लघु परमाणु ऊर्जा में रुचि बढ़ रही है। यहाँ जानिए क्यों

प्लेटो द्वारा पुनर्प्रकाशित

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हालाँकि छोटे मॉड्यूलर परमाणु रिएक्टर अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में हैं, कंपनियाँ इस तकनीक को लागू करने पर विचार कर रही हैं औद्योगिक उपयोगों की विविधता का विस्तार, जिसमें खनन स्थलों का विद्युतीकरण, ताप प्रसंस्करण और शामिल हैं शक्ति अलवणीकरण.

कुछ कंपनियाँ ऐसे तरीके भी तलाश रही हैं जिनसे छोटे रिएक्टर काम कर सकें बिजली जहाज़, जबकि अन्य लोग उन्हें एक क्षमता के रूप में देखते हैं छोटे समुदायों के लिए ऊर्जा आपूर्ति, विशेष रूप से दूरदराज के स्थानों में।

हम किस बारे में बात कर रहे हैं उसका एक त्वरित थंबनेल: छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर (एसएमआर) विखंडन-आधारित सिस्टम हैं जो पारंपरिक परमाणु संयंत्रों द्वारा उत्पन्न लगभग एक तिहाई बिजली का उत्पादन करते हैं - 300 मेगावाट तक बिजली, जो पर्याप्त है प्रतिवर्ष लगभग 150,000 घरों को बिजली. वे आकार के एक अंश के बराबर हैं, जो लगभग दो फुटबॉल मैदानों को घेरते हैं।

वैश्विक एसएमआर बाजार था 9.5 में मूल्य $2021 बिलियन था और पोलारिस मार्केट रिसर्च के अनुसार, इस वर्ष $13 बिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है।

दुनिया भर में स्थापित छोटे रिएक्टरों को देखने में हमें अभी भी पाँच से 10 साल लगेंगे, हालाँकि, 12 से 12,000 कर्मचारियों वाली सैकड़ों कंपनियाँ प्रोटोटाइप विकसित कर रही हैं।

वैश्विक उद्योग का प्रतिनिधित्व करने वाले वर्ल्ड न्यूक्लियर एसोसिएशन के वरिष्ठ संचार प्रबंधक जोनाथन कॉब ने कहा, "कुछ डिज़ाइन काफी छोटे समूहों से आ रहे हैं।" "उन्हें सही व्यवसायों, शैक्षणिक संस्थानों आदि के साथ साझेदारी करने की आवश्यकता होगी, लेकिन यह उद्यमशील दिमागों के लिए एक जगह है।"

अन्य लोग उतने आशावादी नहीं हैं। वैज्ञानिकों, विश्लेषकों और नीति विशेषज्ञों का प्रतिनिधित्व करने वाली एक गैर-लाभकारी संस्था, यूनियन ऑफ कंसर्नड साइंटिस्ट्स में परमाणु ऊर्जा सुरक्षा के निदेशक एडविन लिमन ने कहा, "मुझे लगता है कि एसएमआर के बारे में मौजूदा प्रचार ज्यादातर गर्म हवा का एक समूह है।" "इनमें से अधिकांश स्टार्टअप नई परमाणु प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए आवश्यक संसाधनों और समय को बहुत कम आंकते हैं।"

केस बना रहे हैं

उद्योग ने लगभग 50 साल पहले यह पता लगा लिया था कि परमाणु संयंत्रों को कैसे कम किया जाए। लेकिन गैस की तुलना में लागत बहुत अधिक थी, इसलिए उत्पादन कम हो गया।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में परमाणु विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर जैकोपो बुओंगियोर्नो ने कहा कि एसएमआर तीन प्राथमिक लाभ प्रदान करते हैं:

उनकी सादगी उन्हें सस्ता बनाती है.
कम बिजली उत्पादन का मतलब है कि वे अधिक बहुमुखी हैं - हमें हमेशा 1,000 मेगावाट की आवश्यकता नहीं होती है।
अंततः, कोयला संयंत्रों के लिए निर्मित बुनियादी ढांचे में एसएमआर को स्थापित करना अपेक्षाकृत सरल होगा।

उन्होंने कहा, "आप मौजूदा कर्मचारियों को भी परमाणु कार्य के लिए नियुक्त कर सकते हैं।" "यहाँ अच्छे तालमेल हैं।"

और क्या, जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्र रेट्रोफिट किया जा सकता है एसएमआर की मेजबानी करने के लिए। रोमानिया में अमेरिकी दूतावास द्वारा प्रकाशित एक तथ्य पत्र, जहां एक कंपनी एक खनन स्थल को बिजली देने के लिए छह एसएमआर स्थापित करने की योजना बना रही है, पता चलता है शीतलन जल वितरण प्रणाली, विखनिजीकृत जल, पीने योग्य जल, साइट अग्नि सुरक्षा, और प्रशासनिक, प्रशिक्षण और गोदाम भवनों का पुन: उपयोग किया जा सकता है।

