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परमाणु ऊर्जा: हाँ या नहीं?

नाभिकीय ऊर्जा जैसे कुछ ही मुद्दों पर लोगों की राय इतनी बँटी होती है। हम बताते हैं कि विखंडन जीवाश्म ईंधन जलाए बिना बिजली कैसे बनाता है, लगातार बिजली उत्पादन नवीकरणीय ऊर्जा के साथ क्यों मददगार हो सकता है, और इतिहास हमें हादसों और कचरे के बारे में क्या बताता है। हम लागत और समयसीमा, लंबे समय तक कचरा रखने के तरीकों, और छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों (SMRs) जैसे नए डिज़ाइन आगे कहाँ दिख सकते हैं, यह भी देखते हैं, नाभिकीय ऊर्जा से चलने वाले कंटेनर जहाजों से लेकर डेटा सेंटरों तक।

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प्रभावगतिलागतपरिपक्वताप्रकृति

3.2कुल मिलाकर

इस समाधान की रेटिंग कैसी है

  • प्रभाव5 / 5बड़ी मात्रा में लगातार मिलने वाली कम-कार्बन बिजली, मौसम कैसा भी हो।
  • गति2 / 5नए संयंत्रों को चालू होने में अक्सर एक दशक या उससे ज़्यादा समय लगता है।
  • लागत2 / 5शुरुआती लागत बहुत ज़्यादा, और लागत बढ़ने का लंबा इतिहास।
  • परिपक्वता5 / 5दशकों से दुनिया भर में चल रही एक परखी हुई तकनीक; छोटे रिएक्टर विकसित हो रहे हैं।
  • प्रकृति2 / 5जमीन बहुत कम लगती है, लेकिन यूरेनियम खनन, रेडियोधर्मी कचरा और पानी का इस्तेमाल समस्याएँ हैं।

मार्गदर्शिका

यह फिल्म की तस्वीरों वाली प्रतिलिपि है। मार्गदर्शिका अभी सिर्फ़ अंग्रेज़ी में उपलब्ध है - आपकी भाषा में भी जल्द उपलब्ध होगी।

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प्रश्नोत्तरी

10 में से प्रश्न 1

लगभग 430 ईसा पूर्व परमाणुओं का विचार सबसे पहले किसने दिया था?

स्कोर 0 / 10

प्रतिलिपि

परमाणु शायद मामूली लगें, लेकिन इन सूक्ष्म कणों में ऊर्जा की अपार क्षमता है, जो इंसानियत की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक का जवाब हो सकती है: धरती को बिगाड़े बिना बत्तियां जलाए रखना।

मुश्किल यह है कि नाभिकीय ऊर्जा को काबू में करना थोड़ा पेचीदा है, और गलती हो जाए तो नतीजे अच्छे नहीं होते। चलिए, नाभिकीय ऊर्जा के कमालों पर नज़र डालते हैं।

हालांकि इंसान सचमुच परमाणुओं से बने हैं, किसी को नहीं पता था कि वे मौजूद हैं जब तक प्राचीन यूनानी दार्शनिक ल्यूसिपस और डेमोक्रिटस ने करीब 430 ईसा पूर्व इसका विचार नहीं दिया [1,2,3]. लेकिन सबूत के बिना, लगभग सभी ने उन्हें नज़रअंदाज़ कर दिया।

1900 के दशक तक, परमाणुओं का अस्तित्व आखिर साबित हो गया [4,5,6], और 1938 में, दमदार जर्मन जोड़ी Otto Hahn और Fritz Strassmann ने, अक्सर अनदेखी रह जाने वाली Lise Meitner की मदद से, पता लगाया कि भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ने के लिए परमाणुओं को कैसे तोड़ा जाए - इस प्रक्रिया को नाभिकीय विखंडन कहते हैं [7,8,9].

स्वाभाविक तौर पर, इंसानों ने सबसे पहले बम बनाया [10]. लेकिन धूल बैठने के बाद, किसी को समझ आया कि नाभिकीय ऊर्जा से टोस्टर, टेलीविज़न और टेबल लैंप भी चल सकते हैं, और नाभिकीय ऊर्जा का जन्म हुआ [11,12].

लेकिन आखिर नाभिकीय ऊर्जा को छोड़ा कैसे जा सकता है?

खैर, पहले आपको सही किस्म का परमाणु चाहिए। यूरेनियम-235 जैसे भारी, रेडियोधर्मी परमाणु अपनी अस्थिरता की वजह से तोड़ने में सबसे आसान होते हैं [13,14,15].

उन्हें ईंधन छड़ों में भरकर, नाभिकीय रिएक्टर में डालकर, और न्यूट्रॉन नाम के उप-परमाणु कणों से उन पर बमबारी करके, परमाणुओं को टूटने पर मजबूर किया जा सकता है, जिससे और भी न्यूट्रॉन निकलते हैं। ये, परमाणु डोमिनोज़ के खेल की तरह, दूसरे यूरेनियम परमाणुओं से टकराते हैं और एक श्रृंखला अभिक्रिया शुरू कर देते हैं।

इससे गर्मी पैदा होती है जो पानी को भाप में बदल देती है, भाप टर्बाइनों को घुमाती है और बिजली बनती है, बिना कुछ जलाए या कोई कार्बन डाइऑक्साइड छोड़े [16-19].

एक किलोग्राम कोयले के मुकाबले, एक किलोग्राम यूरेनियम 1,50,000 गुना से ज्यादा ऊर्जा पैदा करता है [20,21,22], और क्योंकि यूरेनियम धरती पर काफी आम है [23,24,25], यह कम-कार्बन ऊर्जा स्रोत सदियों तक चल सकता है [26].

जीवाश्म ईंधनों की जगह लेकर, इसने पिछले 50 सालों में लगभग 70 अरब मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन होने से रोका है [27] …जापान या भारत ने अब तक जितना CO2 छोड़ा है, उससे भी ज्यादा [28].

लेकिन शायद इसकी सबसे बड़ी ताकत इसकी लगातार भरोसेमंद आपूर्ति है, यानी यह पवन और सौर ऊर्जा की सबसे बड़ी चुनौती हल कर सकती है: रुक-रुककर मिलने वाली ऊर्जा की समस्या। क्योंकि पवन और सौर ऊर्जा मौसम पर निर्भर हैं, वे जरूरत के वक्त हमेशा बिजली नहीं दे सकतीं [29-32].

तो जब तक इंसान उन बादलों वाले, बिना हवा वाले दिनों के लिए काफी पवन और सौर ऊर्जा जमा करना नहीं सीख लेते [33], नाभिकीय ऊर्जा लगातार मिलने वाली बेसलोड बिजली का एक अहम स्रोत हो सकती है, जो जीवाश्म ईंधनों पर निर्भरता घटाए। यह पहले ही दुनिया के बिजली उत्पादन का 9% [34-37] हिस्सा है।

तो इंसान इसका ज्यादा इस्तेमाल क्यों नहीं करते?

चलिए, उस बड़ी बात पर चर्चा करें जिससे सब बच रहे हैं: Three Mile Island [38,39], Chernobyl [40,41], Fukushima [42,43]. ये नाभिकीय हादसे पीआर के लिए बिल्कुल अच्छे नहीं थे - इन सभी में रिएक्टर कोर को ठंडा रखने में नाकामी और इंसानी गलती शामिल थी।

जरूरत से ज्यादा गर्म कोर पिघल सकता है [44,45,46], और खतरनाक स्तर का विकिरण छोड़ सकता है जो दशकों तक बना रह सकता है… [47-50] और यहीं हम एक और बड़ी कमी पर आते हैं: नाभिकीय कचरा!

जब यूरेनियम परमाणु टूटते हैं, तो वे सिर्फ ऊर्जा नहीं छोड़ते, वे सीज़ियम-137 और स्ट्रोंशियम-90 जैसे बेहद रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद भी बनाते हैं, जो दशकों तक बने रहते हैं और इस्तेमाल हो चुका ईंधन छोड़ जाते हैं जो हजारों सालों तक रेडियोधर्मी रहता है [51,52,53].

