भारत में परमाणु ऊर्जा — रिएक्टर, नीति और तीन चरण कार्यक्रम

परिचय

परमाणु ऊर्जा भारत की ऊर्जा गाथा में एक विशिष्ट स्थान रखती है: यह एकमात्र प्रमुख विद्युत-उत्पादन तकनीक है जिसे भारत ने स्वतंत्रता के तुरंत बाद के वर्षों से ही स्वदेशी रूप से विकसित करना शुरू किया, केवल उत्पादन क्षमता बढ़ाने की सरल दौड़ के बजाय एक दीर्घकालिक रणनीतिक दृष्टि के मार्गदर्शन में। RPSC RAS परीक्षा के लिए, भारत में परमाणु ऊर्जा विज्ञान और प्रौद्योगिकी पाठ्यक्रम के अंतर्गत आता है, लेकिन इसे देश के संस्थागत इतिहास, इसकी खनिज-संसाधन बंदोबस्ती, और इसकी ऊर्जा-सुरक्षा व अप्रसार कूटनीति से अलग करके नहीं समझा जा सकता। यह अध्ययन सामग्री विषय को मूल सिद्धांतों से विकसित करती है — नाभिकीय विखंडन (nuclear fission) क्या है और बिजली उत्पन्न करने के लिए इसका उपयोग कैसे किया जाता है, डॉ. होमी जे. भाभा द्वारा परिकल्पित भारत के विशिष्ट रूप से क्रमबद्ध त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम के पीछे का तर्क, वे संस्थाएं जो भारत के परमाणु अनुसंधान, रिएक्टर निर्माण व विनियमन का संचालन करती हैं, और सुरक्षा, अपशिष्ट प्रबंधन व ऊर्जा-मिश्रण योजना के व्यापक नीतिगत प्रश्न जो परमाणु ऊर्जा को घेरे हुए हैं। अच्छी परीक्षा तैयारी की प्रथा के अनुरूप, यह अध्ययन सामग्री जानबूझकर वर्तमान रिएक्टर संख्या, स्थापित-क्षमता आंकड़ों, या वर्ष-वार उत्पादन आंकड़ों का उल्लेख करने से बचती है, क्योंकि ये बार-बार बदलते हैं और परीक्षा के निकट नवीनतम आधिकारिक स्रोत (जैसे परमाणु ऊर्जा विभाग या न्यूक्लियर पावर कॉरपोरेशन ऑफ इंडिया लिमिटेड) से सत्यापित करना बेहतर है; यहां जोर उन स्थायी अवधारणाओं, तर्क के क्रम, और संस्थागत संरचना पर है जिनका परीक्षण RAS प्रश्नों में सामान्यतः किया जाता है।

मुख्य अवधारणाएं

1. नाभिकीय विखंडन: परमाणु ऊर्जा का भौतिक आधार

परमाणु ऊर्जा संयंत्र नाभिकीय विखंडन (nuclear fission) का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करते हैं, यह वह प्रक्रिया है जिसमें एक भारी, अस्थिर परमाणु — आमतौर पर यूरेनियम या प्लूटोनियम का एक समस्थानिक (isotope) — के नाभिक एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के बाद दो हल्के नाभिकों में विभाजित हो जाता है, जिससे अतिरिक्त न्यूट्रॉनों के साथ बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। कोयला या प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन के जलने पर निकलने वाली रासायनिक ऊर्जा की तुलना में, ईंधन के दिए गए द्रव्यमान के विखंडन से निकलने वाली ऊर्जा कहीं अधिक बड़ी होती है, क्योंकि यह परमाणु नाभिक को एक साथ बांधे रखने वाले नाभिकीय बंधन बलों से उत्पन्न होती है, न कि परमाणुओं के बीच के बहुत कमजोर रासायनिक बंधनों से। एक विखंडन घटना से निकले न्यूट्रॉन पड़ोसी विखंडनीय नाभिकों से टकराकर आगे विखंडन घटनाओं को ट्रिगर कर सकते हैं, जिससे एक स्व-निरंतर श्रृंखला अभिक्रिया (chain reaction) उत्पन्न होती है; एक परमाणु रिएक्टर के भीतर, इस श्रृंखला अभिक्रिया को जानबूझकर नियंत्रण में रखा जाता है — न तो इसे बंद होने दिया जाता है और न ही अनियंत्रित रूप से तेज होने दिया जाता है — न्यूट्रॉन-अवशोषक पदार्थ से बने नियंत्रण छड़ों (control rods) के माध्यम से, जिन्हें अभिक्रिया को एक स्थिर, प्रबंधनीय दर पर बनाए रखने के लिए डाला या बाहर निकाला जाता है। नियंत्रित श्रृंखला अभिक्रिया से निकली ऊष्मा को एक शीतलक (आमतौर पर सामान्य "हल्का" जल या भारी जल, रिएक्टर डिजाइन के आधार पर) द्वारा दूर ले जाया जाता है, जिसका उपयोग फिर, सीधे या ऊष्मा विनिमायक के माध्यम से, भाप बनाने के लिए किया जाता है जो एक टरबाइन को चलाती है जो विद्युत जनरेटर से जुड़ा होता है — यही मूल ऊष्मागतिकीय सिद्धांत कोयला-आधारित बिजली स्टेशन में उपयोग किया जाता है, सिवाय इसके कि ऊष्मा का स्रोत दहन के बजाय नाभिकीय विखंडन है। यह अंतिम बिंदु अक्सर एक वैचारिक अर्थ में परीक्षित किया जाता है: एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र, अपने मूल में, अभी भी एक भाप-टरबाइन ऊर्जा संयंत्र है; इसके बारे में जो विशिष्ट है वह केवल ऊष्मा का स्रोत है।