उन्हें सही व्यवसायों, शैक्षणिक संस्थानों आदि के साथ साझेदारी करने की आवश्यकता होगी, लेकिन यह उद्यमशील दिमागों के लिए एक जगह है।

एसएमआर विशेष रूप से ऑफ-ग्रिड अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हैं शोधकर्ताओं और उद्योग पेशेवर। कुछ कंपनियाँ उनका उपयोग करने की आशा रखती हैं खनन स्थलों पर डीजल-ईंधन वाले वाहनों को हाइड्रोजन गैस से बदलें.

हाइड्रोजन डीजल की तुलना में अधिक टिकाऊ है लेकिन इसे उत्पन्न करने के लिए ऊर्जा के दूसरे रूप की आवश्यकता होती है। के सीईओ डेविड डाबनी ने कहा, एक छोटा, मोबाइल परमाणु रिएक्टर यह काम करेगा स्टारकोर न्यूक्लियर, एक कनाडाई कंपनी जिसमें सिर्फ 12 कर्मचारी हैं।

A इंपीरियल कॉलेज लंदन से पढ़ाई डैबनी के दावे का समर्थन करता है कि एसएमआर से आने वाली बिजली और अतिरिक्त गर्मी का उपयोग हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। "हम मूल रूप से उन रिएक्टरों के बारे में बात कर रहे हैं जो डीजल जनरेटर के साथ प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं," जेम्स वॉकर, मुख्य कार्यकारी ने कहा नैनो परमाणु ऊर्जा, लगभग 30 कर्मचारियों वाली एक यूएस-आधारित कंपनी।

नैनो न्यूक्लियर माइक्रो मॉड्यूलर रिएक्टर (एमएमआर) विकसित करता है, जो एसएमआर से भी छोटे होते हैं। एमएमआर किसी भी रिएक्टर के रूप में योग्य हैं जो प्रति घंटे 10 मेगावाट तक उत्पादन करते हैं। वे एक बड़े डिलीवरी ट्रक के अंदर फिट होने के लिए काफी छोटे हैं - आसान परिवहन और तैनाती के लिए कॉम्पैक्ट होने के लिए डिज़ाइन किया गया है। परिणामस्वरूप, निगमों के लिए उनके पास और भी अधिक आवेदन हो सकते हैं।

वॉकर ने कहा, "आप संभावित रूप से पूरे शिपिंग उद्योग को परमाणुकृत कर सकते हैं।" "और ऐसा करने से, ईंधन सस्ता हो जाएगा, जहाज सुरक्षित हो जाएगा और उद्योग को भारी मात्रा में धन की बचत होगी।"

बाज़ार का परिदृश्य

बुओंगियोर्नो के अनुसार, रोल्स रॉयस, वेस्टिंगहाउस और बीडब्ल्यूएक्सटी सहित बड़ी कंपनियां एसएमआर के साथ आगे बढ़ रही हैं। उनके पास प्रौद्योगिकी बनाने के लिए संसाधन और लंबी और महंगी लाइसेंसिंग प्रक्रिया का भुगतान करने के लिए धन है। हालाँकि, पिछले 10 वर्षों में कई एसएमआर-विशिष्ट कंपनियाँ प्रमुखता से उभरी हैं, जिनमें शामिल हैं NuScale पावर और टेरापॉवर, जिसका उत्तरार्द्ध बिल गेट्स द्वारा समर्थित है।

उभरती प्रौद्योगिकियां बेहद विविध हैं। वैश्विक स्तर पर लगभग 50 एसएमआर डिज़ाइन हैं। दबावयुक्त जल रिएक्टर (पीडब्ल्यूआर) और पिघला हुआ नमक रिएक्टर आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो दृष्टिकोण हैं। पीडब्ल्यूआर भाप बनाने के लिए रिएक्टर कोर से गर्मी स्थानांतरित करने के लिए उच्च दबाव वाले पानी का उपयोग करते हैं, जो बाद में एक टरबाइन चलाता है जो बिजली उत्पन्न करता है। उनके पास उच्च तापीय उत्पादन है, जिसका उपयोग किया जा सकता है जिला तापन प्रदान करें. पिघला हुआ नमक रिएक्टर ईंधन और शीतलक दोनों के रूप में पिघले नमक के तरल मिश्रण का उपयोग करते हैं। इन रिएक्टरों के अनुसार एक आंतरिक सुरक्षा तंत्र है विशेषज्ञ अनुसंधान. अधिक गरम होने पर ईंधन फैलता है। यह विस्तार ईंधन को सक्रिय कोर क्षेत्र से बाहर धकेलता है, और स्वचालित रूप से रिएक्टर के आउटपुट को सीमित करता है परमाणु मंदी को रोकता है.