नाभिकीय कचरे को पुनर्संसाधित करके परमाणु हथियार बनाने के लिए प्लूटोनियम भी निकाला जा सकता है, जिससे नाभिकीय प्रसार का जोखिम पैदा होता है क्योंकि ज्यादा से ज्यादा देशों के पास बम बनाने के साधन आ जाते हैं [54,55,56].

फिर लागत भी है। बड़े नाभिकीय बिजलीघर बनाने में वक्त लगता है और वे महंगे होते हैं [57,58,59], कभी-कभी निर्माण में दशक लगते हैं और लागत दसियों अरब डॉलर तक पहुंच जाती है [60,61,62] - पवन, सौर, या जीवाश्म ईंधनों से भी कहीं ज्यादा।

और बुरी बात यह कि हाल के दशकों में नए बिजलीघर बनाना और महंगा हो गया है, जबकि पवन और सौर जैसे स्रोत काफी सस्ते हो गए हैं [63,64,65].

तो आखिर इंसान नाभिकीय ऊर्जा की झंझट क्यों पालते हैं?

हैरानी की बात है कि नाभिकीय ऊर्जा असल में जीवाश्म ईंधनों से कहीं ज्यादा सुरक्षित है, जो जहरीला वायु प्रदूषण फैलाते हैं और हर साल लाखों लोगों की जान लेते हैं [65-71] - नाभिकीय ऊर्जा ने अपने पूरे इतिहास में जितनों को मारा है, उससे कहीं ज्यादा! [72-81].

असल में, सौर ऊर्जा के बाद नाभिकीय ऊर्जा दूसरा सबसे सुरक्षित ऊर्जा स्रोत है [82,83].

लेकिन नाभिकीय कचरे की समस्या का क्या? ऐतिहासिक रूप से, इंसानों ने इसे बड़े कंक्रीट कंटेनरों में रखा है [84] या रिसाव रोकने के लिए भूमिगत तिजोरियों में दफनाया है [85,86].

गहरे भूवैज्ञानिक भंडार [87,88,89] जो कचरे को हजारों सालों तक सुरक्षित रख सकते हैं, फिनलैंड, स्वीडन और फ्रांस में जमीन के नीचे बनाए जा रहे हैं। तो कचरा एक चुनौती जरूर है, लेकिन इससे निपटा जा सकता है, और पैदा होने वाला कुल कचरा बनी ऊर्जा के मुकाबले बहुत कम है [90].

और उस परेशान करने वाले प्लूटोनियम का क्या? अब आधुनिक रिएक्टरों के कचरे से हथियार-स्तर का पदार्थ निकालना बहुत मुश्किल है, इसलिए शरारत की गुंजाइश बहुत कम बचती है! [91,92].

तो आखिरी समस्या बचती है: लागत। बिजलीघर बनाना महंगा होता है, लेकिन चालू हो जाने के बाद वे आमतौर पर 60 से 80 साल तक अपेक्षाकृत सस्ते में चलते हैं [93,94,95] - पवन और सौर संयंत्रों से कहीं ज्यादा, जिनका जीवन-काल सिर्फ 20 से 30 साल होता है [96,97,98]. नाभिकीय संयंत्र मौजूदा बिजली ग्रिड से सीधे जुड़ सकते हैं, जबकि पवन और सौर ऊर्जा को अपनी रुक-रुककर मिलने वाली आपूर्ति के कारण भंडारण और ट्रांसमिशन में सुधार चाहिए [34,35,99,100].

उन्नत रिएक्टर डिज़ाइन, जैसे पिघले नमक वाले रिएक्टर, सुरक्षा और दक्षता को और बेहतर बना सकते हैं। तरल ईंधन इस्तेमाल करके, वे कम दबाव पर ज्यादा तापीय दक्षता से चल सकते हैं। इनमें बेहतर फेल-सेफ तरीके भी होते हैं: अगर ईंधन जरूरत से ज्यादा गर्म हो जाए, तो वह एक प्लग पिघला देता है और ईंधन अपने-आप ठंडा होने के लिए बाहर निकल जाता है। त्रासदी टल गई! [101-106]

छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों को लेकर भी उत्साह बढ़ रहा है, जिन्हें साइट से बाहर फैक्ट्रियों में बनाया जाता है, और जो शुरुआती-लागत घटाने के साथ निर्माण तेज कर सकते हैं [107-110]. टेक दिग्गज अपने डेटा सेंटर चलाने के लिए पहले ही इनके इस्तेमाल की संभावनाएँ तलाश रहे हैं [111,112,113], और शिपिंग कंपनियां भविष्य के कंटेनर जहाज चलाने के लिए भी [114-118].

तो, बड़ा सवाल: क्या इंसानों को नाभिकीय ऊर्जा इस्तेमाल करनी चाहिए? खैर, कोई भी ऊर्जा स्रोत परफेक्ट नहीं है, और नाभिकीय विखंडन की जरूर कमियां हैं, मुख्य तौर पर यह कि यह महंगा है और इसे बनने में दशक लग सकते हैं।

इस बीच, पवन और सौर फार्म लगाना जल्दी और सस्ता है [119,120,121], और उनकी लागत - बैटरी भंडारण की लागत के साथ - तेजी से गिर रही है [122,123,124] और अनुमान है कि आने वाले दशकों में और गिरती रहेगी [125-128].

जब तक नए नाभिकीय संयंत्र या मॉड्यूलर रिएक्टर भी चालू होंगे, पवन और सौर जैसी तेज़ी-से-बढ़ती तकनीकें (बैटरी भंडारण के सहारे) शायद पहले ही सुर्खियां बटोर चुकी होंगी [125-131], और ऐसा लग सकता है कि नाभिकीय ऊर्जा… खैर, महफ़िल में कुछ देर से पहुँची है।

लेकिन अभी के लिए, नाभिकीय ऊर्जा उन गिने-चुने कम-कार्बन विकल्पों में से है जो लगातार, सुरक्षित और भरोसेमंद बिजली दे सकते हैं। तो, अगर इंसान अपने कार्बन उत्सर्जन घटाने को लेकर गंभीर हैं [132], तो कम से कम मौजूदा नाभिकीय संयंत्रों को चलते रहने देना सिर्फ समझदार जोखिम प्रबंधन नहीं है। यह जरूरी है।

चाहे नई नाभिकीय तकनीक वक्त रहते किफायती बने, या ऊर्जा भंडारण के समाधान नवीकरणीय ऊर्जा को सबसे पसंदीदा जवाब बना दें, एक बात साफ है… दौड़ शुरू हो चुकी है!

विशेषज्ञ सलाहकार

हम इनका शुक्रिया अदा करना चाहते हैं

Prof. Ian Farnan

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय

कैम्ब्रिज न्यूक्लियर एनर्जी सेंटर

Dr. Nathaniel Read

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय

इंजीनियरिंग विभाग

Prof. Simon Middleburgh

बैंगोर यूनिवर्सिटी

न्यूक्लियर फ्यूचर्स इंस्टीट्यूट

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Mansfield College, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय

