திண்ணை

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

---

பாரத வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளுக்கு எதிர்ப்பு !

2001 ஏப்ரல் 25 ஆம் தேதி ‘ஹிந்து ‘ நாளிதழில், அமெரிக்க மேரிலாந்து சூழ் மண்டலச் சக்தி நிலை ஆராய்ச்சிக் கூடத்தின் அதிபதி, அர்ஜுன் மக்கிஜானி [Arjun Makhijani] என்பவர் பாரதத்தில் தலைதூக்கி வளர்ந்து வரும் அணுசக்தித் துறையகத்தின் இரண்டாவது கட்ட ‘வேகப் பெருக்கி அணு உலைத் ‘ திட்டங்களை வலுவாகத் தாக்கி எழுதி யிருந்தார்! சமீபத்தில் அங்கீகரிக்கப் பட்டு டிசைன் வேலைகள் நிகழ்ந்து வரும் 500 மெகாவாட் வேகப் பெருக்கி மின்சார அணு உலை, இந்தியா செய்யும் மாபெரும் தவறு என்றும் அழுத்தமாக அறிவித்திருந்தார்! வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளை எதிர்த்துப் பறை சாற்றியவர் அர்ஜுன் ஒருவர் மட்டும் அன்று! பாரதத்தின் பாதுகாப்பு அமைச்சருக்கு முன்னாள் விஞ்ஞான ஆலோசகராகப் [Science Adviser to the Defence Minister] பணி ஆற்றிய டி.எஸ். சுப்ரமணியன், வி.எஸ். அருணாசலம் ஆகியோர் இருவரும், ஏராளமான நிதியையும் காலத்தையும் விழுங்கும் மாபெரும் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளை நிறுவ முயல்வது இமாலயத் தவறாகும் என்று பம்பாய் அணுசக்தித் துறையகத்துக்கு [Dept of Atomic Energy] ஆணித்தரமாக எழுதினார்கள்!

அந்த வீண் முயற்சிகளைக் கைவிட்டுப் பாரதத்தில் கிடைக்கும் அணுஎருவையும் [Indigenous Uranium], இறக்குமதி அணுஎருவையும் [Imported Enriched Uranium] பயன்படுத்தி அநேக அழுத்தக் கனநீர் அணு உலைகள் [Pressurised Heavy Water Reactors (PHWR)], அழுத்த எளிய நீர் அணு உலைகள் [Pressurised Light Water Reactors (PWR)] பலவற்றை நிறுவனம் செய்யும்படி வற்புறுத்தி யிருந்தார்கள்!

உலக வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளுக்கு நேர்ந்த கதி!

உலக நாடுகள் கடந்த 50 ஆண்டுகளாக 20 பில்லியன் டாலரைச் [2000 நாணய மதிப்பு] செய்து, 100 மெகாவாட் [100 MWt] ஆற்றலுக்கு மேலான 11 வேகப் பெருக்கி அணு நிலையங்களை நிறுவி ஆராய்ந்து வந்துள்ளன! அவற்றில் ஏறக் குறைய எல்லா நாடுகளும் அணு உலையில் அபாயங்களும், பிரச்சனைகளும் மிகுந்து ஒவ்வொன்றாய் அவற்றை நிறுத்தி மூடி வருகின்றன! 1985 இல் ஜெர்மனி கட்டிய SNR-300 என்னும் 300 MWe வேகப் பெருக்கியைச் செம்மைப் படுத்த நிதி இல்லாமை யால் 1991 இல் நிறுத்தப் பட்டு மூடப்பட்து! அடுத்துக் கட்டிய ஜெர்மன் வேகப் பெருக்கி KNK-II வெடித்து விடும் என்ற அச்சம் ஆரம்பித்திலே எழுந்ததால், அதுவும் இயங்காமலே மூடப் பட்டது! அணு உலை வெப்பத்தைக் கடத்தும் நீரைப் போல் இல்லாது, சோடியத் திரவ வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் ‘பூரணத் தொடரியக்கம் ‘ [Accidental Criticality] திடாரென நேர்ந்து, எதிர்பாராது வெடிப்பு விபத்து விளைய வாய்ப்புக்கள் உள்ளன! எஞ்சிய பத்து அணு உலைகளில் மற்றும் ஆறு வேகப் பெருக்கிகள் நிறுத்தம் ஆகிவிட்டன!

ஜப்பானில் 1994 இல் பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கிய 300 MWe மஞ்சு [Monju] வேகப் பெருக்கி அணு உலையில், துவிதத் தணிப்புச் சோடிய திரவத்தில் [Secondary Loop Sodium Coolant] தீப்பற்றி, செப்பணிட முடியாது, அதுவும் 1995 டிசம்பரில் மூடப் பட்டது! ரஷ்யாவின் காஸக்ஸ்தானில் நிறுவப்பட்ட 350 MWe ஆற்றல் கொண்ட BN-350 வேகப் பெருக்கியும் நிறுத்தப் பட்டுச் சாதனங்கள் யாவும் நீக்கப் பட்டன! 1985 இல் கட்டப் பட்ட பிரான்ஸின் பிரசித்துப் பெற்ற, 1200 MWe ஆற்றல் மிகுந்த உலகிலே மிகப் பெரிய ஃபீனிக்ஸ் [Super Phenix] வேகப் பெருக்கி அணு உலையும் 1998 இல் மூடப் பட்டது! 1974 இல் கட்டிய பிரிட்டனின் PFR வேகப் பெருக்கியின் நீராவி ஜனனியில் பிரச்சனை நேர்ந்து, 1980 முடிவில் மூடப்பட்டது! மிச்சிகன் டெட்ராய்டில் 1963 இல் இயங்கத் துவங்கிய 300 MWt ஆற்றல் கொண்ட அமெரிக்காவின் வாணிபத்துறை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [Commercial Fast Reactor] ‘என்ரிகோ ஃபெர்மி ‘, பிரச்சனைகள் மிகுந்து, நிதி செலவாகி லாப மில்லாது 1972 இல் மூடப்பட்டது! இவ்விதம் உலகெங்கும் பேரளவு வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் ஏறக்குறைய எல்லாம் மூடப் பட்டபின், ஆராய்ச்சி நடத்த மட்டும் சிற்றளவு வெப்ப ஆற்றல் கொண்ட [20-60 MWt] வேகப் பெருக்கிகள் இயங்கி வருகின்றன!