2. भारत के त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की उत्पत्ति और तर्क

भारत की परमाणु ऊर्जा रणनीति एक त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम (Three-Stage Nuclear Power Programme) के इर्द-गिर्द निर्मित है जिसे 1950 के दशक में डॉ. होमी जे. भाभा द्वारा परिकल्पित किया गया था, जिन्हें व्यापक रूप से भारत की परमाणु ऊर्जा संस्था का वास्तुकार माना जाता है। भाभा की केंद्रीय अंतर्दृष्टि एक संसाधन-नियोजन समस्या थी: विश्व स्तर पर उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक परमाणु ईंधन, यूरेनियम, के भारत के पुष्ट भंडार अपेक्षाकृत मामूली हैं, जबकि थोरियम के इसके भंडार — जो पश्चिमी व पूर्वी तटों के कुछ हिस्सों के साथ मोनाजाइट-युक्त समुद्री तट रेत में प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं — विश्व में सबसे बड़े भंडारों में से हैं। चूंकि प्राकृतिक थोरियम स्वयं सीधे विखंडनीय नहीं है और अपने आप श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए नहीं रख सकता, इसलिए इसे रिएक्टर ईंधन के रूप में उपयोग किए जाने से पहले एक रिएक्टर के भीतर यूरेनियम के एक विखंडनीय समस्थानिक में परिवर्तित किया जाना चाहिए। इसलिए भाभा ने एक ऐसा कार्यक्रम डिजाइन किया जिसमें प्रत्येक चरण पिछले चरण द्वारा उत्पन्न ईंधन व उप-उत्पादों का उपयोग करता है, ताकि भारत का परमाणु कार्यक्रम समय के साथ अपने सीमित प्राकृतिक यूरेनियम पर निर्भर रहने से आगे बढ़कर परमाणु ईंधन की एक बहुत अधिक दीर्घकालिक, आत्मनिर्भर आपूर्ति के लिए अपने प्रचुर थोरियम भंडारों पर निर्भर रह सके। यह क्रमबद्धता — पहले जो दुर्लभ है उसका उपयोग करके बाद में जो प्रचुर है उसका उपयोग करने की क्षमता बनाना — भारतीय परमाणु नीति के माध्यम से चलने वाली एकल सबसे महत्वपूर्ण वैचारिक कड़ी है और यही कारण है कि भारतीय कार्यक्रम, अधिकांश अन्य परमाणु-ऊर्जा देशों के विपरीत, केवल रिएक्टरों के एक बेड़े के बजाय "चरणों" में वर्णित किया जाता है।