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संदर्भ

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  107. [107] छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर (SMRs) क्या हैं? | IAEA
  108. [108] उन्नत छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर (SMRs) | US Department of Energy
  109. [109] छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर: ज़्यादा सरल, सुरक्षित, सस्ते? | Energy
  110. [110] छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर - अमेरिका में भविष्य के नाभिकीय बिजली उत्पादन की कुंजी | EPIC | University of Chicago
  111. [111] AI डेटा सेंटरों को बिजली देने के लिए Google नाभिकीय ऊर्जा की ओर मुड़ा | BBC News
  112. [112] Amazon ने शुद्ध कार्बन-शून्य की कोशिश में छोटे मॉड्यूलर नाभिकीय रिएक्टरों को चुना | Amazon
  113. [113] AI को बिजली देने वाले छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों में Microsoft आगे बढ़ सकता है | Forbes
  114. [114] Maersk नाभिकीय ऊर्जा से चलने वाले कंटेनर जहाजों की संभावना तलाशेगा | Ship Technology
  115. [115] इस दशक के भीतर नाभिकीय ऊर्जा से चलने वाले कंटेनर जहाज संभव हो सकते हैं | The Chemical Engineer
  116. [116] शुद्ध शून्य की ओर बढ़ते शिपिंग क्षेत्र का नाभिकीय विकल्प: क्या यह संभव है? | HFW
  117. [117] 2020 के दशक के अंत तक दुनिया भर में कई जगहों पर तैरते नाभिकीय बिजली संयंत्र चल रहे होंगे | The Lyncean Group of San Diego
  118. [118] Ulstein का नाभिकीय ऊर्जा से चलने वाला Thor और उसका पूरी तरह बिजली से चलने वाला साथी जहाज समुद्री पर्यटन के लिए शून्य-कार्बन समाधान हैं | The Lyncean Group of San Diego
  119. [119] नाभिकीय, पवन और सौर ऊर्जा का ऐतिहासिक प्रसार: जलवायु शमन के रास्तों के लिए निहितार्थ | Environmental Research Letters
  120. [120] नाभिकीय ऊर्जा बनाम नवीकरणीय ऊर्जा: पैमाने का नजरिया | SSRN
  121. [121] नवीकरणीय, जीवाश्म ईंधन और नाभिकीय स्रोतों से बिजली उत्पादन की लागत का तुलनात्मक विश्लेषण | Journal of Cleaner Production
  122. [122] स्थिरता की ओर वैश्विक ऊर्जा बदलाव का मुख्य चालक कम लागत वाली नवीकरणीय बिजली | Energy
  123. [123] नवीकरणीय ऊर्जा की गिरती लागत - क्या ऊर्जा परिदृश्य पीछे रह रहे हैं? | Energy Strategy Reviews
  124. [124] बैटरियां और सुरक्षित ऊर्जा बदलाव - विश्लेषण | IEA
  125. [125] बैटरी भंडारण और नवीकरणीय ऊर्जा: 2030 तक लागत और बाजार | IRENA
  126. [126] यूटिलिटी-स्तरीय बैटरी भंडारण के लागत अनुमान: 2023 अपडेट | NLR (NREL)
  127. [127] Rethinking Energy 2020-2030 100% सौर, पवन और बैटरियाँ तो बस शुरुआत हैं | ReThinkX (संग्रहीत)
  128. [128] क्या हम बहुत निराशावादी हैं? सौर फोटोवोल्टेइक, पवन ऊर्जा और बैटरियों के लागत अनुमान दुनिया भर में वास्तविक लागत को बढ़ा-चढ़ाकर बता रहे हैं | Applied Energy (देखें संदर्भ नोट्स*)
  129. [129] ऊर्जा पर पुनर्विचार | ReThinkX (संग्रहीत)
  130. [130] बिजली क्षेत्र में बदलाव एक मौका है, खतरा नहीं | RMI
  131. [131] कार्बनमुक्त U.S. बिजली व्यवस्था में नाभिकीय ऊर्जा की भविष्य की भूमिका | NLR (NREL)
  132. [132] नए नाभिकीय निर्माण के वित्तपोषण के नए नजरिए | Nuclear Technology & Development Economics | OECD NEA

संदर्भ नोट्स

4-9

पहली बार परमाणु विभाजन किसने किया बनाम नाभिकीय विखंडन

कॉकक्रॉफ्ट और वॉल्टन ने 1932 में प्रोटॉनों से बमबारी करके Li-7 के परमाणुओं को विभाजित किया। इस काम ने द्रव्यमान/ऊर्जा तुल्यता (E=mc2) का प्रयोगात्मक प्रमाण दिया, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार मिला, और ‘नाभिकीय ऊर्जा’ (करीब 8 MeV - मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट) के निकलने को दिखाया। बाद में माइटनर, हान और स्ट्रासमैन ने यूरेनियम के नाभिक का विखंडन कराने के लिए उस पर न्यूट्रॉनों से बमबारी की, जिससे 200 MeV ऊर्जा निकली और 2-3 न्यूट्रॉन मुक्त हुए, जो नाभिकीय श्रृंखला अभिक्रिया को संभव बनाते हैं, जिसकी कल्पना सबसे पहले 1933 में लियो सिलार्ड ने की थी।

20,21,22

यूरेनियम का ऊर्जा घनत्व

कुछ स्रोत कहते हैं कि यूरेनियम का ऊर्जा घनत्व कोयले से लाखों गुना ज़्यादा है। यह सच है, लेकिन भ्रामक भी है, क्योंकि इस ऊर्जा का सिर्फ एक हिस्सा ही रिएक्टर में उपयोगी ढंग से पैदा किया जा सकता है।

  • U-235 = 39,00,000 MJ/kg
  • कोयला = 24 MJ/kg
  • कच्चा तेल = 44 MJ/kg
32-35

नाभिकीय बेसलोड पावर - डिस्पैचेबल बनाम लोड-फॉलोइंग

बन जाने के बाद, नाभिकीय ऊर्जा संयंत्र लगातार, भरोसेमंद, आसानी से जोड़ी जा सकने वाली और ‘मांग के हिसाब से भेजी जा सकने वाली’ बिजली दे सकते हैं, जिससे बिजली ग्रिड से जुड़ने, वितरण और ऊर्जा भंडारण की उन लागतों और मुश्किलों से बचा जा सकता है जो अभी बड़े पैमाने की पवन और सौर ऊर्जा से जुड़ी हैं और जिन्हें अक्सर लागत-लाभ विश्लेषणों में नहीं गिना जाता। लेकिन, नाभिकीय ऊर्जा एक ‘बेसलोड’ ऊर्जा स्रोत है जो ‘लोड-फॉलोइंग’ नहीं है, यानी इसके उत्पादन को ऊर्जा की अधिकता या मांग के चरम के जवाब में जल्दी बढ़ाया या घटाया नहीं जा सकता। इसलिए, इन्हें भी पारंपरिक बेसलोड बिजली स्रोतों जैसी ही चुनौतियों का सामना करना पड़ता है A। इस समस्या से निपटने के लिए, उन्नत रिएक्टर अतिरिक्त बिजली को जमा करने हेतु पिघले नमक के ऊष्मा भंडार इस्तेमाल कर रहे हैं, और नाभिकीय रिएक्टरों के नेटवर्क, जैसे फ्रांस में हैं, उत्पादन में अपेक्षाकृत छोटे, एक-दूसरे के पूरक बदलाव करके असरदार ढंग से प्रतिक्रिया दे सकते हैं।

(प्रो. Ian Farnan की टिप्पणी, 2024)

57-63

नाभिकीय ऊर्जा की लागत

नई यूटिलिटी-स्तर की बिजली उत्पादन तकनीकों के लिए लागत और प्रदर्शन अनुमान। (2019 - सिर्फ अमेरिका) B

बुनियादी लागत अनुमान:

  • उन्नत नाभिकीय: $6,041/kW
  • जलविद्युत संयंत्र 100 MW: $5,316/kW
  • अपतटीय पवन: $4,375/kW
  • बायोमास: $4,097/kW
  • अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल कोयला (CO2 कैप्चर के बिना): $3,676/kW
  • भूतापीय संयंत्र: $2,521/kW
  • स्थलीय पवन, छोटा: $1,677/kW
  • स्थलीय पवन, बड़ा: $1,265/kW
  • सौर PV: $1,313/kW
  • गैस (कम्बाइंड-साइकिल - सिंगल शाफ्ट): $1,084/kW
  • गैस (कम्बाइंड-साइकिल - मल्टी शाफ्ट): $958/kW
  • गैस (दहन टर्बाइन - एयरोडेरिवेटिव): $1,175/kW
  • गैस (दहन टर्बाइन - औद्योगिक फ्रेम): $713/kW

“नए नाभिकीय यूनिट फिलहाल दिखा रहे हैं कि कुल लागत $5,500/kW से $8,100/kW या हर 1,100 MW संयंत्र के लिए $6 अरब से $9 अरब के बीच होगी।” (2008) C

