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कल्पक्कम में भारत के प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) ने हासिल की क्रिटिकलिटी
21 अगस्त 2023 को भारत में पूरी तरह से स्वदेशी तकनीक से विकसित प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) ने कल्पक्कम में क्रिटिकलिटी हासिल की। यह देश में बनाए गए फास्ट ब्रीडर रिएक्टर में पहली बार स्व-स्थायी परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया का सफल संचालन है (स्रोत: Department of Atomic Energy प्रेस विज्ञप्ति, 2023)। भारतीय नाभिकीय विद्युत निगम लिमिटेड (BHAVINI) द्वारा संचालित यह रिएक्टर यूरेनियम-प्लूटोनियम मिश्रित ऑक्साइड (MOX) ईंधन का उपयोग करता है और उपजाऊ यूरेनियम-238 से fissile सामग्री उत्पन्न करता है। यह उपलब्धि 1950 के दशक में होमी भाभा द्वारा शुरू किए गए भारत के तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है, जिसका उद्देश्य यूरेनियम और थोरियम संसाधनों का कुशल उपयोग कर दीर्घकालिक ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करना है।
UPSC प्रासंगिकता
- GS पेपर 3: विज्ञान और प्रौद्योगिकी – परमाणु ऊर्जा, तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम, ऊर्जा सुरक्षा
- GS पेपर 3: पर्यावरण – परमाणु सुरक्षा और नियामक ढांचा
- निबंध: भारत के ऊर्जा क्षेत्र में तकनीक और स्वदेशी विकास
PFBR की तकनीकी विशेषताएं और संचालन के सिद्धांत
PFBR एक फास्ट ब्रीडर रिएक्टर है, जो धीमी (थर्मल) न्यूट्रॉन की जगह तेज न्यूट्रॉन का उपयोग कर विखंडन प्रक्रिया को जारी रखता है। यह रिएक्टर उपजाऊ यूरेनियम-238 को प्लूटोनियम-239 में परिवर्तित कर fissile ईंधन उत्पन्न करता है, जिससे ईंधन संसाधनों का विस्तार होता है (World Nuclear Association, 2023)। MOX ईंधन, जो यूरेनियम और प्लूटोनियम ऑक्साइड का मिश्रण होता है, इस प्रक्रिया को संभव बनाता है। क्रिटिकलिटी का मतलब है कि रिएक्टर में न्यूट्रॉन उत्पादन और हानि के बीच संतुलन बन गया है और यह बाहरी न्यूट्रॉन स्रोत के बिना स्व-स्थायी श्रृंखला प्रतिक्रिया में है।
- तेज न्यूट्रॉन ईंधन दक्षता बढ़ाते हैं और fissile आइसोटोप के उत्पादन को संभव बनाते हैं।
- MOX ईंधन निर्माण में प्लूटोनियम की रेडियोटॉक्सिसिटी और हैंडलिंग की जटिलता के कारण उन्नत तकनीक की जरूरत होती है।
- PFBR में सोडियम कूलेंट का उपयोग उच्च न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था और कुशल ताप स्थानांतरण के लिए किया जाता है।
PFBR संचालन के लिए कानूनी और नियामक ढांचा
