प्रारूपिक इंधनजनक अणुभट्टीच्या निमित्ताने..

कल्पाक्कमस्थित अणुभट्टीतील काही सहायकप्रणाली कार्यान्वित करण्यात आल्या आहेत. येत्या वर्षी दोन्ही सोडियमप्रणाली तसेच तिसरी पाणी/वाफेची प्रणालीही कार्यान्वित होण्याची चिन्हे आहेत. ही अणुभट्टी कार्यान्वित झाल्यावर सध्याच्या आण्विक विश्वातील ती दुसरी मोठी इंधनजनक अणुभट्टी ठरेल आणि भारतीय अणुऊर्जा कार्यक्रमाच्या दुसऱ्या टप्प्याला खऱ्या अर्थाने सुरुवात होईल..
‘अणुभट्टीसाठी सोडियम पंपाची किलरेस्कर ब्रदर्सची निर्मिती’ या मथळ्याखालील वृत्त काही दिवसांपूर्वी वाचनात आले.      (लोकसत्ता २० ऑक्टोबर). देशांतर्गत अणुभट्टीला लागणाऱ्या सोडियम पंपसारख्या भागांची निर्मिती ही एक ‘कटिंगएज टेक्नॉलॉजी’ म्हणजे अतिप्रगत प्रौद्योगिकी आहे. पण मुळातच हा सोडियम पंप प्रकार तरी काय आहे व कुठल्या अणुभट्टीसाठी असे पंप वापरावे लागतात? सर्वसाधारणपणे लोकांना पंप हे लोखंडाचे, ब्राँझ धातूचे किंवा स्टेनलेस स्टीलचे बनवतात हे माहीत असते, तसा हा पंप सोडियम धातूचा बनला आहे का असा प्रश्न पडल्यास नवल नाही. तसेच हा पंप अणुभट्टीत (द्रवरूप) सोडियमच्या अभिसरणासाठी वापरला जाणार आहे हेही सहजी लक्षात येणार नाही. कारण सोडियम हा धातू द्रवरूपात वापरता येतो हेच मुळी बहुतेकांना माहीत नसते.
भारतात आतापर्यंत बांधलेल्या अणुभट्टय़ांतून (ढऌहफ) जड पाणी हे मंदक व शीतक म्हणून वापरले जाते. तारापूरच्या जुन्या अणुभट्टय़ा व कूडनकुलमची अणुभट्टी सोडून. या गोडय़ा पाण्यावर कायान्वित आहेत. भारतीय अणुऊर्जा कार्यक्रम हा त्रिस्तरीय असून त्याच्या दुसऱ्या स्तरात किंवा टप्प्यात द्रुतगती (न्यूट्रॉन), इंधनजनक अणुभट्टय़ा (फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टर) प्रस्तावित आहेत. या अणुभट्टय़ात प्रथमस्तरातील अणुभट्टय़ातून (ढऌहफ) तयार झालेले व इंधन फेरप्रक्रियेतून प्राप्त ‘प्लुटोनियम’ हे इंधन युरेनियमच्या मिश्रणातून वापरले जाते, ज्यातून जळलेल्या प्लुटोनियमपेक्षा अधिक प्लुटोनियमची निर्मिती होते. अशा अणुभट्टीस ‘द्रुतगती’ (न्यूट्रॉन) कार्यान्वित इंधनजनक अणुभट्टी असे संबोधतात. प्लुटोनियमच्या प्रत्येक अणुविखंडनातून जवळपास तीन न्यूट्रॉन उत्सर्जित होतात. त्यामुळे किमान एकापेक्षा जास्त न्यूट्रॉन मिश्रणाच्या युरेनियम-२३८च्या अणूत शोषिले जाऊन त्याचे प्लुटेनियममध्ये रूपांतर होते. परंतु हे साधण्यास अणुभट्टी द्रुतगती न्यूट्रॉनवर चालवावी लागते, म्हणजेच त्यात जड पाणी अथवा साधे पाणी वज्र्य असते. सोडियम धातूचे आण्विक व भौतिक गुणधर्म अशा अणुभट्टीसाठी खूपच फायदेमंद ठरतात. कारण सोडियम न्यूट्रॉनची गती मंद करीत नाही, शिवाय त्याची उष्णतावाहकता विपुल आहे. सोडियम १०० अंश सेल्सिअसच्या आत वितळतो. (ट.ढ.98.5 अंश सेल्सिअस) व तो साधारण वातावरणात जवळपास ९०० अंश सेल्सिअस तापमानापर्यंत द्रवरूपात राहतो, हा त्याचा खूप मोठा फायदा आहे. यामुळे द्रवरूप सोडियम ४०० अंश ते ५५० अंश सेल्सिअस अशा अणुभट्टीच्या तापमानात कुठल्याही दाबाशिवाय वापरता येत असल्याने तो एक उत्तम शीतक ठरतो.