பாரத வேகப் பெருக்கி அணு உலையிலிருந்து மின்சக்தி!

1997 ஜலை 11 ஆம் தேதி சென்னைக் கல்பாக்கத்தில் உள்ள முதல் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [Fast Breeder Test Reactor, FBTR] புளுடோனியம்239 எருவைப் பயன்படுத்தி மின்சக்தியைப் பரிமாறிப் பாரதம் டாக்டர் ஹோமி பாபாவின் இரண்டாம் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்தித் திட்டத்தை நிலைநாட்டியது! 1985 ஆம் ஆண்டு முதல் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலைப் ‘பூரணத் தொடரியக்கம் ‘ [Criticality] அடைந்து ஆரம்ப மானது ஏற்கனவே உலகுக்கு அறிவிக்கப் பட்டது. உலகத்திலே மூன்றில் ஒரு பங்கு ஏராளமான தோரியம்232 பாரத நாட்டிலே கிடைப்பது ஒரு வரப் பிரசாதம். இயற்கை யுரேனியச் சேமிப்புத் தீர்ந்தவுடன் பாரதம் தோரியத்தை, யுரேனியம்233 பிளவு அணு எருவாக மாற்றி, மூன்றாம் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்திக்குப் பாதை விரித்தது!

பாரதத்தின் அணுவியல் துறையின் பிதா எனப்படும் ஹோமி பாபா அணுமின் சக்தி ஆக்கத்திற்குத் தனது ‘மூவரங்கு முனைவுத் திட்டத்தை’ [Three-stage Approach Program] வகுத்து முதல் அரங்குக்கு அடித்தள மிட்டவர். அத்திட்டப்படி இந்தியாவில் முதற் கட்டத்தில் இயற்கை யுரேனியம், அழுத்த கனநீர் அணு உலைகள் [CANDU Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR)] அமைக்கப்படும்.

இரண்டாம் கட்டத்தில் முதற்படி அணு உலைகளில் கிடைக்கும் கிளை விளைவான புளுடோனியம்239 பிளவு எருவையும், இயற்கை யுரேனியம்238 செழிப்பு உலோகத்தையும் உபயோகித்து, வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் அமைக்கப்படும். அவை ஈன்றும் புதிய புளுடோனியம்239 பிளவு எருவையும், தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தையும் வேகப் பெருக்கிகளில் வைத்து, புதிய எரு யுரேனியம்233 தயாரிக்கப் படும்! மூன்றாம் கட்டத்தில் யுரேனியம்233, தோரியம்232 இரண்டும் பயன்பட்டு அணு மின்சக்தியும், தொடர்ந்து யுரேனியம்233 அணு எருவும் உற்பத்தியாகும்!

சோதனை அணு உலை 40 MWt [Mega Watt thermal] வெப்ப சக்தித் திறம் கொண்டது. ‘ஊருணி ‘ போன்ற அணு உலையின் [Pool Type Reactor] வெப்ப சக்தியைக் கடத்த பிரதம தணிப்புத் திரவமும், துவித தணிப்புத் திரவமும் சோடியம் [Primary & Secondary Coolant, Sodium] பயன் படுகிறது. அதற்கு எருவாக புளுடோனியம்239 (15%-20%) + யுரேனிய238 (85%-80%) ஆக்ஸைடு உபயோகமாகி, செழிப்பு உலோகம் [Fertile Material] தோரியம்232, அணு உலையைச் சுற்றிலும் கவசமாக வைக்கப் பட்டு, பிளவு உலோகம் [Fissile Material] யுரேனியம்233 ஆக மாற்றலாம். அது உற்பத்தி செய்த மின்சக்தி 13 MWe [Mega Watt electrical] 1997 ஆம் ஆண்டு முதல் தமிழ்நாடு மின்சாரம் பரிமாறும் கம்பிகளில் [Grid Lines] அனுப்பப் பட்டது.

முதல் வேகப் பெருக்கி அணு உலை வெற்றி அடைந்ததும், அடுத்து அதை விட 30 மடங்கு பெரிய 500 MWe முன்னோடி வேகப் பெருக்கி அணு உலையைக் [Prototype Fast Breeder Reactor] கல்பாக்கத்தில் 2001 இல் அமைக்கப் பச்சைக் கொடி காட்டப் பட்டது! 2800 கோடி ரூபாய்ச் செலவில் உருவாகப் போகும் முதல் மாபெரும் முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்குப் பொறி நுணுக்க அறிஞர்கள் சிலர் பெரும் எதிர்ப்பைக் காட்டி யிருக்கிறார்கள்!

வெப்ப அணு உலைகள் எவை ? வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் எவை ?