भारत में परमाणु ऊर्जा विकास मुख्य रूप से Atomic Energy Act, 1962 के तहत संचालित होता है, जो परमाणु ऊर्जा गतिविधियों का नियंत्रण केंद्र सरकार को देता है (धारा 3)। Department of Atomic Energy (DAE) नीति निर्धारण और अनुसंधान विकास की देखरेख करता है, जबकि Atomic Energy Regulatory Board (AERB) सुरक्षा और नियामक अनुपालन सुनिश्चित करता है। परमाणु प्रतिष्ठानों के पर्यावरण संरक्षण के लिए Environment Protection Act, 1986 (धारा 6 और 7) के तहत प्रभाव मूल्यांकन और प्रदूषण नियंत्रण अनिवार्य हैं। PFBR का संचालन इन सभी कानूनी प्रावधानों और दिशानिर्देशों का सख्ती से पालन करता है।
- Atomic Energy Act, 1962: परमाणु सुविधाओं का केंद्रीकृत नियंत्रण और लाइसेंसिंग।
- Environment Protection Act, 1986: पर्यावरणीय मंजूरी और निगरानी।
- AERB: परमाणु सुरक्षा, विकिरण संरक्षण और आपातकालीन तैयारी सुनिश्चित करता है।
- DAE: परमाणु अनुसंधान, विकास और नीति का शीर्ष निकाय।
PFBR और फास्ट ब्रीडर तकनीक के आर्थिक पहलू
BHAVINI द्वारा विकसित PFBR परियोजना की अनुमानित लागत ₹13,000 करोड़ है (DAE वार्षिक रिपोर्ट, 2023)। फास्ट ब्रीडर रिएक्टर पारंपरिक थर्मल रिएक्टरों की तुलना में यूरेनियम संसाधन उपयोग को 60 गुना तक बढ़ा सकते हैं, जो भारत के भारी यूरेनियम आयात (2022 में 85% से अधिक) पर निर्भरता को कम करने में मदद करता है (World Nuclear Association)। प्लूटोनियम ईंधन उत्पन्न कर PFBR ताजा यूरेनियम आयात की आवश्यकताओं को घटाता है, जिससे सालाना करोड़ों डॉलर की बचत संभव है। यह सफलता भारत के 175 GW अक्षय और परमाणु ऊर्जा लक्ष्य (2022-23) को हासिल करने में सहायक है (विद्युत मंत्रालय)। हालांकि, उच्च पूंजी लागत और जटिल ईंधन चक्र प्रबंधन बड़े पैमाने पर विस्तार में आर्थिक चुनौतियां हैं।
- PFBR पूंजी लागत: लगभग ₹13,000 करोड़।
- यूरेनियम आयात निर्भरता: 2022 में >85%, जिससे $500 मिलियन का वार्षिक खर्च।
- फास्ट ब्रीडर यूरेनियम उपयोग को 60 गुना तक बढ़ाते हैं।
- भारत के 175 GW स्वच्छ ऊर्जा लक्ष्य का समर्थन।
- ईंधन निर्माण और नियामक अनुपालन से परिचालन लागत बढ़ती है।
PFBR विकास और संचालन में प्रमुख संस्थान
PFBR का संचालन BHAVINI द्वारा किया जाता है, जो फास्ट ब्रीडर रिएक्टर विकास और तैनाती के लिए सरकारी संस्था है। Department of Atomic Energy (DAE) नीति निर्धारण और वित्तपोषण करता है। कल्पक्कम स्थित Indira Gandhi Centre for Atomic Research (IGCAR) फास्ट ब्रीडर तकनीक, ईंधन विकास और रिएक्टर भौतिकी के लिए अनुसंधान केंद्र है। Atomic Energy Regulatory Board (AERB) सुरक्षा मानकों और पर्यावरण नियमों का पालन सुनिश्चित करता है, निरीक्षण और लाइसेंसिंग करता है।
- BHAVINI: फास्ट ब्रीडर रिएक्टर का विकास और संचालन।
- DAE: नीति, वित्त और पर्यवेक्षण।
- IGCAR: फास्ट ब्रीडर तकनीक और ईंधन चक्र अनुसंधान।
- AERB: परमाणु सुरक्षा और पर्यावरणीय अनुपालन के लिए नियामक प्राधिकरण।
तुलनात्मक अध्ययन: भारत का PFBR बनाम फ्रांस के फास्ट ब्रीडर रिएक्टर
| पहलू | भारत (PFBR) | फ्रांस (Phénix और Superphénix) |
|---|---|---|
| संचालन स्थिति | 2023 में PFBR ने क्रिटिकलिटी हासिल की; संचालन शुरू | Phénix 2009 तक संचालित; Superphénix 1997 में बंद |
