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सामान्य अध्ययन2: भारत से जुड़े द्विपक्षीय, क्षेत्रीय और वैश्विक समझौते (नागरिक परमाणु सहयोग)।
सामान्य अध्ययन 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी – विकास और दैनिक जीवन में उनके अनुप्रयोग और प्रभाव; प्रौद्योगिकी का स्वदेशीकरण और नई तकनीक विकसित करना; बुनियादी ढांचा: ऊर्जा क्षेत्र; संरक्षण, पर्यावरणीय प्रदूषण और क्षरण (स्वच्छ ऊर्जा पहलू)।
संदर्भ: NTPC परमाणु ऊर्जा निगम लिमिटेड (NPUNL) के अध्यक्ष के हालिया बयान के अनुसार, NTPC अपने नियोजित परमाणु बेड़े के लिए प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर (PWR) तकनीक के आयात के संबंध में संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और फ्रांस के साथ बातचीत कर रहा है।
अन्य महत्वपूर्ण जानकारी
- NTPC स्वदेशी प्रेशराइज्ड हैवी वॉटर रिएक्टर्स (PHWRs) और आयातित प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर्स (PWRs) के मिश्रण का उपयोग करके 30 GWe क्षमता विकसित करने की योजना बना रहा है।
- इस उद्देश्य के लिए, NTPC ने जनवरी 2025 में NPUNL का गठन किया है और वर्ष 2047 तक 30 GWe परमाणु ऊर्जा बनाने की योजना है।
- केंद्र सरकार के वर्ष 2047 तक 100 GWe परमाणु क्षमता के लक्ष्य के तहत, लगभग 70-75% सार्वजनिक क्षेत्र से आने की उम्मीद है, जिसमें शेष हिस्सेदारी निजी संस्थाओं द्वारा योगदान की जाएगी।
प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर (PWR) प्रौद्योगिकी
मूल अवधारणा:
- प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर (PWR) एक प्रकार का ‘लाइट वॉटर’ (हल्का जल) परमाणु रिएक्टर है जिसमें सामान्य जल का उपयोग शीतलक (coolant) और मंदक (moderator) दोनों के रूप में किया जाता है।
- इस तकनीक की परिभाषित विशेषता यह है कि रिएक्टर कोर के जल को बहुत उच्च दबाव पर बनाए रखा जाता है, जिससे उच्च तापमान पर भी इसे उबलने से रोका जा सकता है।
- PWR ईंधन के रूप में संवर्धित यूरेनियम (enriched uranium) का उपयोग करते हैं और अपनी विश्वसनीयता और सिद्ध डिजाइन के कारण वैश्विक स्तर पर सबसे व्यापक रूप से तैनात परमाणु रिएक्टर हैं।
कार्य सिद्धांत:
- PWR का संचालन ‘टू-लूप’ (दो-लूप) प्रणाली पर आधारित है:
- प्राथमिक परिपथ (Primary circuit): इसमें बहुत उच्च दबाव पर बनाए रखा गया जल रिएक्टर कोर में परमाणु विखंडन द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को अवशोषित करता है और बिना उबले लगभग 300-325°C के तापमान तक पहुँच जाता है। इस गर्म जल को पुनः स्टीम जनरेटर (भाप जनरेटर) में भेजा जाता है, जहाँ यह अपनी ऊष्मा को एक अलग माध्यमिक परिपथ में स्थानांतरित करता है।
- माध्यमिक परिपथ (Secondary circuit): प्राप्त ऊष्मा जल को भाप में बदल देती है, जो बिजली उत्पन्न करने के लिए टर्बाइन चलाती है।