இயற்கையாகக் கிடைக்கும் தாதுவில் 99.3% யுரேனியம்238, 0.7% யுரேனியம்235 ஆகிய இரண்டும் உள்ளன. அடுத்து யுரேனியத்தை விட இந்தியாவில் ஏராளமாக இயற்கையில் தோரியம்232 தாதுவாகக் கிடைக்கிறது. இம்மூன்றிலும் யுரேனியம்235 உலோகம் ஒன்றுதான் தானாகவோ, அன்றி நியூட்ரான் கணைகள் தாக்கியோ இரண்டாகப் பிளந்து வெப்ப சக்தியை வெளியேற்றுகிறது. பிளக்க முடியாத யுரேனியம்238, தோரியம்232 ஆகிய செழிப்பு உலோகங்களை [Fertile Materials], இயங்கும் அணு உலைகளின் மையத்தில் உள்ள எருக்கருவைச் [Fuel Core] சுற்றிலும் வேக நியூட்ரான் தாக்கும் கவச அரண்களாக வைத்து [Blankets], அவற்றைப் பிளவு உலோகங்களாக [Fissile Material] மாற்றலாம்.

அவ்விதம் புரியும் நியூட்ரான் கதிரூட்டில், அணுக்கருத் தேய்வுகளுக்குப் பின் யுரேனியம்238 பிளவு படும் புளுடோனியம்239 ஆகவும், தோரியம்232 பிளவு படும் யுரேனியம்233 ஆகவும் மாறுகின்றன. அதாவது யுரேனியம்235, புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகிய மூன்று பிளவு உலோகங்களே, அணு உலைகள் இயக்கத்துக்கு எருக்களாய்ப் பயன்படுத்தத் தேவைப் படுகின்றன. இந்த எருக்களைப் பிளக்க, சில அணு உலைகளில் நியூட்ரான்களின் வேகம் ‘மிதவாக்கியால் ‘ [Moderator: Water, Heavy Water or Graphite] குறைக்கப்பட வேண்டும். மிதவாக்கி யில்லாத சில அணு உலைகளில் வேக நியூட்ரான்கள் அணுஎருக்களில் பிளவுகள் புரியும்.

எவ்வித முறைகளில் யுரேனியம்235, புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகியவற்றைத் தயாரிக்கலாம் என்பதுதான் உலக நாடுகளின் தலையாய பிரச்சனை! இயற்கைத் தாதுவில் உள்ள 0.7% யுரேனியம்235 எருவைப் பிரித்தெடுக்க, அமெரிக்கா, ரஷ்யா, பிரிட்டன், பிரான்ஸ், சைனா போன்ற வல்லரசுகள் ‘வாயுப் பிரிப்பு முறையைக் ‘ [Gaseous Diffusion Process] கையாண்டு, யுரேனியம்235 எருவின் திரட்சியைச் [U235 Concentration] சேமிக்கின்றன. அமெரிக்க, ஐரோப்பிய டிசைன்களான ‘கொதிநீர் அணு உலைகள் ‘ [Boiling Water Reactors (BWR)], ‘அழுத்தநீர் அணு உலைகள் ‘ [Pressurised Water Reactors (PWR)] ஆகியவற்றில் [3%-4%] திரட்சி யுள்ள யுரேனியம்235 [3%-4% Enriched U235] எரிபொருள் உபயோக மாகிறது.

கனடாவின் டிசைன் ‘காண்டு ‘ அணுமின் சக்தி [Canadian Deuterium Uranium (CANDU)] நிலையங்களில் இயற்கை யுரேனியமும் [99.3% U238+0.7% U235], வெப்பத்தைத் தணிக்க, நியூட்ரான்களை மிதமாக்கக் கனநீரும் [Heavy Water (Deuterium Oxide)] பயன் படுகின்றன. காண்டு அழுத்தக் கனநீர் அணு உலைகள் [Pressurised Heavy Water Reactors (PHWR)] கனடா, இந்தியா, பாகிஸ்தான், அர்ஜென்டைனா, கொரியா, ருமேனியா, சைனா ஆகிய நாடுகளில் இயங்கி வருகின்றன. மிதமாக்கப் பட்ட வெப்ப நியூட்ரான்கள் பயன்படும் அணு உலைகள் ‘வெப்ப அணு உலைகள் ‘ [Thermal Reactors] என்று அழைக்கப் படுகின்றன. BWR, PWR, PHWR ஆகியவை மூன்றும் வெப்ப அணு உலை இனத்தைச் சேர்ந்தவை. வெப்ப அணு உலைகளில், நியூட்ரான் மிதவாக்கியும், வெப்பத்தைக் கடத்தும் திரவமும் [Water or Heavy Water] ஒன்றாகவோ அல்லது தனித்தனி யாகவோ இருக்கலாம். பிரிட்டனில் உள்ள சில அணு உலைகளில், மிதவாக்கித் திரள்கரியாகவும் [Graphite], வெப்பக் கடத்தி கரியமில வாயுவாகவும் [Carbon dioxide Gas] பயன்படுகிறது.

செழிப்பு உலோகங்களான யுரேனியம்238, தோரியம்232 ஆகியவற்றை அணு உலைகளில் வேக நியூட்ரான்கள் தாக்கினால்தான் பிளவு உலோகங்களான புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகியவை உண்டாகும். ஆதலால் அவற்றை மிகையாக உற்பத்தி செய்ய, மிதவாக்கி யில்லாத ஓர் தனிப்பட்ட அணு உலை தேவைப்படுகிறது. மிதவாக்கி யில்லாத அணு உலைகளே வேக அணு உலை [Fast Reactor] என்று அழைக்கப் படுகின்றன. பாரதத்தின் [FBTR, PFR], பிரான்ஸின் [Rapsodie, Phenix, Super Phenix] ஆகியவை யாவும் வேக அணு உலை ரகத்தைச் சேர்ந்தவை!