भारतातील पहिली व प्रायोगिक द्रुतगती (न्यूट्रॉन) अणुभट्टी. एफबीटीआर १९८५ मध्ये कल्पाक्कमच्या इंदिरा गांधी अणुसंशोधन केंद्रात (कॅउअफ) कार्यान्वित झाली, जिची क्षमता ४० मेगाव्ॉट (औष्णिक) व १३ मेगाव्ॉट (विद्युत) इतकी आहे. द्रुतगती इंधनजनक अणुभट्टी बांधणारा भारत हा सहावा देश आहे. आता चीननेही ६० मेगाव्ॉट क्षमतेची द्रुतगती न्यूट्रॉन अणुभट्टी रशियाच्या सहकार्याने उभारली आहे. एफबीटीआर अणुभट्टी फ्रान्सच्या सहकार्याने बांधली गेली असली व त्यातील काही भाग (उेस्र्ल्लील्ल३२) आयात केले असले तरी जास्तीत जास्त भाग भारतीय उद्योगांच्या मदतीने तयार केले होते. एफबीटीआरचा पहिला सोडियम पंप फ्रान्समध्ये तयार केला गेला व इतर दोन पंप फ्रेंच तंत्रज्ञानावर पण भारतात तयार केले गेले. ह्य़ा पंपांची क्षमता केवळ ६५० घनमीटर प्रतितास इतकी असून त्याला १५० कि.व्ॉटची मोटर लागते.
एफबीटीआर प्रचालनाचा काही वर्षांचा अनुभव प्राप्त झाल्यावर इंदिरा गांधी अणुसंशोधन केंद्राचे शास्त्रज्ञ व अभियंत्यांनी प्रारूपिक इंधनजनक अणुभट्टी म्हणजेच प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिअ‍ॅक्टर अर्थात  ढाइफ चा ५०० मेगाव्ॉट प्रचंड क्षमतेच्या अणुभट्टीचे डिझाइन तयार केले आहे, ज्यास प्लुटोनियम-युरेनियम ऑक्साइडच्या मिश्रणाचे इंधन असेल. ही अणुभट्टी संपूर्णपणे देशी बनावटीची असून, त्यासाठीचे प्रचंड क्षमतेचे सोडियम पंप कॅउअफ  व ङइछ यांच्या सहकार्यातून तयार केले आहेत. मुख्य डिझाइन इंदिरा गांधी अणुसंशोधन केंद्राचे आहे. या पंपाची क्षमता प्रतितास १५५०० घनमीटर सोडियम इतकी असून, यासाठी ३.५ मेगाव्ॉट शक्तीची मोटर वापरली आहे. असे दोन पंप अणुभट्टीच्या प्रथम शीतकप्रणालीत (प्रायमरी सर्किट) वापरले असून, त्यातील पहिला पंप गेल्या आठवडय़ात प्रकल्पस्थळाकडे रवाना झाला. हा पंप ‘बॅरेल कन्स्ट्रक्शन’चा असून, त्याची उंची (मोटरवगळता) जवळपास १२ मीटर इतकी असून, व्यास २ मीटर इतका आहे. पंपाचे प्रचालन ४०० अंश सेल्सिअस इतक्या तापमानावर असल्याने त्याचे मेकॅनिकल डिझाइन अधिक गुंतागुंतीचे असते. पीएफबीआरची एकूण शीतकप्रणाली दोन सोडियम शीतकाच्या प्रणालीपासून बनवली आहे व त्यापुढे तिसरी शीतकप्रणाली पाण्याची आहे. या तिसऱ्या प्रणालीतील उच्च दाबाचे पाणी सोडियमच्या दुसऱ्या प्रणालीतील उष्णता शोषून घेऊन उच्च दाब व तापमानाची (१७० बार दाब व ४८५ अंश सेल्सिअस तापमान) वाफ निर्मिती करते. या उच्च दाबेच्या वाफेवर जनित्र फिरवून ५०० मेगाव्ॉट वीजनिर्मिती अपेक्षित आहे.
