कॉपर-क्लोरीन ताप-रासायनिक चक्र पर आधारित विश्व का पहली परमाणु-सहायता प्राप्त हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा

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सामान्य अध्ययन-3: विज्ञान और प्रौद्योगिकी में भारतीयों की उपलब्धियाँ; देशज रूप से प्रौद्योगिकी का विकास और नई प्रौद्योगिकी का विकास।  

संदर्भ: परमाणु ऊर्जा विभाग (DAE) ने इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (IGCAR), कल्पक्कम स्थित फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर (FBTR) से प्राप्त परमाणु प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करते हुए कॉपर-क्लोरीन (Cu–Cl) ताप-रासायनिक चक्र पर आधारित विश्व की पहली हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा का उद्घाटन किया।

हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा के बारे में 

• यह फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर (FBTR) से प्राप्त परमाणु प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करते हुए कॉपर-क्लोरीन (Cu–Cl) ताप-रासायनिक चक्र पर आधारित विश्व की पहली हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा है। 

• यह सुविधा भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (BARC), मुंबई द्वारा स्वदेशी रूप से विकसित Cu–Cl प्रक्रिया के माध्यम से परमाणु ऊर्जा का उपयोग करके हाइड्रोजन उत्पादन को वैधता प्रदान करने के लिए एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शक (Technology Demonstrator) के रूप में स्थापित की गई है। 

• यह परमाणु प्रक्रिया ऊष्मा को हाइड्रोजन उत्पादन के साथ सफलतापूर्वक एकीकृत करती है, जो उन्नत परमाणु रिएक्टरों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर, कार्बन-मुक्त हाइड्रोजन उत्पादन की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करती है। 

• यह परियोजना BARC और IGCAR के संयुक्त प्रयासों का परिणाम है, जिसमें अनुसंधान, प्रक्रिया विकास, इंजीनियरिंग डिज़ाइन, उपकरण निर्माण, स्थापना, परीक्षण और कमीशनिंग शामिल हैं।

• यह सुविधा निम्नलिखित कार्य करेगी: 

• प्रक्रिया सत्यापन (Process validation) के लिए परिचालन डेटा उत्पन्न करना। 
• Cu–Cl प्रक्रिया के इष्टतमीकरण को सुगम बनाना। 
• व्यावसायिक स्तर पर परमाणु-सहायता प्राप्त हाइड्रोजन उत्पादन को बढ़ाने के लिए अनुसंधान का समर्थन करना।

कॉपर–क्लोरीन (Cu–Cl) ताप-रासायनिक चक्र के बारे में

• कॉपर-क्लोरीन (Cu–Cl) ताप-रासायनिक चक्र एक उन्नत हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया है जो ताप-रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से जल को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में तोड़ने के लिए परमाणु प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करती है। 

• इस प्रक्रिया में कई ताप-रासायनिक अभिक्रियाएं शामिल होती हैं जिनमें कॉपर और क्लोरीन यौगिकों को निरंतर पुनर्चक्रित किया जाता है, जबकि जल अंततः हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में टूट जाता है।  

• यह प्रक्रिया BARC द्वारा स्वदेशी रूप से विकसित की गई है। 

• यह जीवाश्म ईंधन पर निर्भर रहने के बजाय फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर (FBTR) से उत्पन्न उच्च-तापमान प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करती है। 

• यह प्रक्रिया प्राथमिक ऊष्मा स्रोत के रूप में परमाणु ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन-मुक्त (पिंक) हाइड्रोजन का उत्पादन करती है। 

• परमाणु रिएक्टर निरंतर उच्च-तापमान प्रक्रिया ऊष्मा प्रदान करते हैं, जो रुक-रुक कर चलने वाले नवीकरणीय स्रोतों के विपरीत, चौबीसों घंटे हाइड्रोजन उत्पादन को सक्षम बनाता है। 

• इसे निम्नलिखित कारणों से सबसे आशाजनक ताप-रासायनिक हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकियों में से एक माना जाता है:

• अन्य कई ताप-रासायनिक चक्रों की तुलना में अपेक्षाकृत कम परिचालन तापमान। 
• उच्च ऊष्मागतिक दक्षता। 
• हाइड्रोजन उत्पादन के दौरान ऊर्जा की कम हानि।

• यह प्रक्रिया: 

• जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता को काफी कम करती है। 
• पारंपरिक हाइड्रोजन उत्पादन से संबंधित ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को समाप्त करती है। 
• परमाणु ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन-मुक्त (पिंक) हाइड्रोजन के उत्पादन को सक्षम बनाती है।

सुविधा का महत्व 

• विश्व की प्रथम उपलब्धि: यह भारत को परमाणु प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करके Cu–Cl ताप-रासायनिक चक्र के माध्यम से हाइड्रोजन उत्पादन प्रदर्शित करने वाला विश्व का प्रथम देश स्थापित करता है। 

• स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण: यह हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एक कार्बन-मुक्त मार्ग प्रदान करता है, जो भारत की डीकार्बोनाइजेशन और नेट ज़ीरो महत्वाकांक्षाओं का समर्थन करता है। 

• ऊर्जा सुरक्षा: स्वदेशी परमाणु संसाधनों का उपयोग करके हाइड्रोजन उत्पादन करने से आयातित जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम होती है। 

• तकनीकी सफलता: यह हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकियों के साथ उन्नत परमाणु रिएक्टरों के सफल एकीकरण को प्रदर्शित करता है। 

• व्यावसायिक क्षमता: यह औद्योगिक और व्यावसायिक परिनियोजन के लिए परमाणु-सहायता प्राप्त हाइड्रोजन उत्पादन को बड़े पैमाने पर बढ़ाने हेतु मूल्यवान परिचालन अनुभव उत्पन्न करता है।

• भारत के परमाणु कार्यक्रम को सुदृढ़ बनाना: यह विद्युत उत्पादन से परे उच्च-तापमान प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग करके फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों की बहुमुखी प्रतिभा को प्रदर्शित करता है। 

• स्वदेशी नवाचार को बढ़ावा: यह उन्नत परमाणु प्रणालियों और स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में BARC और IGCAR की तकनीकी क्षमताओं को दर्शाता है। 

• भारत के तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम का समर्थन: यह FBTR के माध्यम से विकसित विशेषज्ञता पर आधारित है, जिसने 500 MWe प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) की नींव रखी। 

• आत्मनिर्भर भारत और विकसित भारत को बढ़ावा: यह तकनीकी आत्मनिर्भरता, सतत विकास और एक सुरक्षित कम-कार्बन ऊर्जा भविष्य के प्रति भारत की प्रतिबद्धता को व्यक्त करता है।