வேக அணு உலைகளை முதலில் இயக்க முக்கிய பிளவு எரு திரட்சியான யுரேனியம்235 [Greater than 30% Enriched U235] அல்லது புளுடோனியம்239 தேவைப் படுகிறது. மைய எரிக்கோல்களைச் சுற்றிலும் யுரேனியம்238, அல்லது தோரியம்232 உலோகத்தைக் கவச அரணாக வைத்தால், அணு உலையில் உண்டாகி வெளியேறும் வேக நியூட்ரான்கள் அவற்றைத் தாக்கும். தேய்வுத் தொடர்ச்சியில் யுரேனியம்238, புளுடோனியம்239 ஆகவும் தோரியம்232, யுரேனியம்233 ஆகவும் மாறுகின்றன. அதாவது வேக அணு உலை இயங்கும் போது மூல அணு எரு குறைந்து, புதிய அணு எரு தொடர்ந்து கவச அரணில் கூடுகிறது. அதாவது முதலில் இட்ட எருவை விட, விளைந்த எரு மிஞ்சியாதாகக் காணப் படுகிறது! அவ்விதம் எரிபொருள் பெருகும் அமைப்பே ‘வேக எருப்பெருக்கி அணு உலை ‘ [Fast Breeder Reactor] என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. மையத்தில் உள்ள அணுஎரு கரைந்து சிறுக்கும் போது, அரணில் அணுஎரு கூடிப் பெருகுகிறது! சராசரி ‘எருப் பெருக்கும் விகிதம் ‘ [Fuel Breeding Ratio] 1.2! அதாவது ஒரு டன் எருவில் ஆரம்பமாகும் அணு உலை, குறிப்பிட்ட காலத்தில் 20% மிகையாக 1.2 டன் புதிய அணு எருவை ஈன்றுகிறது! அவ்வழியில் புதிய எருவின் அளவு ‘இரட்டையாகும் காலம் ‘ [Doubling Time] 10-15 ஆண்டுகள் என்று கணக்கிடப் பட்டுள்ளது!

அணு உலை இயக்கத்தில் வேக நியூட்ரான் தாக்கும் போது, எரிக்கோல்கள் சிதைவதாலும், வெப்பத்தில் உப்பித் திரிபு அடைவதாலும், கதிர்வீசும் பிளவுக் கழிவுகள் தொடர்ந்து சேருவதாலும், அணு உலை நிறுத்தப் பட்டு எரிக்கோல்கள் மாற்றப் பட வேண்டும். அதே சமயம் கவச அரணில் தேங்கிய யுரேனியம்238 அல்லது தோரியம்232 கூட்டுகள், புதிதாய் உண்டான புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகிய எருக்களைத் தனியாகப் பிரிக்கவும், கதிரியக்கக் கழிவுகளைச் சுத்திகரிக்கவும் அவை அணு உலையிலிருந்து நீக்கப் பட்டு எருச் சுத்திகரிப்புத் தொழிற்கூடத்திற்கு [Spent Fuel Reprocessing Plant] அனுப்பப்பட வேண்டும்.

வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் சிறப்பு மேம்பாடுகள்

இந்தியாவில் ஏராளமாகப் புதைந்து கிடக்கும் 360,000 டன் தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தை வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் மூலம் யுரேனியம்233 ஆக மாற்றி, அடுத்து 400 ஆண்டுகளுக்கு 400,000 MWe மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்யலாம் என்று இந்தியப் பொறியியல் துறைஞர்கள் கணக்கில் அனுமானிக்கிறார்கள்! மிகத் துணிவான அம்முயற்சி இமய மலையில் பல முறை ஏறி, மாந்தர் அங்கேயே தங்கி உயிர் வாழ்வதை ஒத்தது! உலகில் வேறு எந்த நாடும் பாரத நாட்டைப் போல் தோரியத்தைப் பயன்படுத்தி வேகப் பெருக்கி அணு உலையை அமைக்க முயன்ற தில்லை!

இப்போது இயங்கி வரும் 13 வெப்ப அணு உலைகள் மூலம் இயற்கை யுரேனியத்தில் 1%-2% அணுசக்தியைத்தான் பிழிந்தெடுக்க முடிகிறது! அந்த முதற் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்தியில் 12,000 MWe ஆற்றலை 30 ஆண்டுகளுக்கு உண்டாக்கலாம்! இரண்டாம் கட்டத்தில் புளுடோனியத்தைப் பிரதம எருவாகவும், இயற்கை யுரேனியத்தைக் கவச அரணாகவும் பயன்படுத்தி வேகப் பெருக்கிகளை இயக்கினால், யுரேனியம்238 புளுடோனியம்239 ஆக மாறி எருவின் அளவு மிகையாகிறது. அம்முறையில் ஒவ்வொரு தரமும் புளுடோனியம்239 சேர்வதால் வேகப் பெருக்கிகளால் யுரேனியத்திலிருந்து 75% அணுசக்தியைப் கறக்க முடியும் என்று பொறியியல் துறைஞர் கணிக்கிறார்கள்! அவ்வழியில் இன்னும் 250,000 MWe ஆற்றல் சக்தி சில நூற்றாண்டுகளுக்கு உண்டாக்கலாம் என்று கணித்துள்ளார்கள்!