“2007 में, मूडीज़ ने अमेरिका में नए 1,000 MW नाभिकीय ऊर्जा रिएक्टर की “कुल कीमत” $5-6 अरब प्रति रिएक्टर बताई थी।” D

(नाभिकीय अर्थशास्त्र के भविष्य के लिए अतिरिक्त सामग्री देखें)

65

स्तरीकृत ऊर्जा लागत (LCOE) ग्राफ

दिखाया गया ग्राफ जून 2025 की Lazard की LCOE+ रिपोर्ट में प्रकाशित डेटा का संकलन है, और सालाना LCOE अध्ययनों के औसत बिना सब्सिडी वाले LCOE मान दिखाता है। यह मुख्यतः उत्तरी अमेरिकी ऊर्जा परिदृश्य से जुड़ा है, लेकिन व्यापक/वैश्विक लागत रुझानों को भी दिखाता है। अन्य नवीकरणीय तकनीकों के लिए वैश्विक औसत यूटिलिटी-स्केल LCOE रुझान स्रोत E में मिल सकते हैं।

66-71

जीवाश्म ईंधन से संबंधित मौतों पर टिप्पणी

जीवाश्म ईंधन के इस्तेमाल से जुड़ी असमय मौतों की ठीक संख्या अलग-अलग स्रोतों में काफी बदलती है और ये सभी अनुमान हैं, क्योंकि मौतों को किसी एक कारण से ठीक-ठीक जोड़ना मुश्किल है, इसलिए सटीक संख्या नहीं दी जा सकती।

  • [66] जीवाश्म ईंधनों के जलने से बने वायु प्रदूषण के स्वास्थ्य प्रभावों के कारण 2015 में अतिरिक्त वार्षिक मौतों का अनुमान देता है। इसमें दुनिया भर में 36.1 लाख मौतें बताई गई हैं, जिनमें अकेले चीन में सबसे ज्यादा 15 लाख मौतें हुईं।
  • [67] PM2.5 के संपर्क (जीवाश्म ईंधनों के जलने से निकलने वाले हवा में मौजूद कणिकीय पदार्थ) के कारण 2012 में 1.02 करोड़ असमय मौतों का अनुमान देता है, जिनमें चीन में 39 लाख और भारत में 25 लाख थीं।
  • [68] महीन कणिकीय पदार्थ और ओज़ोन प्रदूषण के कारण 2019 में अतिरिक्त मौतों का अनुमान 83.4 लाख लगाता है, जिनमें से ज्यादातर (52%) सीधे इस प्रदूषण के कारण होने वाली हृदय-चयापचय संबंधी बीमारियों से हुईं।
  • [69] वायु प्रदूषण (ओज़ोन और महीन कणिकीय पदार्थ के संपर्क) के कारण दुनिया भर में सालाना कुल अतिरिक्त मृत्यु दर का मॉडल 87.9 लाख बताता है, जिसमें प्रभावित लोगों की औसत जीवन प्रत्याशा 26.5 साल घटती है, साथ ही खराब स्वास्थ्य जटिलताओं के कारण दुनिया भर में औसत जीवन प्रत्याशा 2.9 साल कम होती है। मॉडल में वायुमंडलीय रसायन-विज्ञान-सामान्य परिसंचरण मॉडल और वैश्विक संपर्क मृत्यु दर मॉडल शामिल थे, जो IPCC की सिफारिशों के मुताबिक 20 और 30 साल की अवधियों के लिए चलाए गए।
  • [70] [69] जैसे ही तरीकों का इस्तेमाल करता है, लेकिन 2015 के लिए, और मानव-जनित जीवाश्म ईंधन उत्सर्जनों तथा प्राकृतिक वायु प्रदूषण (जंगल की आग से, जो जीवाश्म ईंधन उत्सर्जनों का परोक्ष नतीजा भी हो सकता है, क्योंकि बढ़ते वैश्विक तापन से वे ज्यादा तीव्र/बार-बार हो रही हैं) समेत सभी परिवेशी वायु प्रदूषण से सालाना वैश्विक अतिरिक्त मौतों का अनुमान 88 लाख लगाता है। यह औसत वैश्विक जीवन प्रत्याशा में 2.9 साल की कमी का भी अनुमान देता है, जिसमें 1.7 साल सभी मानव-जनित उत्सर्जनों से और 1.1 साल सिर्फ जीवाश्म ईंधन उत्सर्जनों से हैं। तुलना के लिए, तंबाकू से साल में 72 लाख मौतें होती हैं और जीवन प्रत्याशा 2.2 साल घटती है।
  • [71] जीवाश्म ईंधनों की जगह नाभिकीय ऊर्जा लाने और उसके बाद मृत्यु दर में कमी के तर्क का सार देता है, और कहता है कि 1971-2009 के दौरान कुल मिलाकर 18 लाख मौतें रोकी गईं, औसतन 76,000 सालाना, जो 19,000-3,00,000 के बीच रहीं। यह भी साफ करता है कि नाभिकीय ऊर्जा से भूरे कोयले के मुकाबले 99.9% कम मौतें होती हैं, कोयले से 99.8% कम, तेल से 99.7% कम, और गैस से 97.6% कम।
72-81

नाभिकीय ऊर्जा से संबंधित मौतों पर टिप्पणी

नाभिकीय ऊर्जा और उससे जुड़ी घटनाओं से होने वाली समय से पहले मौतों की सटीक संख्या निकालना लगभग असंभव है, क्योंकि नाभिकीय विकिरण के लंबे समय के असर, इसमें मौजूद जोखिम के स्तर और घटनाओं की रिपोर्टिंग की गुणवत्ता अलग-अलग होती है।

  • [72] नाभिकीय ऊर्जा संयंत्रों के रखरखाव से हुई सीधी मौतों की सूची। इनमें आम नागरिकों की मौतें शामिल नहीं हैं, और कुल संख्या 50 है।
  • [73] नाभिकीय ऊर्जा शुरू होने के बाद से दुनिया भर में 30 घटनाएँ दर्ज हुई हैं, जिनमें सबसे बड़ी और अहम थीं चेरनोबिल (1986), फुकुशिमा दाइची (2011), और थ्री माइल आइलैंड (1979)।
  • [74] चेरनोबिल की घटना नाभिकीय ऊर्जा दुर्घटनाओं के सबसे गंभीर असर का उदाहरण है। इसके तुरंत बाद 30 लोगों की मौत हुई। लेकिन इससे जुड़ी स्थितियों से हुई मौतों की सटीक संख्या पर अब भी बहस है, और 2000 के शुरुआती वर्षों की कुछ रिपोर्टों के अनुसार, कैंसर के जोखिम से 2065 तक मौतों की अधिकतम संख्या 16,000-60,000 तक हो सकती है। WHO ने 2005 में एक रिपोर्ट जारी की, जिसमें कहा गया कि जोखिम के संपर्क के आधार पर अधिकतम मौतों की संख्या 4,000 के करीब होगी, और 2018 में UNSCEAR ने एक फॉलो-अप रिपोर्ट प्रकाशित की, जिसके निष्कर्ष उसके 2008 के निष्कर्षों जैसे ही थे: आम लोगों में जोखिम का संपर्क बहुत कम था।
  • [75] इसने ऊपर बताई गई WHO रिपोर्ट का आधार दिया, जो घटना के तुरंत बाद जारी हुई थी और जिसमें अनुमानित मौतों की संख्या 9,000 के करीब बताई गई थी। हालांकि, अध्ययन में सिर्फ बेलारूस, रूसी संघ और यूक्रेन शामिल थे।
  • [76] उसी लेखक की [75] के बाद की एक अपडेटेड रिपोर्ट, जिसमें अब बाकी यूरोप भी शामिल था और जो WHO रिपोर्ट के बाद जारी हुई, ने अलग-अलग कैंसर से 14,000 मौतों का अनुमान लगाया।
  • [77] मौतों की संख्या में अंतर समझाती है और फर्कों को दिखाती है, साथ ही WHO की संदर्भ की कमी की आलोचना करती है।
  • [78] एक नई रिपोर्ट, जो पूरे यूरोप में मौतों का अनुमान पिछले 60,000 से घटाकर 40,000 करती है, और [76] के संदर्भ में अनिश्चितता की बड़ी गुंजाइश भी दिखाती है।
  • [79] अगली सबसे गंभीर नाभिकीय आपदा - फुकुशिमा - के संदर्भ में [79] नाभिकीय दुर्घटना से सीधे जुड़ी 0 मौतें, और विकिरण बीमारी से भी 0 मौतें बताती है, लेकिन निकासी के कारण ‘आपदा-संबंधी मौतों’ की संख्या 2,313 बताती है, जहाँ सुरक्षा के लिए 1,00,000 लोगों को निकाला गया था। इस संख्या में भूकंप या सुनामी से हुई मौतें शामिल नहीं हैं।
  • [80] 2012 की आधिकारिक रिपोर्ट विकिरण से 0 मौतें दिखाती है (फुकुशिमा)। हालांकि, इसमें निकासी के तनाव से 573 मौतें बताई गई हैं।
  • [81] इस अध्ययन में विकिरण से अधिकतम 1,000 मौतों का अनुमान लगाया गया है, हालांकि लंबे समय के आँकड़ों और जोखिम के संपर्क के अनुमानों की कमी के कारण इस संख्या पर बहस है (फुकुशिमा)।