3. चरण एक: प्राकृतिक यूरेनियम और दाबित भारी जल रिएक्टर

कार्यक्रम का पहला चरण प्राकृतिक यूरेनियम — जैसा खनन किया गया यूरेनियम, इसके विखंडनीय समस्थानिक के अनुपात को बढ़ाने के लिए कृत्रिम रूप से समृद्ध (enriched) किए बिना — से ईंधनित रिएक्टरों का उपयोग करता है, जिन्हें भारी जल (heavy water) — वह जल जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को ड्यूटेरियम, हाइड्रोजन के एक भारी समस्थानिक, से प्रतिस्थापित किया जाता है — द्वारा मॉडरेट व शीतलित किया जाता है। इस रिएक्टर प्रकार को दाबित भारी जल रिएक्टर (Pressurised Heavy Water Reactor, PHWR) कहा जाता है; भारी जल एक प्रभावी न्यूट्रॉन मॉडरेटर है जो न्यूट्रॉनों को बहुत अधिक अवशोषित किए बिना धीमा कर देता है, जो ठीक वही है जो अधिक तकनीकी रूप से मांग वाली संवर्धन प्रक्रिया की आवश्यकता के बजाय प्राकृतिक, असंवर्धित यूरेनियम का उपयोग करके श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रखने की अनुमति देता है। आयातित संवर्धित-यूरेनियम रिएक्टर डिजाइनों पर निर्भर रहने के बजाय स्वदेशी PHWR क्षमता बनाने का भारत का चुनाव, अपने परमाणु कार्यक्रम के प्रारंभिक दशकों में भारत के लिए सुलभ तकनीकी मार्ग और एक ऐसे ईंधन चक्र के रणनीतिक लाभ दोनों को दर्शाता है जिसे यूरेनियम संवर्धन अवसंरचना की आवश्यकता नहीं थी। जैसे-जैसे एक चरण एक PHWR संचालित होता है, ईंधन में मौजूद प्राकृतिक यूरेनियम-238 का एक हिस्सा — जो स्वयं विखंडनीय नहीं है — न्यूट्रॉनों को अवशोषित करता है और नाभिकीय अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से धीरे-धीरे प्लूटोनियम-239, एक विखंडनीय पदार्थ, में परिवर्तित हो जाता है। यह प्लूटोनियम, जिसे पुनर्संसाधन (reprocessing) के माध्यम से खर्च किए गए ईंधन से निकाला जाता है, कार्यक्रम के दूसरे चरण के लिए ईंधन इनपुट बन जाता है; इस अर्थ में, चरण एक न केवल अपने आप में बिजली का स्रोत है बल्कि प्लूटोनियम-उत्पादन मंच के रूप में भी कार्य करता है जिस पर चरण दो निर्भर करता है।

4. चरण दो: प्लूटोनियम और फास्ट ब्रीडर रिएक्टर

दूसरा चरण फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों (Fast Breeder Reactors, FBR) पर केंद्रित है, जो चरण एक के PHWR से प्राप्त प्लूटोनियम-239 का उपयोग करते हैं, आमतौर पर यूरेनियम के साथ मिलाकर, ईंधन के रूप में। इन रिएक्टरों को "फास्ट" कहा जाता है क्योंकि, PHWR के विपरीत, वे धीमे किए गए ("थर्मल") न्यूट्रॉनों के बजाय तेज (अ-मॉडरेटेड) न्यूट्रॉनों का उपयोग करके संचालित होते हैं, और उन्हें "ब्रीडर" रिएक्टर कहा जाता है क्योंकि वे जितना उपभोग करते हैं उससे अधिक विखंडनीय पदार्थ उत्पन्न ("ब्रीड") करने के लिए डिजाइन किए गए हैं: रिएक्टर के विखंडनीय क्रोड के चारों ओर उर्वर पदार्थ — प्राकृतिक या क्षीण यूरेनियम, या थोरियम — का एक आवरण (blanket) विखंडन श्रृंखला अभिक्रिया से अतिरिक्त न्यूट्रॉनों को अवशोषित करता है और धीरे-धीरे नए विखंडनीय पदार्थ में परिवर्तित हो जाता है। जब ब्रीडर आवरण थोरियम से बना होता है, तो फास्ट ब्रीडर रिएक्टर एक साथ थोरियम को यूरेनियम-233 में परिवर्तित करने के महत्वपूर्ण सेतु कार्य की भी सेवा करता है, यूरेनियम का एक विखंडनीय समस्थानिक जो प्राकृतिक रूप से नहीं पाया जाता लेकिन ठीक वही ईंधन है जिसकी कार्यक्रम के तीसरे चरण के लिए आवश्यकता होती है। भारत का फास्ट ब्रीडर रिएक्टर प्रयास समर्पित फास्ट-रिएक्टर अनुसंधान सुविधाओं में अनुसंधान व प्रोटोटाइप विकास पर केंद्रित है, जो इस तथ्य को दर्शाता है कि फास्ट ब्रीडर तकनीक को डिजाइन करना, बनाना और सुरक्षित रूप से संचालित करना PHWR जैसे थर्मल रिएक्टरों की तुलना में काफी अधिक जटिल है, क्योंकि यह आमतौर पर शीतलक के रूप में जल के बजाय तरल धातु (जैसे सोडियम) का उपयोग करता है और इसमें उच्च शक्ति घनत्व शामिल होता है। वैचारिक रूप से, चरण दो पूरे कार्यक्रम की धुरी है: यह चरण एक में उत्पन्न प्लूटोनियम से अतिरिक्त ऊर्जा मूल्य निकालता है और यूरेनियम-233 ईंधन का निर्माण भी करता है जिसकी चरण तीन को आवश्यकता होती है, जो कार्यक्रम की यूरेनियम-आधारित शुरुआत को इसके थोरियम-आधारित गंतव्य से जोड़ता है।