அவ்விதம் சேகரித்த புளுடோனியத்தை எருவாகவும் அடுத்து தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தைக் கவச அரணாக வைத்து, வேகப் பெருக்கிகளில் புதிய எரு யுரேனியம்233 உண்டாக்கலாம்! அம்முறையில் சேகரித்த யுரேனியம்233 பிரதம எருவாகப் பயன்படுத்தி, தோரியத்தைக் கவச அரணாக வைத்துத் தொடர்ந்து அணுசக்தியையும், புதிய எருவையும் ஒரே சமயத்தில் உண்டாக்கலாம்! அவ்விதம் ஆக்கும் மூன்றாம் கட்ட அணுசக்திதான் 400,000 MWe 400 ஆண்டுகளுக்கு தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்யலாம் என்று அனுமானிக்கப் படுகிறது! தாளில் கணக்கிட்டுக் காட்டுவது ஒன்று! மெய்யாக அந்த மூன்றாம் கட்ட நிலைக்கு முழு முயற்சியில் மூழ்கி வெற்றி பெறுவது வேறோன்று!

அதாவது யுரேனியம் [U238+U235] + நியூட்ரான் -> அணுசக்தி + புளுடோனியம்239 + கழிவுகள் ->புளுடோனியம்239 + தோரியம்232 + நியூட்ரான் ->அணுசக்தி + யுரேனியம்233 + கழிவுகள் -> யுரேனியம்233 + தோரியம்232 + நியூட்ரான் ->அணுசக்தி + யுரேனியம்233 + கழிவுகள் என்று நடப்பில் கூடுமான சங்கிலித் தொடர் சீராகத் தடம் புரளாமல் தண்டவாளத்தில் ஓடுமா என்பதுதான் உறுதியாகச் சொல்ல முடியாது!

வெப்ப அணு உலை மின்சக்தி ஆக்கத்தில் 30% வெப்பத்திற வீதம் [Thermal Efficiency] கிடைக்கும் போது, வேகப் பெருக்கி மின்சக்தி உற்பத்தியில், 40% வெப்பத்திற வீதம் அடையலாம் என்று தெரிகிறது! பாரத அணுத்துறை விஞ்ஞானிகளுக்கும், எஞ்சினியர்களுக்கும் 1956 முதல் 2002 ஆண்டு வரைக் கடந்த 46 ஆண்டுகள் அணுவியல் நுணுக்கத்தில் 200 Rys [200 Reactor Years] மேற்பட்ட அனுபவம் கிடைத் துள்ளது. அந்த மாபெரும் அனுபவத் திறமையால், வேகப் பெருக்கியில் விளையும் சிரமமான, சிக்கலானப் பிரச்சனைகளைத் தீர்க்க வழிகள் உள்ளன!

வேகப் பெருக்கி அணு உலைத் திட்டத்தில் எழும் குறைபாடுகள்

1985 இல் முதன் முதல் பூரணத் தொடரியக்கம் புரிந்த வேகப் பெருக்கி ஆய்வு அணு உலை FBTR ஏதோ சில பிரச்சனைகளால் 40 MWt முழு ஆற்றலிலிருந்து குறைக்கப் பட்டு, சிறிய எருக்கருவாக [Smaller Fuel Core] மாற்றப்பட்டு 10 MWt [25% Capacity] ஆற்றலில் இப்போது இயங்கி வருகிறது! ஆய்வு அணு உலையில் ஏற்பட்டுள்ள பிரச்சனை, டிசைன் போதாமையா, அல்லது அணு உலைக் பாதுக்காப்பில் பிசகா, எதனால் குறைந்த ஆற்றலில் இயங்கி வருகிறது என்னும் காரணம் அறிவிக்கப் படவில்லை!

அடுத்து 40 MWt ஆற்றல் சோதனை அணு உலை அனுபவம் முழுவதுமாக அடையும் முன்பே, அதை விட 30 மடங்கு பெரிய 1200 MWt முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்குப் [Prototype Fast Breeder Reactor] பாய்வது, மாபெரும் பகடை ஆடும் துணிச்சலாகத் தெரிகிறது! அவ்விதம் துணிந்து 500 MWt மேல் ஆற்றல் கொண்ட வேகப் பெருக்கிகளைக் கட்டி பகடை ஆடிய பல உலக நாடுகள், அணு உலைகளில் பாதுகாப்புச் சிக்கல்கள் மிகுந்து தொடர்ந்து இயக்க முடியாது, செம்மைப் படுத்த நிதியின்றி, அவற்றை நிரந்தரமாக நிறுத்தி மூடிவிட்டன!

சோடியத் திரவம் வெப்பம் கடத்தும் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் எதிர்பாராது பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கி [Accidental Criticality] வெடிப்பு விபத்துகள் நேர்ந்திட வாய்ப்புக்கள் இருந்ததால், பல அணு உலைகள் மூடப்பட்டதாய் அறியப் படுகிறது! ஜப்பான் மஞ்சு வேகப் பெருக்கியில் நீராவி ஜனனிக்குள் புகும் துவித சோடியத் திரவத்தில் [Secondary Sodium Loop] தீப்பற்றி, அணு உலை மூடுவதற்கு ஒரு காரண மானது! வேகப் பெருக்கியில் வேக நியூட்ரான் தாக்குதலால் எரு வீக்கம் [Fuel Swelling] அடைந்து, அதனால் சோடிய ஓட்டமும் குறைந்து, எரிக்கோல் ஆக்கும் வெப்பம் கடத்தப் படாமல் சூடேரிச் சிதைந்து, கதிரியக்கக் கழிவுகள் வெளியேறி, அணு உலை எங்கும் தீவிரக் கதிர்த் தீண்டலாகிப் [Severe Radioactive Contamination] பெரும் சிக்கலைத் தூண்ட வாய்ப்புள்ளது!