जैसा कि बताया गया है, नाभिकीय ऊर्जा से लगभग सभी नागरिक मौतें दो घटनाओं से हुईं, जिनकी कुल मौतों का अनुमान भविष्य तक लगाया गया है, जबकि जीवाश्म ईंधन से जुड़ा वायु प्रदूषण दुनिया के हर क्षेत्र को लगातार प्रभावित करता है। इसलिए, अनुमानों, मौतों और बीमारियों को कारण से जोड़ने, और अच्छी गुणवत्ता वाले आँकड़ों की कमी के कारण जीवाश्म ईंधन और नाभिकीय ऊर्जा से जुड़ी मौतों की गणना में बड़ी अनिश्चितताएँ हैं, फिर भी जीवाश्म ईंधन के जलने से जुड़ी मौतें नाभिकीय ऊर्जा दुर्घटनाओं से जुड़ी मौतों से कहीं ज्यादा हैं, जीवाश्म ईंधन से हर साल लाखों की अतिरिक्त मृत्यु दर होती है, जबकि 1950 के दशक से पूरी नाभिकीय ऊर्जा के लिए कुल अनुमानित मौतों की संख्या ~60,000 (ऊपरी अनुमान) है।

128

सौर पीवी, पवन और बैटरी लागत ग्राफ और भविष्य के अनुमान

दिखाए गए ग्राफ 2020 से 2050 तक तटवर्ती पवन और यूटिलिटी-स्केल सौर PV नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से बिजली उत्पादन की अनुमानित वैश्विक औसत लागत (LCOE USD प्रति MWh में), और स्थिर 4-घंटे की Li-Ion बैटरियों (BESS) में ऊर्जा भंडारण की अनुमानित लागत (स्थापित भंडारण की kWh-क्षमता पर CAPEX USD में) दिखाते हैं। यह डेटा [128] से लिया गया, जिसमें औसत लागत अनुमानों का वैश्विक आकलन दिया गया है। हर तकनीक और लागत मापदंड (LCOE & CAPEX) के लिए, अध्ययन ने कई क्षेत्रीय और वैश्विक अध्ययनों से औसत लागत अनुमान इकट्ठे किए। इन अध्ययनों में, अनुमानित सालाना आंकड़े अलग-अलग समय-रिज़ॉल्यूशन, अवधियों (जैसे हर साल या हर 5 साल, 2030, 2040 या 2050 तक), और एकरूपता के साथ बताए गए थे। उपलब्ध अनुमानों का कुल औसत निकालकर, दिखाए गए ग्राफों के लिए हर तकनीक की एक प्रतिनिधि प्रवृत्ति बनाई गई।

सालाना अनुमानों में असंगति के कारण, कुछ अंतरालों पर औसत रुझान कभी-कभी विकृत हो गया, जहाँ योगदान देने वाले अनुमानों का नमूना आकार अलग था। फिर भी, अधिकांश डेटासेट में अनुमान रिज़ॉल्यूशन, अंतराल और डेटा में बने खाली हिस्से एक जैसे थे। इसलिए, उपलब्ध अनुमानों के आधार पर, हर अध्ययन के पहले और आखिरी बताए गए अनुमान के बीच सालाना मान बनाने के लिए सभी डेटा पर सरल रैखिक इंटरपोलेशन लगाया गया। अनुमानों को किसी भी अध्ययन की अपनी सीमा से आगे नहीं बढ़ाया गया; इसलिए, जिन स्रोतों में 2050 तक के अनुमान नहीं थे या जो लगभग 2020 के बाद शुरू हुए थे, उन्हें हटा दिया गया।

अंतिम नमूने में सौर PV के लिए 11 इंटरपोलेटेड डेटासेट, पवन के लिए 9, और बैटरियों के लिए 9 डेटासेट थे। इन स्रोतों से अनुमानित औसत सालाना लागत निकाली गई और जैसा दिखाया गया है वैसा प्लॉट किया गया। पवन/सौर का LCOE उत्पादित बिजली के USD/MWh में दिखाया गया है, जबकि बैटरियों का CAPEX भंडारण के मानक लागत मापदंड के रूप में USD/kWh-क्षमता में दिखाया गया है। बिजली की लेवलाइज़्ड लागत (LCOE) समय के साथ औसत की गई बिजली उत्पादन की पूरी सिस्टम लागत बताती है, जिसमें सभी पूंजी, संचालन और रखरखाव लागत शामिल हैं। बैटरियां खुद बिजली पैदा नहीं करतीं, और [128] में समकक्ष लेवलाइज़्ड कॉस्ट ऑफ स्टोरेज (LCOS) नहीं दिया गया था। इसके बजाय, अध्ययन ने CAPEX दिया, जो शुरुआती निवेश को दर्शाता है। हालांकि यह जीवनकाल में उत्पादन-भारित LCOE से सीधे तुलना योग्य नहीं है, [128] द्वारा मॉडल किए गए, पूरी तरह स्थापित 4-घंटे की Li-ion BESS के सिस्टम-स्तरीय CAPEX लागत अनुमान बैटरी मॉड्यूल और सभी बैलेंस-ऑफ-सिस्टम लागतों समेत व्यापक और पूरी सिस्टम सीमाओं को समेटते हैं, जो असल में सबसे अच्छा, सबसे तुलना योग्य मापदंड है और डेटा रूपांतरण, अतिरिक्त मान्यताओं और [128] के काम की सीमा से बाहर जाने से बचता है।

ये अनुमान कई अध्ययनों के औसत हैं और इसलिए इन सभी तकनीकों की लागत प्रवृत्तियों पर साफ सहमति दिखाते हैं। हालांकि, यह ध्यान देने लायक है कि [128] का कहना है कि ये अनुमान जरूरत से ज्यादा ‘निराशावादी’ हो सकते हैं। वे हाल के वर्षों में अनुमानित लागतों के साफ जरूरत से ज्यादा आकलन, और लागत घटने की रफ्तार के साफ कम आकलन को दिखाने के लिए कई अनुभवजन्य स्रोतों से जुटाए गए ऐतिहासिक वैश्विक बाजार डेटा से तुलना करते हैं। अधिकतर अनुमानों की शुरुआत से अब तक (~2020-2024), यूटिलिटी-स्केल सौर PV, तटवर्ती पवन और Li-Ion BESS, तीनों के लिए औसत अनुमानित मान आम तौर पर ऐतिहासिक मानों से अधिक हैं। सौर के आंकड़े अनुमानित मानों से कुछ मेल दिखाते हैं, लेकिन तटवर्ती पवन और बैटरियों की अनुमानित लागतें बताई गई लागतों से कहीं ज्यादा हैं। सभी की लागत अनुमान से तेज गिरी है। अगर ये अनुमानों को उलटने वाले रुझान जारी रहे, तो इन तकनीकों की भविष्य की असली लागत आज के अनुमानों से भी कम हो सकती है, जिससे यह उम्मीद और मजबूत होती है कि नवीकरणीय ऊर्जा और ऊर्जा भंडारण की लागत तेजी से गिर रही है और 2050 तक गिरती रहेगी।