5. चरण तीन: थोरियम-आधारित रिएक्टर और भारत की थोरियम संपदा

तीसरा और अंतिम चरण मुख्यतः थोरियम से ईंधनित रिएक्टरों की परिकल्पना करता है, जो चरण दो के दौरान ब्रीड किए गए यूरेनियम-233 का उपयोग विखंडनीय "चालक" पदार्थ के रूप में करते हैं जो श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रखता है जबकि अतिरिक्त थोरियम को रिएक्टर के भीतर ही धीरे-धीरे और अधिक यूरेनियम-233 में परिवर्तित किया जाता है, जिससे ईंधन चक्र लंबे समय में काफी हद तक आत्मनिर्भर बन जाता है। चूंकि थोरियम स्वयं विखंडनीय नहीं है, चरण तीन के रिएक्टरों को इस तरह समझना बेहतर है कि वे थोरियम को उस तरह नहीं "जलाते" जैसे एक पारंपरिक रिएक्टर संवर्धित यूरेनियम जलाता है, बल्कि एक चक्र में यूरेनियम-233 को ब्रीड व उपभोग करते हैं जिसमें थोरियम कच्चा फीडस्टॉक है। इस चरण में भारत की रुचि सीधे इसकी भूवैज्ञानिक बंदोबस्ती से उपजती है: थोरियम भारतीय तटरेखा के कुछ हिस्सों के साथ पाए जाने वाले मोनाजाइट रेत निक्षेपों में केंद्रित है, और भारत को सामान्यतः विश्व के किसी भी देश के मुकाबले सबसे बड़े थोरियम संसाधन आधारों में से एक रखने वाला माना जाता है, इसके अपेक्षाकृत सीमित घरेलू यूरेनियम भंडारों के विपरीत। एक बड़े पैमाने पर थोरियम-ईंधनित रिएक्टर बेड़े को साकार करना तकनीकी रूप से मांग वाला है और यह निकट-अवधि परिनियोजन के बजाय एक दीर्घकालिक अनुसंधान व विकास लक्ष्य का प्रतिनिधित्व करता है; भारतीय अनुसंधान संस्थानों ने तदनुसार थोरियम-चक्र तकनीक को साबित करने के उद्देश्य से प्रदर्शन व प्रोटोटाइप रिएक्टर डिजाइनों पर काम किया है, इस समझ के साथ कि पूर्ण-स्तरीय चरण तीन परिनियोजन एक बहु-दशकीय उपक्रम है न कि जल्दी हासिल की जाने वाली कोई चीज। परीक्षा प्रयोजनों के लिए, बनाए रखने योग्य मुख्य विचार कार्यक्रम का तार्किक गंतव्य है — एक ईंधन चक्र जो, परिपक्व होने पर, भारत के नागरिक परमाणु ऊर्जा क्षेत्र को आयातित या दुर्लभ यूरेनियम के बजाय घरेलू रूप से प्रचुर संसाधन पर मुख्यतः चलने देगा।