இயங்கும் வெப்ப அணு உலைகள் 20, கட்டப்படும் அணு உலைகள் அளிக்கும்
>4800 MWe ஆற்றலில் ஈன்றும் புளுட்டோனியம்-239 வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் பசியைத் தீர்க்குமா என்பது சரிவரத் தெரியவில்லை! 1 MWt வெப்ப அணு உலை [1 g Plutonium for 1 MWD(th) operation] ஒரு நாள் இயங்கினால், சுமார் 1 கிராம் புளுடோனியம் கிடைக்கும்!

சோதனை வேகப் பெருக்கியில் அனுபவம் பெற்ற கார்பைடு எருவில் [70% Pu239 Carbide + 30% Nat.U238 Carbide] பிரச்சனைகள் இருந்ததால், அடுத்து ஆக்ஸைடு எரு [30% Pu239 Oxide + 70% Nat.U238 Oxide] புதிய முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கியில் முதன் முதலாகப் பயன்படுத்தி இனிமேல்தான் அனுபவம் பெற வேண்டும். அப்புதிய முற்பாடு ஏராளமான நிதியையும், காலத்தையும் விழுங்கிக் கொள்ளப் போகிறது! கார்பைடு எருவை எரிக்கோலாக அமைப்பது கடினம்! அது தானாகத் தீப்பற்றும் [Pyrophoric] தன்மை உடையது! நீரரிப்பும் ஆக்ஸிஜனால் பாதிப்பும் [Hydrolysis & Oxidation] அடையும் குண முடையது! ஆனால் எருப்பெருக்கும் விகிதம் [Breeding Ratio] ஆக்ஸைடு எருவுக்கு மிகவும் குறைவானதால் [1.1], எரு இரட்டிக்கும் [Fuel Doubling Time] காலம் நெடுங் காலமாய் 15-20 ஆண்டுகள் கூடப் போகலாம்!

கதிரியக்கக் கழிவுகளை ரசாயன முறையில் நீக்கி புளுடோனியம்239 அல்லது யுரேனியம்233 எரு உள்ள விளைவுகளைத் தனித்தெடுக்கும் மூன்று எருச் சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகள் [Capacity: 30 Ton/year at Trombay; 100 Ton/year at Tarapur; 120 Ton/yearat Kalpakkam] தொடர்ந்து அணு எருக்கோல்களைத் தயாரிக்க அனுப்ப முடியுமா என்பதும் சரிவரத் தீர்மானிக்க முடியாது!

சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகளில் டன் கணக்கில் ஏராளமாகச் சேரும் தீவிரக் கதிர்வீச்சுக் கழிவுகளைக் கவசக்கலன்களில் [Shielded Containers] அடைத்து நூற்றுக் கணக்கான மைல் தூரங்களுக்குப் போக்குவரத்து வாகனங்களில் பாதுகாப்பாகக் கொண்டு செல்வதும், சுத்திகரிக்கக் கொண்டு வருவதும் மிக மிகச் சிரமமான வேலைகள்! கதிரியக்க சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகளில் ஏராளமான கதிர்வீசும் கழிவுகளைக் கையாள்வதும், மிக மிகக் கடினமான வேலைகள்! அடிக்கடி நேரும் மானிடத் தவறுகளால், தீவிரக் கதிர்வீச்சு, கதிர்த் தீண்டல் [Radiation & Radioactive Contamination] பிரச்சனைகள் மாந்தரையோ அல்லது சூழ்நிலைக் காற்றையோ அடிக்கடிப் பாதிக்க வாய்ப்புகள் உண்டாகலாம்!

உலகில் இதுவரை இயங்கிய வேகப் பெருக்கிகளில் எதிர்பாராத வெடிப்பு விபத்து நேர்ந்திடும் அச்சம் இருந்ததால், அவை யாவும் இடைநிலை அல்லது குறைந்த ஆற்றல் தகுதியில்தான் [Medium or Low Capacity Factor] மின்சக்தி பரிமாறி வந்துள்ளன! அநேக வேகப் பெருக்கிகள் முழு ஆற்றலில் மின்சக்தியைத் தொடர்ந்து அளித்ததாக இதுவரை அறியப் படவில்லை!

வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் டிசைன், இயக்கம், பராமரிப்புச் சிக்கல்கள்
1. வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் நியூட்ரான் மிதவாக்கி (Moderator) இல்லை. அந்த அணுமின் உலைகளில் வேக நியூட்ரான்களால் அணுப்பிளவு நேர்வதால் (Fast Fission) அணு உலை ஆற்றல் கட்டுப்பாடு, நிறுத்தம், வெப்பத் தணிப்பு முறைகளைக் கையாள் வது வெகு சிரமம் தருபவை. மிதவாக்கி உள்ள சாதாரண மித நியூட்ரான் இயக்கும் (Thermal Fission) அணு உலைகள் போல் வேக நியூட்ரான் அணுப்பிளவு இயக்கம் எளிதான தில்லை. தணிப்புத் திரவம் சோடிய ஓட்டத்தில் இடைவெளியோ, தடைப் பட்டாலோ (Loss of Coolant or Interruption of Sodium Flow) மீறும் தொடரியக்கம் (Prompt Critical or Runaway Nuclear Reactions) ஏற்பட்டு வெப்ப மிகுதியால் அணு உலை வெடிப்பு நேர்ந்திட வாய்ப்புக்கள் எழலாம்.

