగా ఉపయోగించిన ఆక్సైడ్ ఇంధనాన్ని సుమారు 650°C వద్ద కరిగించిన లిథియం క్లోరైడ్లో ఉంచి లోహంగా (metal) మారుస్తారు. తర్వాత ఈ లోహపు ఇంధనాన్ని ఎలక్ట్రో-రిఫైనింగ్ సెల్లో (electro-refining cell) ఉంచి, కరెంట్ని పంపిస్తారు. అప్పుడు యురేనియం, ట్రాన్స్యురేనిక్ మూలకాలు (transuranic elements) క్యాథోడ్పైకి చేరుకుంటాయి, అయితే ఫిషన్ ఉత్పత్తులు (fission products) ఉప్పులోనే ఉండిపోతాయి. చివరగా, యురేనియం, యాక్టినైడ్లను (actinides) కలిపి ఫాస్ట్ రియాక్టర్ల కోసం కొత్త మెటాలిక్ ఇంధనాన్ని (metallic fuel) తయారు చేస్తారు.
ఇది ఎందుకు ముఖ్యం?
- చిన్న ప్లాంట్లు: పైరోప్రాసెసింగ్ ప్లాంట్లలో పెద్ద ఎత్తున ద్రవ వ్యర్థాలకు బదులుగా లోహాలను ఉపయోగిస్తారు కాబట్టి ఇవి చాలా కాంపాక్ట్గా (compact) ఉంటాయి. కరిగిన లవణాలు (molten salts), అధిక ఉష్ణోగ్రతల వల్ల ప్రతిచర్యలు వేగంగా జరుగుతాయి, ఎక్కువ ఆమ్లాల అవసరం కూడా ఉండదు.
- ప్రోలిఫరేషన్ రెసిస్టెన్స్ (Proliferation resistance): రీసైకిల్ చేసిన ఇంధనం అనేది యురేనియం, ప్లూటోనియం, మైనర్ యాక్టినైడ్ల మిశ్రమం. ఇది రేడియోధార్మికతను (self-radiating) కలిగి ఉండటమే కాకుండా విషపూరితమైనది కాబట్టి ఆయుధాల తయారీకి, ఇతర అవసరాలకు దీనిని ఉపయోగించడం సాధ్యం కాదు.
- ఫాస్ట్ రియాక్టర్ల అనుకూలత: భారతదేశం యొక్క 500-మెగావాట్ల ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (PFBR) మిక్స్డ్ ఆక్సైడ్ ఇంధనాన్ని (mixed oxide fuel) ఉపయోగిస్తుంది. ఇది వినియోగించే దానికంటే ఎక్కువ ప్లూటోనియంను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. పైరోప్రాసెసింగ్ ద్వారా ఈ ఇంధనాన్ని రీసైకిల్ చేయడం ద్వారా మూడు-దశల అణు కార్యక్రమం (three-stage nuclear programme) యొక్క రెండవ దశకు మద్దతు లభిస్తుంది.
- వ్యర్థాల తగ్గింపు: ఫిషన్ ఉత్పత్తుల నుండి ఎక్కువ కాలం ఉండే యాక్టినైడ్లను (long-lived actinides) వేరు చేయడం ద్వారా ఈ సాంకేతికత భౌగోళిక పారవేసేందుకు (geological disposal) అవసరమైన అధిక-స్థాయి వ్యర్థాల (high-level waste) పరిమాణాన్ని, దాని రేడియో టాక్సిసిటీని (radiotoxicity) తగ్గిస్తుంది.
- అభివృద్ధి దశ: పైరోప్రాసెసింగ్ ఇంకా పరిశోధన దశలోనే ఉంది. 1990లలో తమ ఇంటెగ్రల్ ఫాస్ట్ రియాక్టర్ ప్రాజెక్ట్ (integral fast reactor project) కోసం ఆర్గోన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ దీన్ని అభివృద్ధి చేసింది. దక్షిణ కొరియా, జపాన్ దేశాలు పైలట్ ప్లాంట్లను ఏర్పాటు చేస్తున్నాయి. భారతదేశంలోని భాభా అటామిక్ రీసెర్చ్ సెంటర్ (Bhabha Atomic Research Centre) కూడా భారతీయ ఇంధనాలకు సరిపోయేలా ఈ ప్రక్రియను మార్చడానికి ప్రయోగాలు చేస్తోంది.
ముగింపు
అణు ఇంధన కేంద్రాన్ని పూర్తి చేయడానికి, భారతదేశ ఫాస్ట్ రియాక్టర్ లక్ష్యాలకు మద్దతు ఇవ్వడానికి పైరోప్రాసెసింగ్ ఒక ఆశాజనకమైన మార్గం. అయితే, అధిక ఉష్ణోగ్రతలు, కరిగిన లవణాలు (reactive molten salts) ఉండటం వల్ల ఈ సాంకేతికతకు కఠినమైన భద్రతా చర్యలు (stringent safety measures) అవసరం. దీన్ని వాణిజ్యపరంగా అమలు (commercial deployment) చేయడానికి ముందు నిరంతర పరిశోధన, అంతర్జాతీయ సహకారం, నియంత్రణ పర్యవేక్షణ (regulatory oversight) తప్పనిసరి.