6. प्रमुख संस्थाएं: DAE, BARC, NPCIL और संबंधित निकाय

भारत की परमाणु संस्था कुछ विशेषीकृत संस्थानों के इर्द-गिर्द संगठित है, जिनमें से प्रत्येक की एक अलग भूमिका है। परमाणु ऊर्जा विभाग (Department of Atomic Energy, DAE), जिसकी स्थापना 1950 के दशक के मध्य में हुई और जो सीधे प्रधानमंत्री के अधीन कार्य करता है, भारत की परमाणु ऊर्जा नीति बनाने और देश के परमाणु अनुसंधान, ऊर्जा व अनुप्रयोग कार्यक्रम की समग्र रूप से देखरेख करने के लिए जिम्मेदार शीर्ष सरकारी निकाय है। भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (Bhabha Atomic Research Centre, BARC), मुंबई के निकट ट्रॉम्बे में स्थित भारत का प्रमुख बहु-विषयक परमाणु अनुसंधान केंद्र, अपनी उत्पत्ति 1950 के दशक में पाता है और डॉ. होमी भाभा की स्मृति में इसका नाम रखा गया था; BARC रिएक्टर तकनीक, परमाणु ईंधन चक्र प्रक्रियाओं, चिकित्सा व कृषि में रेडियोआइसोटोप अनुप्रयोगों, और रिएक्टर सुरक्षा में मौलिक व अनुप्रयुक्त अनुसंधान करता है, और ऐतिहासिक रूप से स्वदेशी PHWR व ईंधन-पुनर्संसाधन तकनीक विकास के केंद्र में रहा है। न्यूक्लियर पावर कॉरपोरेशन ऑफ इंडिया लिमिटेड (Nuclear Power Corporation of India Limited, NPCIL) DAE के अंतर्गत सार्वजनिक-क्षेत्र की कंपनी है जो भारत के वाणिज्यिक परमाणु ऊर्जा स्टेशनों को डिजाइन करने, बनाने, चालू करने और संचालित करने के लिए जिम्मेदार है, जो प्रभावी रूप से BARC व अन्य DAE संस्थानों के अनुसंधान व रिएक्टर-डिजाइन कार्य को ग्रिड-से-जुड़ी उत्पादन क्षमता में अनुवादित करती है; इसी तरह विशेष रूप से फास्ट ब्रीडर रिएक्टर निर्माण को आगे बढ़ाने के लिए एक संबंधित सार्वजनिक-क्षेत्र कंपनी स्थापित की गई है, जो चरण दो गतिविधि के बढ़ते पैमाने को दर्शाती है। इनके साथ, चेन्नई के निकट एक समर्पित फास्ट-रिएक्टर अनुसंधान संस्थान विशेष रूप से फास्ट ब्रीडर रिएक्टर अनुसंधान व तकनीक पर केंद्रित है, और परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (Atomic Energy Regulatory Board, AERB) भारत के परमाणु सुरक्षा नियामक के रूप में कार्य करता है, जो परमाणु सुविधाओं के स्थान चयन, डिजाइन, निर्माण, संचालन व अंततः निष्क्रियकरण के लिए सुरक्षा मानक निर्धारित व लागू करता है, उन संस्थाओं — जैसे NPCIL — से स्वतंत्र रूप से जो उन्हें संचालित करती हैं। साथ में, यह DAE-नेतृत्व वाली संस्थागत संरचना नीति निर्माण, अनुसंधान, संयंत्र संचालन, और सुरक्षा विनियमन को अलग-अलग निकायों में विभाजित करती है, जिम्मेदारी का यह विभाजन स्वयं भारत के परमाणु शासन पर RAS-शैली के प्रश्नों में एक बार-बार आने वाला विषय है।