- दोनों परिपथों के बीच भौतिक अलगाव यह सुनिश्चित करता है कि रेडियोधर्मी पदार्थ प्राथमिक लूप तक ही सीमित रहें, जिससे सुरक्षा में सुधार होता है।
मुख्य घटक:
- रिएक्टर कोर: इसमें संवर्धित यूरेनियम से बनी ईंधन छड़ें और विखंडन अभिक्रिया को विनियमित करने के लिए नियंत्रण छड़ें (control rods) होती हैं।
- दबाव पात्र (Pressure vessel): कोर को घेरता है और उच्च-दबाव की स्थिति बनाए रखता है।
- प्रेशराइजर (Pressurizer): उबलने से रोकने के लिए प्राथमिक लूप के दबाव को नियंत्रित करता है।
- स्टीम जनरेटर: लूप्स के बीच ऊष्मा स्थानांतरित करता है।
- शीतलक पंप (Coolant pumps): प्राथमिक लूप में निरंतर जल संचलन सुनिश्चित करते हैं।
मुख्य विशेषताएँ:
- टू-लूप डिज़ाइन रिएक्टर कोर के बाहर रेडियोधर्मी संदूषण के जोखिम को कम करता है।
- उच्च दबाव पर रिएक्टर का संचालन ऊंचे तापमान पर भी जल की तरलता सुनिश्चित करता है।
- ऋणात्मक तापमान गुणांक (Negative temperature coefficient) तापमान बढ़ने के साथ परमाणु अभिक्रियाओं की दर को स्वचालित रूप से कम करके सुरक्षा बढ़ाता है।
- PWR अपनी परिचालन स्थिरता और उच्च-शक्ति आउटपुट के लिए भी जाने जाते हैं।
PWR का महत्व
- स्थिर डिजाइन, अंतर्निहित सुरक्षा विशेषताओं और बहु-नियंत्रण प्रणालियों के कारण PWR को सुरक्षित माना जाता है।
- माध्यमिक लूप गैर-रेडियोधर्मी रहता है, जिससे टर्बाइन की सुरक्षा और आसान रखरखाव सुनिश्चित होता है।
- शीतलक और मंदक में सामान्य जल का उपयोग PWR को आर्थिक और परिचालन रूप से व्यवहार्य बनाता है।
- सबसे प्रमाणित और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रिएक्टर (विश्व स्तर पर लगभग 60-65%)।
- PWR में उच्च शक्ति घनत्व (power density) होता है, जो महत्वपूर्ण आउटपुट के साथ कॉम्पैक्ट रिएक्टर डिजाइन को सक्षम बनाता है।
चुनौतियाँ
- बहुत उच्च दबाव की आवश्यकता होती है, जिससे प्रौद्योगिकी महंगी और डिजाइन जटिल हो जाता है।
- संवर्धित यूरेनियम (U-235) की आवश्यकता ईंधन की लागत को बढ़ाती है।
- टू-लूप सिस्टम के माध्यम से अप्रत्यक्ष ऊष्मा हस्तांतरण के कारण कुछ उन्नत रिएक्टर प्रकारों की तुलना में तापीय दक्षता (thermal efficiency) थोड़ी कम होती है।
- PHWRs के विपरीत, जिनमें ऑनलाइन रिफ्यूलिंग (ईंधन भरना) की अनुमति होती है, PWRs को ईंधन भरने के लिए समय-समय पर बंद करने की आवश्यकता होती है।
भारत के लिए प्रासंगिकता
- परमाणु ऊर्जा क्षमता के विस्तार और दीर्घकालिक ऊर्जा सुरक्षा प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।
- हालांकि भारत ने पारंपरिक रूप से प्रेशराइज्ड हैवी वॉटर रिएक्टर्स (PHWRs) पर भरोसा किया है, लेकिन योजनाओं में महत्वाकांक्षी परमाणु ऊर्जा लक्ष्यों को पूरा करने के लिए स्वदेशी और आयातित PWRs का मिश्रण शामिल है।
- PWR को अपनाने से भारत के स्वच्छ ऊर्जा की ओर संक्रमण में मदद मिलेगी और नेट-जीरो उत्सर्जन प्राप्त करने के लक्ष्य सहित जलवायु प्रतिबद्धताओं को पूरा करने में सहायता मिलेगी।