मुझे उम्मीद है कि अगले दशक के भीतर बहुत कम संख्या में नए रिएक्टर बनाए जाएंगे - जिन्हें पर्याप्त और निरंतर सरकारी सब्सिडी मिलती है।

"पिछले 10 वर्षों में, उन्नत छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों का पारिस्थितिकी तंत्र निश्चित रूप से बहुत अधिक विविध हो गया है," रॉब लवडे, संचार अधिकारी ने कहा। मोल्टेक्स एनर्जी, यूके और कनाडा में स्थित एक कंपनी जिसमें लगभग 30 कर्मचारी हैं। “और यह बहुत अच्छी बात है। इतनी बड़ी विविधता होना बहुत अच्छी बात है।”

चेर्नोबिल और फुकुशिमा जैसे बड़े पैमाने के बिजली संयंत्रों में आपदाओं के बीच, साथ ही दुनिया के सबसे डरावने हथियार, परमाणु ऊर्जा के रूप में प्रसिद्धि पाने के बीच बहुत पहले देखा गया है समाधान के बजाय ख़तरे के रूप में।

इसलिए जहां उद्योग विविधता को लेकर उत्साहित है, वहीं लाइमैन को चिंता है कि इससे सुरक्षा संबंधी चिंताएं पैदा हो सकती हैं। उन्होंने कहा, "यह सामान्य निष्कर्ष निकालना संभव नहीं है कि विभिन्न डिजाइनों की बड़ी संख्या को देखते हुए सभी एसएमआर वर्तमान रिएक्टरों की तुलना में कम या ज्यादा सुरक्षित हैं।"

NuScale अपनी प्रगति के लिए SMR-विशिष्ट कंपनियों में से एक है। कंपनी की स्थापना 2007 में हुई थी और इसमें लगभग 560 लोग कार्यरत हैं। इसकी 2029 तक अमेरिका, कोरिया, पोलैंड और रोमानिया में रिएक्टर स्थापित करने की योजना है।

अन्य खिलाड़ियों के पास उस समयावधि पर उत्पाद बनाने और लाइसेंस प्राप्त करने के लिए जरूरी संसाधन नहीं हैं। लेकिन उनके पास प्रोटोटाइप हैं, और कुछ कार्यान्वयन के बारे में सरकारों के साथ बातचीत कर रहे हैं।

स्टारकोर न्यूक्लियर मुख्य रूप से खनन स्थलों और दूरदराज के समुदायों जैसे ऑफ-ग्रिड उपयोगों को पूरा करने के लिए उच्च तापमान वाला 35-मेगावाट गैस रिएक्टर विकसित कर रहा है।

डाबनी ने कहा, "जलवायु परिवर्तन के संदर्भ में, हमें लगता है कि ग्रिड से बाहर जाकर हम अधिक प्रभाव डाल सकते हैं।" कंपनी एक कनाडाई प्रांत के साथ 40 साल के बिजली खरीद समझौते के बारे में बातचीत कर रही है, जो अनिवार्य रूप से स्टारकोर को 8,000 लोगों के क्षेत्र के लिए प्राथमिक ऊर्जा प्रदाता बना देगा।

मोलटेक्स एनर्जी निवेशक और निजी फंडिंग के साथ एक अपशिष्ट बर्नर रिएक्टर और एक पिघला हुआ नमक रिएक्टर विकसित कर रही है। लवडे ने कहा, "हमें विश्वास है कि हम इसे दशक के अंत तक वास्तविकता में ला सकते हैं।" उन्होंने कहा कि कंपनी संभावित सरकारी फंडिंग पर भी नजर रख रही है।

दरअसल, अमेरिका और ब्रिटेन दोनों सरकारें एसएमआर परियोजनाओं को वित्तपोषित करने की इच्छा दिखाती हैं। मई में, अमेरिका ने घोषणा की कि वह कम से कम प्रदान करने का इरादा रखता है अग्रिम सहायता के लिए $275 मिलियन रोमानिया में NuScale की SMR परियोजना। 2023 के अंत में, यूके एक एसएमआर प्रतियोगिता आयोजित कर रहा है जो आगे के विकास के लिए दो प्रौद्योगिकियों का चयन करेगी।

तेजी में बाधाएं

एसएमआर कंपनियों - विशेषकर छोटी कंपनियों - को बहुत सी बाधाओं से पार पाना है। मुख्य बाधाएँ इसमें फंडिंग, सुरक्षा चिंताओं के बारे में सार्वजनिक धारणा और लाइसेंसिंग और नियामक प्रक्रियाओं के लिए समय और संसाधन शामिल हैं।