7. भारत के ऊर्जा मिश्रण में परमाणु ऊर्जा और व्यापक नीतिगत विचार

भारत के समग्र विद्युत उत्पादन पोर्टफोलियो के भीतर, परमाणु ऊर्जा को आमतौर पर एक बेसलोड स्रोत के रूप में समझा जाता है — एक ऐसा स्रोत जो सौर व पवन ऊर्जा के विपरीत, जो मौसम व दिन के समय के साथ बदलते हैं, लगातार स्थिर उत्पादन पर चलने में सक्षम है — और एक कम-कार्बन स्रोत के रूप में, क्योंकि नाभिकीय विखंडन बिजली उत्पादन के दौरान सीधे ग्रीनहाउस गैसें उत्सर्जित नहीं करता, कोयला- या गैस-आधारित तापीय बिजली के विपरीत। ये दो विशेषताएं परमाणु ऊर्जा को जल विद्युत व नवीकरणीय ऊर्जा के साथ भारत के कोयले पर ऐतिहासिक निर्भरता से दूर अपने बिजली मिश्रण को विविधीकृत करने के प्रयासों में रखती हैं, साथ ही एक बार घरेलू ईंधन चक्र, विशेषकर थोरियम-आधारित चरण तीन, परिपक्व हो जाने पर आयातित ईंधनों पर निर्भरता कम करके ऊर्जा-सुरक्षा लक्ष्यों का भी समर्थन करती हैं। साथ ही, परमाणु ऊर्जा ऐसे नीतिगत विचार भी उठाती है जो अन्य उत्पादन स्रोतों से अलग हैं और सुलझे हुए प्रश्नों के बजाय सार्वजनिक-नीति के संदर्भ में सक्रिय रूप से बहस किए जाते हैं: रिएक्टर सुरक्षा, जिसमें प्रमुख दुर्घटनाओं से अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सीखे गए सबक शामिल हैं जिन्होंने वैश्विक सुरक्षा प्रथा व नियामक सोच को नया रूप दिया; खर्च किए गए परमाणु ईंधन व अन्य रेडियोधर्मी अपशिष्ट का दीर्घकालिक प्रबंधन व सुरक्षित भंडारण, जो बहुत लंबी अवधि तक रेडियोधर्मी बना रहता है और सुरक्षित, निगरानी युक्त भंडारण या अंततः भूवैज्ञानिक निपटान की आवश्यकता होती है; कई नवीकरणीय तकनीकों की तुलना में परमाणु परियोजनाओं की विशिष्ट उच्च प्रारंभिक पूंजी लागत व लंबी निर्माण समयसीमा; और प्रस्तावित संयंत्र स्थलों के आसपास सार्वजनिक स्वीकृति व भूमि अधिग्रहण के प्रश्न। इन मुद्दों के प्रति भारत का दृष्टिकोण ऊपर वर्णित AERB की सुरक्षा-विनियमन भूमिका के माध्यम से, DAE व NPCIL की गहराई-में-रक्षा सुरक्षा डिजाइन (किसी एक सुरक्षा उपाय पर निर्भरता के बजाय कई, स्तरित सुरक्षा प्रणालियां) के प्रति घोषित प्रतिबद्धता के माध्यम से, और भारत के विकसित होते नागरिक परमाणु दायित्व कानून व अंतरराष्ट्रीय नागरिक परमाणु सहयोग समझौतों के ढांचे के माध्यम से संचालित होता है, जिन्होंने 2000 के दशक के अंत से सुरक्षा-रक्षित नागरिक रिएक्टरों के लिए आयातित यूरेनियम व रिएक्टर तकनीक तक भारत की पहुंच को क्रमिक रूप से विस्तारित किया है, जो स्वदेशी त्रि-चरणीय कार्यक्रम की जगह लेने के बजाय उसे पूरक बनाता है। RAS प्रयोजनों के लिए, परमाणु ऊर्जा को केवल एक बिजली-उत्पादन तकनीक के रूप में नहीं बल्कि ऊर्जा सुरक्षा, कम-कार्बन उत्पादन, सुरक्षा शासन, और दीर्घकालिक संसाधन रणनीति को संतुलित करने वाले एक नीति क्षेत्र के रूप में सबसे अच्छी तरह से तैयार किया जाता है।