अतिरिक्त सामग्री

13-19

बम बनाम रिएक्टर

नाभिकीय बम के उलट, बिजलीघर रिएक्टरों में विखंडन श्रृंखला अभिक्रिया को निष्क्रिय तापीय प्रतिपुष्टि प्रक्रियाओं, नियंत्रण छड़ों, मॉडरेटरों और ‘कम-संवर्धित’ ईंधन से नियंत्रित किया जाता है।

रिएक्टरों को ऐसी सामग्रियों और ईंधन प्रकारों के साथ बनाया जाता है जिनका प्रतिक्रियाशीलता का तापमान गुणांक नकारात्मक होता है, यानी जैसे-जैसे ऊष्मा निकलती है और ईंधन का तापमान बढ़ता है, कोर की प्रतिक्रियाशीलता घटती है। अधिक तापमान से परमाणुओं के बीच कंपन और दूरी बढ़ती है, जिससे न्यूट्रॉन पकड़ने की संभावना कम हो जाती है। यह प्राकृतिक व्यवहार अभिक्रिया को स्थिर और नियंत्रण में रखता है (यानी क्रिटिकल†), और अगर सिस्टम ज़्यादा गरम होने लगे तो सुरक्षा की एक अंतर्निहित परत देता है।

न्यूट्रॉन अवशोषित करने वाली, अविखंडनीय सामग्रियों (आमतौर पर बोरॉन) से बनी नियंत्रण छड़ें अतिरिक्त न्यूट्रॉनों को अवशोषित करती हैं और श्रृंखला अभिक्रिया को नियंत्रण में रखने में मदद करती हैं। संचालक नियंत्रण छड़ों को ऊपर या नीचे करके श्रृंखला अभिक्रिया को बदल सकते हैं, और इस तरह रिएक्टर से ऊर्जा निकलने की दर समायोजित कर सकते हैं: छड़ें ऊपर करने से अभिक्रिया तेज़ होती है, जबकि नीचे करने से धीमी पड़ती है या पूरी तरह रुक जाती है। नियंत्रण छड़ों को फेलसेफ बनाया जाता है, इसलिए आपात स्थिति या खराबी या बिजली गुल होने पर वे रिएक्टर को अपने आप बंद कर देती हैं। बाकी समय, उनका इस्तेमाल बारीक समायोजन के लिए होता है, जबकि ज़्यादातर काम निष्क्रिय प्रतिपुष्टि प्रक्रियाएँ करती हैं।

नाभिकीय रिएक्टर आमतौर पर अपने कोर में मुख्य ईंधन के रूप में यूरेनियम-235 (U-235) इस्तेमाल करते हैं, लेकिन उनमें कई दूसरे यूरेनियम समस्थानिक भी होते हैं जो कम ‘विखंडनीय’ होते हैं या श्रृंखला अभिक्रिया बनाए रखने में कम असरदार होते हैं। ईंधन संवर्धन का मतलब दूसरे समस्थानिकों की तुलना में कोर में U-235 की सांद्रता बढ़ाने की प्रक्रिया है। प्राकृतिक यूरेनियम में केवल लगभग 0.7% U-235 होता है, बाकी ज़्यादातर U-238 होता है। ज़्यादातर नागरिक रिएक्टर कम-संवर्धित यूरेनियम (LEU) इस्तेमाल करते हैं, जिसमें स्थिर, संभालने योग्य अभिक्रिया और ऊर्जा उत्सर्जन के लिए आमतौर पर 3-5% U-235 संवर्धित होता है, जबकि हथियार-स्तर के उच्च-संवर्धित यूरेनियम (HEU) में लगभग 90% U-235 होता है, जो तेज़, अनियंत्रित श्रृंखला अभिक्रिया और बम के लिए ज़रूरी तेज़, विस्फोटक ऊर्जा उत्सर्जन के लिए काफी है। इस स्तर तक संवर्धन करना मुश्किल है और अंतरराष्ट्रीय नियमों से सीमित है, और नाभिकीय प्रसार रोकने के लिए इसे सावधानी से नियंत्रित और निगरानी में रखा जाता है (नीचे और देखें)। LEU से ऊर्जा निकलने की दर में इतना बड़ा उछाल आ सकता है कि रिएक्टर पिघल जाए, लेकिन नाभिकीय बम जितना बड़ा नहीं।

अंत में, कई नाभिकीय रिएक्टरों में एक मॉडरेटर होता है। U-235, ज़्यादा विखंडनीय होने पर भी, शुरू में उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉनों को आसानी से अवशोषित नहीं करता, इसलिए इसे थोड़ी मदद चाहिए। न्यूट्रॉन अवशोषण को बढ़ाने के लिए, न्यूट्रॉनों को मॉडरेटर से धीमा किया जाता है, आमतौर पर रिएक्टर कोर को ठंडा करने वाले साधारण या ‘हल्के’ पानी, ड्यूटेरियम-युक्त या ‘भारी’ पानी (D2O), और उच्च-शुद्धता ग्रेफाइट से, जिनमें से आखिरी दोनों न्यूट्रॉनों को अवशोषित किए बिना उन्हें धीमा करने में बेहतरीन हैं।

-

†जब कोई रिएक्टर स्थिर और नियंत्रित दर पर चल रहा हो, तो उसे ‘क्रिटिकल’ कहा जाता है।

54-56, 91-92

रिसाइक्लिंग, पुनर्संसाधन और नाभिकीय प्रसार

संचालन के दौरान, रिएक्टर ईंधन या तो न्यूट्रॉन अवशोषित करके दूसरे, भारी तत्वों में बदल जाता है, या विखंडन से होकर बहुत हल्के तत्वों में टूटते हुए ऊर्जा (और अधिक मुक्त न्यूट्रॉन) छोड़ता है, जिन्हें ‘विखंडन उत्पाद’ कहा जाता है।

रिएक्टर ईंधन में प्रचुर मात्रा में मौजूद यूरेनियम-238 (U-238) का कुछ हिस्सा न्यूट्रॉन पकड़ता है और आखिरकार प्लूटोनियम-239 (Pu-239) में बदल जाता है। Pu-239 बहुत अधिक ‘विखंडनीय’ है और दुनिया भर में नाभिकीय हथियारों में इस्तेमाल होने वाला पसंदीदा मुख्य समस्थानिक है, क्योंकि यह तेज और विस्फोटक शृंखला अभिक्रिया को बनाए रख सकता है। जैसे-जैसे Pu-239 बनता है, वह और न्यूट्रॉन अवशोषित करके दूसरे, कम विखंडनीय प्लूटोनियम समस्थानिक (जैसे Pu-240) बनाता है, जो रिएक्टर में जल्दी जमा हो जाते हैं और हथियारों के लिए कम उपयुक्त होते हैं - कुछ हद तक LEU की तरह।

प्रयुक्त नाभिकीय ईंधन में इन प्लूटोनियम समस्थानिकों और दूसरे विखंडन उत्पादों का मिश्रण; कुछ बचा हुआ, अप्रयुक्त यूरेनियम; और कम हुए, कम विखंडनीय यूरेनियम समस्थानिक कचरे के रूप में होते हैं। वैज्ञानिक इस कचरे को रीसायकल करने के तरीके विकसित कर रहे हैं, और फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (FBRs) जैसे कुछ रिएक्टर डिज़ाइन इसे ईंधन के रूप में दोबारा इस्तेमाल भी कर सकते हैं। आमतौर पर यह MOX (मिश्रित ऑक्साइड) ईंधन के रूप में होता है, जिसमें यूरेनियम और प्लूटोनियम समस्थानिकों का ऐसा मिश्रण होता है जो अन्यथा पारंपरिक रिएक्टरों के लिए कम उपयुक्त होता।