2. தணிப்புத் திரவமான சோடியம் மிகச் சிறந்த தணிப்பு இரசாயனம். ஆனால் அது கசிந்தால், நீர், வாயு அல்லது ஆக்ஸிஜன் சூழ்நிலையில் தீவிர வெடிப்பை உண்டாக்குகிறது.
3. புளுடோனியம் -239 எருக்கோல்கள் சில வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் பயன்படுத்தப் படுகின்றன. யுரேனிய -235 / -233 எருக் கோல்களை விட புளுடோனியம் தீவிர கதிரியக்கத் தீங்கு விளைவிப்பது.
4. வேகப் பெருக்கி அணு உலை இயக்கத்தால் யுரேனியம் / புளுடோனியப் பிளவுக் கழிவுகள் மிகுதியாகச் சேமிப்பாகின்றன. அதனால் இயக்குநருக்குக் கதிரியக்கத் தீங்குச் சூழ்நிலை / வாய்ப்புக்கள் மிக மிக அதிகம்.
வேகப் பெருக்கி அணு மின்சக்தியின் விலை மதிப்பு

இந்திய அணுசக்தித் துறையகம் ஒதுக்கியுள்ள 3000 கோடி ரூபாயிக்கும் மேலாக 500 மெகாவாட் வேகப் பெருக்கியை அமைக்க நிதி செலவாகும் என்று கருதப் படுகிறது! உற்பத்தியாகும் மின்சக்தி யூனிட் ரூ 5 முதல் ரூ 10 வரை ஏறலாம் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது! அமெரிக்கா, ஜப்பான் மஞ்சு வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் கட்டி முடிந்தபின் அவற்றின் செலவு செங்குத்தாய் ஏறியதைப் பார்த்தால், கல்பாக்கம் வேகப் பெருக்கியின் இறுதி நிதி மதிப்பும் ரூ 22,000 கோடி முதல் ரூ 46,000 கோடி வரை நீண்டு விடலாம் என்று அஞ்சப் படுகிறது! அவ்விதம் கணக்கிட்டால், மின்சக்தி நிலையத்தின் இயக்க நடப்பின்படி [Plant Performance] மின்சார யூனிட் ரூ 9 முதல் ரூ 50 வரை கூடப் போய்விடலாம்!

முதலில் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை டிசைன் ஆனபோது, ‘எருத் தீரும் வீதம் ‘ [Fuel Burn-up] 25,000 MWDay/Ton என்று அனுமானிக்கப் பட்டு, மின்சக்தி விலை ரூ 3.20/யூனிட் என்று கணக்கிடப் பட்டது!

ஆனால் மெய்யாகச் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலையில் [FBTR] புளுடோனியம் கார்பைடு எருவைப் பிளந்து 88,000 மெகா வாட்.நாள்/டன் [MWDay/Ton] ஆற்றல் அளித்ததைக் குறியாகக் கொண்டு மின்சக்தியின் விலை இன்னும் மலிவாகலாம் என்று கருத வழி யிருக்கிறது!

மூன்றாவது முடிவுக் கட்டத்தில் யுரேனியம்233 + தோரியம்232 சுற்று முறையில் உற்பத்தி யாகும் மின்சக்தியில் எரு இரட்டிப்புக் காலம் [Fuel Doubling Time] நீண்டும், கழிவுச் சுத்திகரிப்பு முறையில் [Spent Fuel Reprocessing] சிரமும் மிகுந்து ஆதாய மில்லாமல் இருக்கிறது. அதே சமயத்தில் இரண்டாம் கட்டத்தில் புளுடோனியம்239 + யுரேனியம்238 சுற்றியக்கத்தில் உலோகப் பயன்பட்டால், எரு இரட்டிப்புக் காலம் குறுகியும், கழிவுச் சுத்திகரிப்பு முறை எளிதாகவும் லாபம் ஈன்றுகிறது! அதுவும் Pu239+U238 ஆக்ஸைடு எரு உபயோக மானால், எருப் பெருக்கம் [Breeding Ratio] 1.1 விகிதத்தில் புதிய எரு சிறிது சிறிதாய்ச் சேர்கிறது! ஆகவே எரு இரட்டிப்புக் காலம் 15 -20 ஆண்டுகள் கூட நீண்டு போகலாம்!

மேலும் இப்போது இயங்கி வரும் 13 இந்திய அணு உலைகளில் உள்ள ஆற்றல் தகுதி விகிதம் [Plant Load Factor (PLF)] 60%-70%, அணு உலைகள் வயதாகி முதுமை அடையும் காலத்தில் இன்னும் சராசரி குன்றிப் புளுடோனிய மூல உற்பத்தி குறைந்து போகும்! முடிவாகக் கூறப் போனால் வேகப் பெருக்கிகளின் மின்சாரத் திட்டம் மெதுவாக முன்னேறும் ஒரு முறைபாடு! மலிவான மின்சக்தியை நாம் எதிர்பார்க்க முடியாத ஓர் வினைப்பாடு!

வாணிபத்துறை உற்பத்திக்கு வேகப் பெருக்கி தகுதி பெறுமா ?

1996 அக்டோபரில் பாபா அணு ஆய்வு மையத்தில் 30 கிலோவாட் ஆற்றல் கொண்ட ‘காமினி ஆராய்ச்சி அணு உலை ‘ [Kamini Research Reactor (30 Kwt)] முதலில் தோரியம்232 ஈன்ற யுரேனியம்233 எருவை பயன்படுத்திச் சிறிய அளவில் வெற்றி அடைந்தது! அடுத்து 40 MWt சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [FBTR] 1985 இல் பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கி, மின்சக்தியைப் பரிமாற [1997] பனிரெண்டு ஆண்டுகள் ஆயின! ஆனால் அந்த அணு உலை ஏதோ சில பாதுகாப்புச் சிக்கலால், எருக்கரு சிறிதாக்கப் பட்டு [Smaller Fuel Core] 10 MWt வெப்ப சக்தியில் 25% ஆற்றல் தகுதியில்தான் இயங்கி வருகிறது!