RPSC RAS प्रीलिम्स के लिए महत्वपूर्ण तथ्य

• परमाणु ऊर्जा नाभिकीय विखंडन के माध्यम से उत्पन्न होती है — न्यूट्रॉन अवशोषण के बाद भारी, अस्थिर नाभिकों (यूरेनियम या प्लूटोनियम समस्थानिकों) का विभाजन — जो जीवाश्म ईंधनों के रासायनिक दहन की तुलना में ईंधन की प्रति इकाई द्रव्यमान कहीं अधिक ऊर्जा जारी करता है।
• भारत के त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की परिकल्पना डॉ. होमी जे. भाभा ने भारत के सीमित यूरेनियम भंडारों और इसके प्रचुर थोरियम भंडारों के बीच बेमेल को संबोधित करने के लिए की थी।
• चरण एक दाबित भारी जल रिएक्टरों (PHWR) में प्राकृतिक (असंवर्धित) यूरेनियम ईंधन का उपयोग करता है, जो भारी जल का उपयोग मॉडरेटर और शीतलक दोनों के रूप में करते हैं।
• चरण एक के संचालन के दौरान, ईंधन में यूरेनियम-238 विखंडनीय प्लूटोनियम-239 में परिवर्तित हो जाता है, जो चरण दो के लिए ईंधन इनपुट बन जाता है।
• चरण दो फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों (FBR) का उपयोग करता है, जो तेज (अ-मॉडरेटेड) न्यूट्रॉनों पर चलते हैं और रिएक्टर क्रोड के चारों ओर यूरेनियम या थोरियम के उर्वर आवरण का उपयोग करके जितना उपभोग करते हैं उससे अधिक विखंडनीय पदार्थ "ब्रीड" करने के लिए डिजाइन किए गए हैं।
• एक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर में थोरियम आवरण थोरियम को यूरेनियम-233 में परिवर्तित करता है, जो चरण तीन के लिए आवश्यक विखंडनीय ईंधन है।
• चरण तीन थोरियम-आधारित रिएक्टरों की परिकल्पना करता है जो यूरेनियम-233 को विखंडनीय चालक के रूप में उपयोग करते हैं, जिसमें थोरियम कच्चे फीडस्टॉक के रूप में कार्य करता है जिसे रिएक्टर के भीतर धीरे-धीरे परिवर्तित किया जाता है।
• भारत के थोरियम भंडार, जो तटीय मोनाजाइट रेत निक्षेपों में केंद्रित हैं, विश्व में सबसे बड़े माने जाते हैं, इसके अपेक्षाकृत सीमित घरेलू यूरेनियम भंडारों के विपरीत।
• परमाणु ऊर्जा विभाग (DAE) भारत की शीर्ष परमाणु ऊर्जा नीति संस्था है, जो सीधे प्रधानमंत्री के अधीन कार्य करती है; भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (BARC) भारत का प्रमुख परमाणु अनुसंधान संस्थान है, जिसका नाम डॉ. होमी भाभा के नाम पर रखा गया।
• न्यूक्लियर पावर कॉरपोरेशन ऑफ इंडिया लिमिटेड (NPCIL), एक DAE सार्वजनिक-क्षेत्र कंपनी, भारत के वाणिज्यिक परमाणु ऊर्जा स्टेशनों का निर्माण व संचालन करती है; परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (AERB) भारत का स्वतंत्र परमाणु सुरक्षा नियामक है।
• परमाणु ऊर्जा को आमतौर पर एक कम-कार्बन बेसलोड स्रोत के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जो इसे सौर व पवन जैसे परिवर्तनशील नवीकरणीय स्रोतों और कोयला या गैस पर आधारित कार्बन-उत्सर्जक तापीय बिजली से अलग करता है।

RPSC RAS प्रीलिम्स के लिए परीक्षा सुझाव

• त्रि-चरणीय क्रम को केवल संख्याओं के बजाय इसकी ईंधन-और-रिएक्टर जोड़ी से याद रखें: चरण एक = प्राकृतिक यूरेनियम + PHWR; चरण दो = प्लूटोनियम + फास्ट ब्रीडर रिएक्टर; चरण तीन = थोरियम/यूरेनियम-233 + थोरियम रिएक्टर।
• याद रखें कि प्रत्येक चरण का उत्पाद अगले चरण का इनपुट बन जाता है — चरण एक से प्लूटोनियम चरण दो को ईंधन देता है, और चरण दो में ब्रीड किया गया यूरेनियम-233 चरण तीन को ईंधन देता है — यह "श्रृंखला" तर्क अक्सर क्रम-आधारित प्रश्नों का आधार होता है।
• नाभिकीय विखंडन (भारी नाभिकों का विभाजन, भारत के सभी परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया) को नाभिकीय संलयन (हल्के नाभिकों का संयोजन, वह प्रक्रिया जो सूर्य को शक्ति देती है, जो बिजली उत्पादन के लिए अभी भी अनुसंधान चरण में है) के साथ भ्रमित न करें — नीचे कन्फ्यूज़न बस्टर बॉक्स देखें।
• डॉ. होमी जे. भाभा को विशेष रूप से त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की परिकल्पना से जोड़ें, और ध्यान दें कि उनकी मृत्यु के बाद BARC का नाम उनकी स्मृति में रखा गया था।
• संस्थागत भूमिकाओं को अलग रखें: DAE नीति बनाता है, BARC अनुसंधान करता है, NPCIL वाणिज्यिक ऊर्जा स्टेशनों का निर्माण व संचालन करता है, और AERB सुरक्षा को विनियमित करता है — एक प्रश्न पूछ सकता है कि कौन सी संस्था किसी विशिष्ट कार्य के लिए जिम्मेदार है।
• भारत की थोरियम प्रचुरता को सीधे इसके तटीय मोनाजाइट रेत निक्षेपों से जोड़ें, क्योंकि यह संसाधन-भूगोल संबंध इस विषय पर RAS प्रश्नों में एक बार-बार आने वाला तथ्यात्मक आधार है।
• इस विषय के लिए विशिष्ट रिएक्टर संख्या, मेगावाट में क्षमता आंकड़े, या वर्ष-वार उत्पादन आंकड़े याद करने से बचें, क्योंकि ये समय के साथ बदलते हैं; इसके बजाय तंत्र, क्रम, और संस्थागत संरचना पर ध्यान केंद्रित करें, जो स्थिर हैं और जिनका परीक्षण RAS प्रश्नों में सामान्यतः किया जाता है।
• जब कोई प्रश्न परमाणु ऊर्जा को भारत के "ऊर्जा मिश्रण" के भीतर तैयार करे, तो इसे परिवर्तनशील नवीकरणीय स्रोतों के प्रतिस्थापन के बजाय उन्हें पूरक बनाने वाले कम-कार्बन बेसलोड स्रोत के रूप में इसकी भूमिका के संदर्भ में सोचें।