FBRs न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए मॉडरेटर का इस्तेमाल किए बिना प्रयुक्त ईंधन पर तेज न्यूट्रॉन की बमबारी करके काम करते हैं (और इसलिए इन्हें अधिक उन्नत सुरक्षा सुविधाओं की जरूरत होती है)। इससे तेज शृंखला अभिक्रियाएं चलती हैं जो अधिक प्लूटोनियम सांद्रता और कम विखंडनीय समस्थानिकों वाले MOX जैसे मिश्रित ईंधनों का असरदार उपयोग कर ऊर्जा छोड़ सकती हैं। वे इन्हें नए, अधिक विखंडनीय समस्थानिकों में भी बदल सकते हैं, जिन्हें पारंपरिक ईंधन की तरह फिर इस्तेमाल किया जा सकता है। इसे ‘ब्रीडिंग’ कहा जाता है क्योंकि इसमें मूल रूप से मौजूद मात्रा से अधिक विखंडनीय पदार्थ बनता है। इसलिए, FBRs ईंधन के उपयोग को बेहतर बनाते हैं, यूरेनियम संसाधनों की उम्र बढ़ाते हैं और लंबे समय का कचरा घटाते हैं।

लेकिन नाभिकीय कचरे को ईंधन के रूप में फिर इस्तेमाल करने से पहले, विखंडन के दौरान जमा होने वाले दूसरे, रीसायकल न किए जा सकने वाले उत्पादों को हटाने के लिए उसे रासायनिक रूप से पुनर्संसाधित करना पड़ता है††। ये विखंडन उत्पाद भी न्यूट्रॉन अवशोषित करते हैं और शृंखला अभिक्रियाओं में बाधा डालते हैं, जिससे रिएक्टर की दक्षता घटती है और अभिक्रियाशीलता नियंत्रण की चुनौतियां बढ़ती हैं। शृंखला अभिक्रियाएं बनाए रखने के लिए रिएक्टरों को विखंडनीय पदार्थ (जैसे Pu-239 या U-235) की कुछ निश्चित सांद्रता भी चाहिए होती है। पुनर्संसाधन से इन पदार्थों को निकालकर MOX में सांद्रित किया जा सकता है, जबकि दूसरे विखंडन उत्पाद पीछे रह जाते हैं।

पुनर्संसाधन का उपयोग नाभिकीय हथियार बनाने के लिए Pu-239 को सांद्रित और निकालने में भी किया जा सकता है। हालांकि, हथियारों के लिए प्लूटोनियम को मोड़े जाने से असरदार ढंग से रोकने के लिए अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा उपाय मौजूद हैं, जिनमें राष्ट्रीय और अंतरराष्ट्रीय ईंधन चक्र गतिविधियों पर कड़े नियम, निगरानी और नियंत्रण उपाय शामिल हैं। असैन्य रिएक्टर आमतौर पर धीमे न्यूट्रॉन इस्तेमाल करते हैं जो मुख्य रूप से U-235 के विखंडन में अवशोषित होते हैं (U-238 के बजाय) और Pu-239 कम दक्षता से बनाते हैं†††। प्रयुक्त वाणिज्यिक रिएक्टर ईंधन से निकाले गए किसी भी प्लूटोनियम में समस्थानिकों का मिश्रण होता है, जो इसे हथियारों के लिए अनुपयुक्त बनाता है। शुद्ध, हथियार-स्तर का Pu-239 पाने के लिए, दूसरे समस्थानिक जमा होने से पहले इसे रिएक्टर चक्र की शुरुआत में ही निकालकर पुनर्संसाधित करना होगा। वरना, अलग करने की प्रक्रिया बेहद कठिन, जटिल और महंगी होती है, जिसके लिए विशेष तकनीकें, बड़े संसाधन और बहुत ज्यादा विशेषज्ञता चाहिए।

नाभिकीय हथियार आमतौर पर यूरेनियम संवर्धन पर आधारित अधिक व्यावहारिक रास्तों से या सैन्य कार्यक्रमों जैसे विशेष रिएक्टरों का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जो हथियार-स्तर का प्लूटोनियम बनाने के लिए समर्पित और अनुकूलित होते हैं। इसलिए, असैन्य नाभिकीय बिजली संयंत्रों को खुद उच्च प्रसार जोखिम नहीं माना जाता क्योंकि रिएक्टर ईंधन से हथियारों में इस्तेमाल लायक पदार्थ बनाना कठिन है। हालांकि, कुछ लोगों का तर्क है कि यह जोखिम बना रहता है कि देश नाभिकीय हथियार विकसित करने के लिए जरूरी पदार्थ, तकनीक और विशेषज्ञता के स्रोत या आवरण के रूप में असैन्य नाभिकीय ईंधन चक्र का उपयोग कर सकते हैं।

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††पारंपरिक रिएक्टरों के विपरीत, FBRs कुछ विखंडन उपउत्पादों जैसे माइनर एक्टिनाइड्स (अमेरिसियम और क्यूरियम जैसे तत्व) को खपा सकते हैं, जो नाभिकीय कचरे के सबसे लंबे समय तक रहने वाले और सबसे अधिक रेडियोटॉक्सिक हिस्सों में हैं। इसे ‘एक्टिनाइड बर्निंग’ कहा जाता है। पुनर्संसाधन संयंत्र बहुत से विखंडन उत्पादों को अलग कर सकते हैं, जबकि एक्टिनाइड्स को भंडारित करने की जरूरत के बजाय ईंधन मिश्रण में ही रहने देते हैं ताकि वे खप सकें। इस तरह FBRs लंबे समय तक रहने वाले, संभावित रूप से हानिकारक रेडियोधर्मी कचरे को और घटाने में योगदान देते हैं।

†††FBRs को खास तौर पर U-238 से Pu-239 जैसे विखंडनीय समस्थानिक ब्रीड करने के लिए बनाया जाता है (जो पारंपरिक रिएक्टरों में भी होता है लेकिन कम दक्षता से), जिससे नाभिकीय प्रसार का अधिक जोखिम हो सकता है। हालांकि, FBRs संतुलित चक्र में बनने वाले Pu-239 का उत्पादन (ब्रीड) भी करते हैं और उपयोग (बर्न) भी करते हैं। और पारंपरिक रिएक्टरों की तरह, जो पहले से खप नहीं चुका होता वह जल्दी ही Pu-240 जैसे दूसरे कम विखंडनीय प्लूटोनियम समस्थानिकों के साथ मिल जाता है या उनमें बदल जाता है। प्लूटोनियम को कचरे के रूप में जमा होने देने के बजाय उपयोगी ईंधन में बदलकर, FBRs संभावित मोड़ या चोरी के लिए उपलब्ध प्लूटोनियम की मात्रा भी घटाते हैं।

(डॉ. नथानिएल रीड, 2024 के निम्न अतिरिक्त संदर्भों और टिप्पणियों पर आधारित)।

अतिरिक्त संदर्भ और पठन

नाभिकीय ईंधन चक्र और संवर्धन

नाभिकीय ईंधन चक्र का अवलोकन | विश्व नाभिकीय संघ

यूरेनियम संवर्धन | विश्व नाभिकीय संघ

यूरेनियम प्रसंस्करण | खनन, शोधन और संवर्धन | ब्रिटानिका

तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर | विश्व नाभिकीय संघ

कचरे का रीसायकल

नाभिकीय कचरा प्रबंधन के रुझान और दृष्टिकोण: पुनर्प्राप्ति, रीसायकल और पुन: उपयोग | जर्नल ऑफ न्यूक्लियर इंजीनियरिंग