40 MWt சோதனைக் கட்ட அணு உலை முடங்கிய நிலையில் இருக்கும் போது, முப்பது மடங்கு பெரிய 1250 MWt முன்னோடி வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்கு [PFBR] ஒரே மூச்சில் தாவியது முறையான முடிவா என்பதுதான் தெரியவில்லை! 40 MWt ஆற்றல் உள்ள ராப்ஸோடி [Rapsodie] சோதனை வேகப் பெருக்கியில் 1967 இல் துவங்கி, 625 MWt [250 MWe] ஆற்றல் கொண்ட ஃபீனிக்ஸ் [Phenix] முன்னோடி வேகப் பெருக்கியில் மகத்தான வெற்றி கண்ட பிரான்ஸ், தனது வாணிபத்துறை 2900 MWt பூத ஃபீனிக்ஸ் [Super Phenix] வேகப் பெருக்கியை அமைத்து 1984 இல் அதை இயக்க ஆரம்பித்தது!

ஆனால் பூத ஃபீனிக்ஸ் அடுத்து அடுத்துப் பெரும் விபத்துக் குள்ளாகி, எதிர்பார்ப்புக்கும் கீழாக இயங்கி [1985 முதல் 1994 வரை] ஒன்பது ஆண்டுகளில் முழு ஆற்றலில் [1200 MWe (2900 MWt)] ஓடிய நாட்கள் 174 என்று அறியப் படுகிறது! 344 பில்லியன் பிராங்ஸ் (56.5 பில்லியன் டாலர் US) [1994 நாணய மதிப்பு] செலவில் கட்டப் பட்ட பூத ஃபீனிக்ஸ் [1985-1998] 13 ஆண்டுகளாக சராசரி இயக்கத் தகுதி விகிதம்: 6.3% [Average Availability Factor]! 2000 டிசம்பர் 31 வரை 7 பில்லியன் பிராங்ஸ் (1.15 பில்லியன் டாலர் US) செம்மைப் படுத்தவும், செப்பணிடவும் செலவாகி, பொது மக்களின் பலத்த எதிர்ப்புக்கு வலுவற்று 1998 பிப்ரவரி 3 ஆம் தேதி நிரந்தரமாக நிறுத்தப் பட்டு மூடப் பட்டது! அதே ஆண்டு முன்பு மூடப்பட்ட 250 MWe ஆற்றலில் சிறப்பாக இயங்கிய சிறிய ஃபீனிக்ஸ் மீண்டும் துவக்கப் பட்டது!

பிரான்ஸின் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் அனுபவம் பாரத நாட்டுக் கூறும் அறிவுரைகள் என்ன ? 250 MWe ஆற்றலுக்கும் மேற்பட்ட வேகப் பெருக்கிகளால் தொடர்ந்து மின்சக்தி பரமாறுவதில் அடிக்கடி பிரச்சனைகள் நேர்வதாலும், அணு உலைக் கட்டுப்பாடில் அபாயங்கள் நேர வாய்ப்புகள் உள்ளதாலும், முன்னோடி ஆய்வுக்குச் சிறிய அணு உலைகளே வாணிபத்துறை வளர்ச்சிக்குத் தகுதி பெற்றவை என்று தெளிவாகக் கூறுகிறது!

பாரத அணுசக்தித் துறையகம் 2020 ஆண்டுக்குள் இன்னும் நான்கு 500 MWe ஆற்றல் வேகப் பெருக்கிகளையும், அப்புறம் 1000 MWe பூத வேகப் பெருக்கி ஒன்றை நிறுவவும் முற்படுவது, முறையான நிதிமுறைத் திட்டங்களா என்பது இன்றைய உலக அனுபவங்களைக் கொண்டு உறுதியாகக் கூற முடியாது!

தகவல்

1. Nuclear News [June 1995]

2. Nuclear Issues by T. S. Subramanian [Former Scientific Advisor to Indian Defence Minister]

3. India ‘s Nuclear Breeders, Technology & Viability by: Rahul Tongia & V.S. Arunachalam, Dept of Engg & Public Policy, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, PA [V.S. Arunachalam Former Scientific Advisor to Indian Defence Minister ] [Current Science, September,25 1998]

4. Nuclear Power Policy by: Dr. R. Chidambaram [Former Chairman Atomic Energy Commission]

5. Nuclear Power, India Set to Make it Big by: Radhakrishna Rao [June 2001]

6. Dept of Atomic Energy Article: Fast Breeder Reactors

7. Scrap Plans for Fast Reactors by: Arjun Makhijani, President, Institute of Energy & Environmental Research, Takoma Park, Maryland, U.S.A. [Hindu April 25, 2001]

8. Prototype Fast Breeder Reactor, International Journal of Nuclear Power by: S.B. Bhoje, Director IGCAR, Kalpakkam [2002]

9. India’s Fast Breeder Nuclear Reactors & Australian Uranium By : Marko Beljac (August 17, 2007)

10 Nuke Free South Asia – The Safety Inadequacies of India’s Fast Breeder Reactor By : Ashwin Kumar & M. V. Ramana (July 21, 2009)

11 Fast Breeder Reactor are the least Safe By : S.A. Iyer (March 27, 2011)

12. Wikipedia Fast Breeder Reactors (April 4, 2011)

**************************
S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) April 9, 2011

Series Navigation

---