सारांश

परमाणु ऊर्जा नियंत्रित नाभिकीय विखंडन के माध्यम से बिजली उत्पन्न करती है, जिसमें भारी नाभिक टूटकर किसी भी रासायनिक दहन प्रक्रिया की तुलना में ईंधन की प्रति इकाई कहीं अधिक ऊर्जा जारी करते हैं, जिसमें परिणामी ऊष्मा एक पारंपरिक भाप टरबाइन व जनरेटर को चलाती है। भारत की परमाणु ऊर्जा रणनीति डॉ. होमी जे. भाभा के त्रि-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम द्वारा विशिष्ट है, जो ईंधन उपयोग को इस तरह क्रमबद्ध करता है कि प्रत्येक चरण का उत्पाद अगले चरण का इनपुट बन जाता है: चरण 1 दाबित भारी जल रिएक्टरों में प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग करता है और उप-उत्पाद के रूप में प्लूटोनियम-239 उत्पन्न करता है; चरण 2 उस प्लूटोनियम का उपयोग फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों में करता है, जो थोरियम आवरण से यूरेनियम-233 भी ब्रीड करते हैं; और चरण 3 उस यूरेनियम-233 पर चलने वाले थोरियम-आधारित रिएक्टरों की परिकल्पना करता है, जो अंततः भारत को अपने अपेक्षाकृत सीमित यूरेनियम भंडारों के बजाय अपने प्रचुर घरेलू थोरियम भंडारों पर निर्भर रहने देता है। इस दीर्घकालिक तकनीकी दृष्टि को संस्थाओं के एक संरचित समूह द्वारा आगे बढ़ाया जाता है — परमाणु ऊर्जा विभाग नीति निर्धारित करता है, भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र अनुसंधान करता है, न्यूक्लियर पावर कॉरपोरेशन ऑफ इंडिया लिमिटेड वाणिज्यिक रिएक्टरों का निर्माण व संचालन करता है, और परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड स्वतंत्र सुरक्षा विनियमन लागू करता है — जबकि रिएक्टर सुरक्षा, खर्च किए गए ईंधन व रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्रबंधन, पूंजी लागत, और सार्वजनिक स्वीकृति के इर्द-गिर्द व्यापक नीतिगत बहसें यह आकार देती रहती हैं कि परमाणु ऊर्जा को भारत के व्यापक, विविधीकृत हो रहे बिजली मिश्रण के हिस्से के रूप में कैसे परिनियोजित किया जाता है। RPSC RAS प्रीलिम्स के लिए, अभ्यर्थियों को विखंडन तंत्र, तीनों चरणों के तार्किक क्रम व ईंधन संबंधों, और भारत की प्रमुख परमाणु संस्थाओं की अलग-अलग भूमिकाओं पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, न कि रिएक्टर संख्या या क्षमता आंकड़ों पर जिन्हें परीक्षा के निकट वर्तमान आधिकारिक स्रोतों से सत्यापित करना बेहतर है।