| ईंधन प्रकार | यूरेनियम-प्लूटोनियम MOX ईंधन | MOX ईंधन का उपयोग; समान ईंधन चक्र |
| रणनीतिक फोकस | स्वदेशी तकनीक; तीसरे चरण में थोरियम उपयोग पर ध्यान | वाणिज्यिक ऊर्जा उत्पादन; आर्थिक और सुरक्षा कारणों से बंद |
| पैमाना और बेड़ा | एक प्रोटोटाइप रिएक्टर; वाणिज्यिक स्तर पर विस्तार की योजना | कई रिएक्टर; यूरोप में सबसे बड़ा फास्ट ब्रीडर बेड़ा |
| नियामक वातावरण | AERB और EPA 1986 के तहत कड़े सुरक्षा और पर्यावरण मानक | सख्त EU नियम; सार्वजनिक विरोध के कारण बंद |
फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के विस्तार में चुनौतियां और महत्वपूर्ण अंतराल
तकनीकी सफलता के बावजूद, भारत का फास्ट ब्रीडर कार्यक्रम वाणिज्यिक विस्तार में कई बाधाओं का सामना करता है। पूंजी लागत थर्मल रिएक्टरों की तुलना में काफी अधिक है, और MOX ईंधन निर्माण में रेडियोलॉजिकल सुरक्षा की जटिलताएं हैं। नियामक मंजूरी के लिए व्यापक सुरक्षा प्रमाणन आवश्यक है, जिससे परियोजनाओं में देरी होती है। इसके अलावा, सार्वजनिक स्वीकृति और पर्यावरणीय चिंताएं भी चुनौतियां हैं। ये सभी कारण फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के विस्तार को थर्मल रिएक्टरों और अंतरराष्ट्रीय कार्यक्रमों की तुलना में धीमा करते हैं।
- उच्च पूंजी व्यय और लंबी तैयारी अवधि।
- MOX ईंधन निर्माण और हैंडलिंग की जटिलताएं।
- नियामक और पर्यावरणीय मंजूरी में देरी।
- सार्वजनिक धारणा और सुरक्षा संबंधी चिंताएं।
- थर्मल रिएक्टरों की तुलना में सीमित परिचालन अनुभव।
महत्व और आगे का रास्ता
- PFBR की क्रिटिकलिटी भारत की उन्नत स्वदेशी परमाणु तकनीक की क्षमता को प्रमाणित करती है।
- यह तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम के दूसरे चरण को मजबूत करता है, जो तीसरे चरण में थोरियम रिएक्टरों के लिए fissile सामग्री उत्पन्न करता है।
- यूरेनियम आयात पर निर्भरता कम कर ऊर्जा सुरक्षा और आर्थिक बचत बढ़ाता है।
- फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों और थोरियम उपयोग के विस्तार पर ध्यान केंद्रित करना परमाणु ईंधन चक्र के सतत बंद के लिए जरूरी होगा।
- वाणिज्यिक सफलता के लिए नियामक, आर्थिक और सार्वजनिक स्वीकृति संबंधी चुनौतियों का समाधान जरूरी है।
- PFBR विखंडन प्रतिक्रिया को जारी रखने के लिए धीमे (थर्मल) न्यूट्रॉन का उपयोग करता है।
- PFBR यूरेनियम-238 से प्लूटोनियम-239 उत्पन्न करता है।
- क्रिटिकलिटी का मतलब है कि रिएक्टर ने स्व-स्थायी श्रृंखला प्रतिक्रिया हासिल कर ली है।
- पहले चरण में प्राकृतिक यूरेनियम से संचालित प्रेशराइज्ड हेवी वाटर रिएक्टर (PHWR) का उपयोग होता है।
- दूसरे चरण में फास्ट ब्रीडर रिएक्टर प्लूटोनियम उत्पन्न करते हैं।
- तीसरे चरण में थोरियम आधारित रिएक्टर यूरेनियम-233 को ईंधन के रूप में उपयोग करते हैं।
इनमें से कौन-से कथन सही हैं?