बुओंगियोर्नो ने कहा, "जूरी अभी भी एसएमआर के लिए बाहर है।" "वे वास्तव में अभी तक निर्मित नहीं हुए हैं।" उन्होंने कहा कि कुछ स्टार्टअप अति-महत्वाकांक्षी हो सकते हैं। “स्टार्टअप की तकनीकी डेवलपर और नियोक्ता बनने की महत्वाकांक्षा है, और यहीं पर मैं थोड़ा सशंकित हूं। इसके लिए संयंत्रों का निर्माण आवश्यक है। यह कोई मॉम-एंड-पॉप ऑपरेशन नहीं है।”

लाइमैन ने कहा कि कौन सी प्रौद्योगिकियां सफल होती हैं और कौन सी नहीं, इसमें सरकारी सब्सिडी एक बड़ी भूमिका निभाएगी। लाइमैन ने कहा, "तमाम प्रचार के बावजूद, आज बहुत कम संख्या में व्यवहार्य परियोजनाएं हैं।" "मुझे उम्मीद है कि अगले दशक के भीतर बहुत कम संख्या में नए रिएक्टर बनाए जाएंगे - जिन्हें पर्याप्त और निरंतर सरकारी सब्सिडी मिलती है।"

उद्योग के भीतर एक सुखद एहसास है कि इसमें हर कोई एक साथ है क्योंकि उस क्षमता और डीकार्बोनाइजेशन की आवश्यकता के मामले में पाई सभी के लिए काफी बड़ी है।

भले ही छोटी कंपनियां प्रौद्योगिकी के निर्माण के लिए आवश्यक संसाधनों को सुरक्षित करने का प्रबंधन करती हैं, लाइसेंसिंग प्रक्रिया महंगी है। न्यूस्केल में बिजनेस डेवलपमेंट के कार्यकारी उपाध्यक्ष क्लेटन स्कॉट ने कहा कि कंपनी को अमेरिका के साथ प्रमाणित करने में 500 मिलियन डॉलर का खर्च आया।

कॉब के अनुसार, समस्या का एक हिस्सा यह है कि अमेरिकी नियामक प्रक्रिया अभी भी पारंपरिक बड़े पैमाने के परमाणु संयंत्रों को पूरा करती है। "यह वही नौकरशाही बोझ है लेकिन एक रिएक्टर के लिए जो काफी छोटा है," उन्होंने कहा।

हालाँकि परमाणु ऊर्जा संचालन के दौरान ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नहीं करती है, लेकिन इस बात को लेकर भी चिंताएँ हैं कि अगली पीढ़ी के रिएक्टर पर्यावरण को कैसे प्रभावित करेंगे। परमाणु रिएक्टरों को बिजली पैदा करने के लिए यूरेनियम खनन से ईंधन की आवश्यकता होती है, जो कि है व्यापक नकारात्मक पर्यावरण और स्वास्थ्य प्रभाव, जिसमें रेडियोधर्मी धूल और जल-जनित विषाक्त पदार्थों से पानी का संदूषण शामिल है।

परमाणु ऊर्जा रेडियोधर्मी कचरा भी पैदा करती है। प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित एक अध्ययन में कहा गया है कि एसएमआर करेंगे परमाणु कचरे की मात्रा बढ़ाएँ उत्पन्न. परमाणु कचरा मुख्य रूप से बचे हुए यूरेनियम ईंधन को संदर्भित करता है, लेकिन इसमें विकिरण के संपर्क में आने वाले प्रयोगशाला उपकरण जैसी वस्तुएं भी शामिल हो सकती हैं। वह पदार्थ हजारों वर्षों तक विषैला रहता है और है अत्यंत हानिकारक मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए.

इन चिंताओं के बावजूद, उद्योग आगे बढ़ रहा है। फिलहाल सबसे बड़ी बाधा लाइसेंसिंग है, लेकिन अंदरूनी सूत्रों के अनुसार, कम कार्बन वाली ऊर्जा की तत्काल आवश्यकता उद्योग और सरकार को एक साथ काम करने के लिए पर्याप्त हो सकती है।

लवडे ने कहा, "उद्योग के भीतर एक सुखद अहसास है कि इसमें हर कोई एक साथ है क्योंकि उस क्षमता और डीकार्बोनाइजेशन की आवश्यकता के मामले में पाई सभी के लिए काफी बड़ी है।" “हमें नियामकों के साथ घनिष्ठ सहयोग की आवश्यकता है। हमें पर्याप्त बैंडविड्थ के लिए नियामकों की आवश्यकता है।"