पुनर्संसाधन | NRC.gov

नाभिकीय ईंधन पुनर्संसाधन | आइडाहो नेशनल लेबोरेटरी | अमेरिकी ऊर्जा विभाग

प्रयुक्त नाभिकीय ईंधन का प्रसंस्करण | विश्व नाभिकीय संघ

रेडियोधर्मी कचरा प्रबंधन में विभाजन और रूपांतरण के निहितार्थ | IAEA

टिकाऊ ऊर्जा भविष्य के लिए नाभिकीय कचरा घटाना और दक्षता बढ़ाना | IAEA

जब नाभिकीय कचरा बोझ नहीं, संपत्ति हो | IAEA

नाभिकीय नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियां

नाभिकीय बिजली रिएक्टरों की सुरक्षा | विश्व नाभिकीय संघ

नाभिकीय बिजली संयंत्रों के लिए बुनियादी सुरक्षा सिद्धांत | INSAG | IAEA

नाभिकीय सुरक्षा - एक अवलोकन | ScienceDirect Topics

चरम घटनाओं के सामने नाभिकीय ऊर्जा की मजबूती और सुरक्षा | IAEA

नाभिकीय नियमों का पुनर्गठन | एनवायरनमेंटल हेल्थ पर्सपेक्टिव्स

कंटेनमेंट प्रणालियां | IAEA

कंटेनमेंट संरचना - एक अवलोकन | ScienceDirect Topics

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नाभिकीय अर्थशास्त्र का भविष्य

नाभिकीय ऊर्जा निर्माण परियोजनाओं की बढ़ती लागत में से दो-तिहाई तक वित्तपोषण लागत की वजह से हो सकती है। इन परियोजनाओं को आमतौर पर यूटिलिटी कंपनियाँ और दूसरे निवेशक ऊँची ब्याज दरों वाले परियोजना वित्त से फंड करते हैं। ऊँची शुरुआती लागतों (मुख्यतः पूंजी लागत और निर्माण जोखिमों को कवर करने वाले बीमा), लंबे निर्माण समय और बार-बार की देरी के कारण नए संयंत्रों की कुल लागत निर्माण के दौरान तीन गुना से भी ज्यादा हो सकती है, जिससे कई परियोजनाएँ बट्टे खाते में जाती हैं या रद्द हो जाती हैं। यह समस्या जन-विरोध, लंबी डीकमीशनिंग प्रक्रियाओं और नाभिकीय विशेषज्ञता के धीरे-धीरे कम होने जैसे जटिल कारणों से और बढ़ जाती है।

हालाँकि, नाभिकीय ऊर्जा के वित्तपोषण का तरीका बदलने वाला हो सकता है। SMR कम शुरुआती लागत और तेजी से निर्माण के जरिए इनमें से कई समस्याओं को दूर कर सकते हैं। बुनियादी तौर पर वही तकनीक होने के बावजूद, ये रिएक्टर नाभिकीय ऊर्जा की वित्तीय प्रतिबद्धताओं और अर्थशास्त्र को इस तरह बदल रहे हैं कि कई देश अब उन्हें बिजली ग्रिड के स्तर पर जोड़ने पर विचार कर रहे हैं। AI और डेटा सेंटर प्रदाता नकद भुगतान कर सकते हैं, जैसे बड़ी रासायनिक, औद्योगिक और खनन कंपनियाँ भी कर सकती हैं, जिससे ब्याज से बचा जा सके। साइट पर ही नाभिकीय ऊर्जा उत्पादन होने से वे रुक-रुक कर मिलने वाली नवीकरणीय ऊर्जा की ग्रिड-कनेक्शन और वितरण लागतों से भी बच सकते हैं।

(प्रो. इयान फर्नन और प्रो. साइमन मिडलबर्ग की 2024 की अतिरिक्त संदर्भ सामग्री और टिप्पणियों पर आधारित)

अतिरिक्त संदर्भ और पठन

नए नाभिकीय निर्माण की लागत में कमी | सेक्टर डील वर्किंग ग्रुप | NIA (संग्रहीत)

नेट ज़ीरो के लिए नाभिकीय ऊर्जा चाहिए: नाभिकीय ऊर्जा को तीन गुना करने के लिए वित्त चाहिए | OECD न्यूक्लियर एनर्जी एजेंसी

नाभिकीय बिजली संयंत्र निर्माण में लागत बढ़ने के कारण इंजीनियरिंग डिज़ाइन के लिए नए दृष्टिकोण की माँग करते हैं | Joule

नाभिकीय सुरक्षा और किफायती रिएक्टर: क्या दोनों मिल सकते हैं? | बुलेटिन ऑफ द एटॉमिक साइंटिस्ट्स

निर्माण में देरी नए नाभिकीय बिजली संयंत्रों को पहले से कहीं महँगा बनाती है | इम्पीरियल न्यूज़ | इम्पीरियल कॉलेज लंदन

बुनियादी ढाँचा विकास के प्रति जन-विरोध का आकलन: नाभिकीय ऊर्जा परियोजनाओं का मामला | कंस्ट्रक्शन रिसर्च कांग्रेस 2012

नाभिकीय ऊर्जा और नाभिकीय हथियारों पर जनमत: संयुक्त राज्य अमेरिका में दृष्टिकोणों का संबंध | एनर्जी रिसर्च एंड सोशल साइंस

सामाजिक स्वीकृति की चुनौती | अमेरिका में नए और उन्नत नाभिकीय रिएक्टरों की नींव रखना | द नेशनल अकैडमीज़ प्रेस

नाभिकीय डीकमीशनिंग | IAEA

नाभिकीय बिजली संयंत्रों की डीकमीशनिंग की लागत | OECD न्यूक्लियर एनर्जी एजेंसी

भविष्य का नाभिकीय कार्यबल - अंतरराष्ट्रीय नाभिकीय क्षेत्र के लिए अवसर और ज़रूरतें | यूरोपीय न्यूक्लियर सोसाइटी

संयुक्त राज्य अमेरिका में नाभिकीय इंजीनियरिंग कार्यबल | जर्नल ऑफ एप्लाइड क्लिनिकल मेडिकल फिजिक्स

नाभिकीय कौशल की कमी और हमारी भविष्य की विविधता | न्यूक्लियर इंस्टिट्यूट

नाभिकीय ऊर्जा की बर्बादी: नाभिकीय ऊर्जा की लागत को गलत क्यों समझा जाता है | मैकिनैक सेंटर

नाभिकीय ऊर्जा के अतिरिक्त लाभ

  • ऊष्मा उत्पादन - बुनियादी ऊष्मागतिकी के कारण, नाभिकीय रिएक्टरों से पैदा हुई ऊष्मा का दो तिहाई हिस्सा बेकार चला जाता है। संयुक्त ऊष्मा और बिजली उत्पादन नाभिकीय समेत बिजली उत्पादन के कई तरीकों में बढ़ती दिलचस्पी और संभावना का क्षेत्र है। कुल दक्षता बढ़ाने के लिए बेकार ऊष्मा को वापस लिया जा सकता है और जिला हीटिंग या विलवणीकरण जैसे अलग-अलग पूरक कामों में लगाया जा सकता है। बेकार ऊष्मा को सीधे हवा से कार्बन कैप्चर चलाने के लिए लगाया जा सकता है, और मुश्किल से कार्बन-मुक्त होने वाली औद्योगिक प्रक्रियाओं को ऊर्जा देने वाले उच्च-तापमान रिएक्टरों को लेकर उत्साह बढ़ रहा है।
  • नाभिकीय चिकित्सा - रेडियोआइसोटोप का इस्तेमाल कैंसर और दूसरी स्थितियों की जांच और इलाज, दोनों के लिए नियमित रूप से होता है। इनकी कमी बढ़ती जा रही है क्योंकि इन्हें बनाने के लिए जिन रिएक्टरों पर भरोसा किया जाता है, वे पुराने हैं और धीरे-धीरे बंद हो रहे हैं। नाभिकीय ऊर्जा में निवेश और नए रिएक्टरों का निर्माण इस समस्या से निपटने में मदद कर सकता है।

(डॉ. नथानिएल रीड, 2024 की अतिरिक्त संदर्भ सामग्री और टिप्पणियों पर आधारित)

अतिरिक्त संदर्भ और पठन

संयुक्त ऊष्मा और बिजली उत्पादन के लिए नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण की व्यापक समीक्षा | एनर्जी कन्वर्ज़न एंड मैनेजमेंट

चिकित्सा में रेडियोआइसोटोप | वर्ल्ड न्यूक्लियर एसोसिएशन

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