द्रवरूप सोडियम रासायनिकदृष्टय़ा हवेशी तसेच पाण्याशी अतिशय तीव्रतेने प्रक्रिया करणारा असल्याने त्याच्या प्रणाली पूर्णतया हवाबंद व स्टेनलेस स्टीलच्या बनवलेल्या असतात. शिवाय सोडियमच्या पात्रात किंवा टाकीत नेहमीच आरगॉन वायूचे आच्छादन असल्यामुळे त्याचा हवेशी संपर्क येत नाही. प्रायमरी प्रणाली किंवा सर्किटमधील सोडियम अणुभट्टीच्या गाभ्यातून प्रवाही झाल्यामुळे किरणोत्सारी असतो, यास्तव त्याची उष्णता पाण्याच्या प्रणालीपर्यंत पोहोचवण्यास दुसरी बिनकिरणोत्सारी सोडियमची प्रणाली गरजेची ठरते. पीएफबीआरची प्रथम म्हणजे प्रायमरी प्रणाली संपूर्णपणे १२.५ मीटर व्यासाच्या व तितक्याच उंचीच्या प्रचंड वर्तुळाकार पात्रात किंवा टाकीत बंदिस्त आहे. ही टाकी २५ मिलीमीटर जाडीच्या स्टेनलेस स्टील या पत्र्याची बनवलेली असून त्याच्या मध्यभागी अणुभट्टीचा गाभा स्थित आहे. या मुख्य टाकीत सोडियम भरलेला असून, त्याला प्रवाही करण्यात दोन पंपही त्यात बसवले आहेत. या दोनही पंपाद्वारे सोडियम प्रवाहित होऊन अणुभट्टीच्या गाभ्यातून उष्णता काढली जाते व ती हीटएक्चेंजरद्वारे सोडियमच्या दुसऱ्या प्रणालीत पोहोचते. ही दुसरी प्रणाली प्रायमरीच्या बाहेर स्थित आहे.
शेवटी पीएफबीआरची सुरक्षितता थोडक्यात पाहू. प्रायमरी प्रणालीतील सोडियमची गळती होऊन बाहेर पडू नये याकरिता मुख्य टाकीच्या भोवती ३० सेंटीमीटरची पोकळी ठेवून एक अतिरिक्त पोलादी टाकी बांधली आहे. अशा प्रकारे शीतक गळतीमुळे होणारा अपघात ज्याला इंग्रजीत  छ२२ ऋ ू’ंल्ल३ ूं्रूीिल्ल३ म्हणतात- तो संपूर्णपणे या अणुभट्टीत टाळला आहे. प्रायमरी प्रणालीतील दोनही पंपांना मुख्य वीजपुरवठय़ाअभावी (संकटसमयी) जनरेटर बॅकअप असून, त्याच्याअभावी बॅटरी बॅकअपची सुविधा उपलब्ध केली आहे. त्यामुळे शीतकाचे अभिसरण अबाधित राहील. वाफ जनित्रात एका बाजूस अतितप्त सोडियम असून नळ्यांतून उच्च दाबाचे पाणी/वाफ वाहत असते, यास्तव त्याची सुरक्षितताही खूप महत्त्वाची असते. वाफ जनित्राच्या नळ्या जोड नसलेल्या म्हणजे ‘सीम्लेस’ बनावटीच्या असून त्या त्यांच्या दोनही टोकांना असलेल्या जाड पत्र्यांना ‘विशिष्ट वेल्डिंग’ पद्धतीने जोडलेल्या असतात. त्यामुळे पाणी व सोडियम यांचा संपर्क पूर्णपणे टाळला आहे. याउलट यदाकदाचित नळ्यांमध्ये किंवा जोडांमध्ये दोष उत्पन्न झाल्यास पाण्याची वाफ भोवतालच्या सोडियममध्ये गळू शकते. परंतु अगदी लहानातल्या लहान गळतीचे त्वरित निदान ‘हायड्रोजन’च्या उपकरणामुळे होऊ शकते व वाफजनित्र त्वरित बंद करता येते. अशा रीतीने वाफ जनित्राच्या सुरक्षिततेची काळजी घेतलेली आहे.
कल्पाक्कमस्थित या अणुभट्टीचे बांधकाम बऱ्याच प्रमाणात झालेले असून, तिच्या काही सहायकप्रणाली कार्यान्वित करण्यात आल्या आहेत. येत्या वर्षी दोन्ही सोडियमप्रणाली तसेच तिसरी पाणी/वाफेची प्रणाली ही कार्यान्वित होतील असा अंदाज आहे. तद्नंतर अणुभट्टीत इंधन भरणा केला जाईल. दुसरीकडे नियामक मंडळाच्या मान्यतेसाठी गरजेच्या सर्व बाबी पूर्ण केल्या जात आहेत. ही अणुभट्टी कार्यान्वित झाल्यावर सध्याच्या आण्विक विश्वातील ती दुसरी मोठी इंधनजनक अणुभट्टी ठरेल व भारतीय अणुऊर्जा कार्यक्रमाच्या दुसऱ्या टप्प्याला खऱ्या अर्थाने सुरुवात होईल.
* लेखक हे कल्पाक्कम येथील इंदिरा गांधी अणुसंशोधन केंद्रातील अभियांत्रिकी संशोधन व विकास विभागाचे माजी संचालक आहेत.