मुख्य प्रश्न
भारत के प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) की क्रिटिकलिटी हासिल करने की उपलब्धि को देश के तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम के संदर्भ में चर्चा करें। भारत में फास्ट ब्रीडर रिएक्टर तकनीक के विस्तार में आने वाली चुनौतियां क्या हैं? (250 शब्द)
झारखंड और JPSC प्रासंगिकता
- JPSC पेपर: पेपर 3 – विज्ञान और प्रौद्योगिकी, ऊर्जा सुरक्षा
- झारखंड का दृष्टिकोण: झारखंड के यूरेनियम भंडार भारत के परमाणु ईंधन आपूर्ति श्रृंखला में योगदान देते हैं, जो स्थानीय खनन को राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा लक्ष्यों से जोड़ता है।
- मुख्य बिंदु: स्वदेशी तकनीक विकास, संसाधन उपयोग, और यूरेनियम खनन तथा परमाणु ऊर्जा विस्तार से स्थानीय आर्थिक लाभ पर आधारित उत्तर तैयार करें।
PFBR की क्रिटिकलिटी हासिल करने का क्या महत्व है?
PFBR की क्रिटिकलिटी का मतलब है कि यह तेज न्यूट्रॉन का उपयोग कर स्व-स्थायी परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया में पहुंच चुका है। यह उपलब्धि fissile ईंधन उत्पादन की भारत की क्षमता को प्रमाणित करती है, जिससे तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम के दूसरे चरण को मजबूती मिलती है और तीसरे चरण में थोरियम उपयोग संभव होता है।
फास्ट ब्रीडर रिएक्टर और थर्मल रिएक्टर में क्या अंतर है?
फास्ट ब्रीडर रिएक्टर तेज न्यूट्रॉन का उपयोग कर विखंडन को जारी रखते हैं और उपजाऊ सामग्री से fissile ईंधन उत्पन्न करते हैं, जबकि थर्मल रिएक्टर धीमे (थर्मल) न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं और ईंधन उत्पादन नहीं करते। फास्ट ब्रीडर ईंधन उपयोग दक्षता को काफी बढ़ाते हैं।
भारत में परमाणु ऊर्जा और सुरक्षा को कौन-कौन से कानून नियंत्रित करते हैं?
Atomic Energy Act, 1962 परमाणु ऊर्जा विकास और नियंत्रण के लिए है, जबकि Environment Protection Act, 1986 पर्यावरणीय सुरक्षा को नियंत्रित करता है। Atomic Energy Regulatory Board (AERB) सुरक्षा मानकों और लाइसेंसिंग को लागू करता है।
फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के आर्थिक लाभ क्या हैं?
फास्ट ब्रीडर रिएक्टर यूरेनियम ईंधन उपयोग को 60 गुना तक बढ़ाते हैं, जिससे भारत की यूरेनियम आयात निर्भरता कम होती है और विदेशी मुद्रा की बचत होती है। ये सतत परमाणु ईंधन चक्र के जरिए भारत के स्वच्छ ऊर्जा लक्ष्यों का समर्थन करते हैं।
भारत में फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के वाणिज्यिक विस्तार में क्या चुनौतियां हैं?
मुख्य चुनौतियों में उच्च पूंजी लागत, जटिल MOX ईंधन निर्माण, कड़े नियामक अनुमोदन, और सार्वजनिक सुरक्षा चिंताएं शामिल हैं, जो थर्मल रिएक्टरों की तुलना में फास्ट ब्रीडर रिएक्टर के विस्तार को धीमा करती हैं।
आधिकारिक स्रोत और आगे पढ़ें
स्रोत: LearnPro Editorial | सामान्य अध्ययन | प्रकाशित: 7 April 2026 | अंतिम अपडेट: 8 April 2026
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