परमाणु ऊर्जा संयंत्र को बंद करने की प्रक्रिया में परिशोधन प्रौद्योगिकी महत्वपूर्ण भूमिका क्यों निभाती है?

यह ब्लॉग पोस्ट बताता है कि पुराने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को बंद करने की प्रक्रिया में विसंदूषण तकनीक को सबसे महत्वपूर्ण कदम क्यों माना जाता है। यह विकिरण निष्कासन के सिद्धांतों और उससे जुड़ी तकनीकी चुनौतियों की पड़ताल करता है, और सुरक्षित विसंदूषण के लिए आवश्यक शर्तों को रेखांकित करता है।

19 जून, 2017 को दक्षिण कोरिया के कोरी परमाणु ऊर्जा संयंत्र की पहली इकाई ने स्थायी रूप से परिचालन बंद कर दिया। 40 वर्षों से संचालित, गोरी इकाई 1 ने कई घटनाओं का अनुभव किया, जिसमें फरवरी 2012 में पूर्ण ब्लैकआउट भी शामिल है। ये मामले पुराने परमाणु संयंत्रों को बंद करने और उन्हें बंद करने के तर्क का समर्थन करने वाले प्रमुख साक्ष्य के रूप में कार्य करते हैं। परिचालन रुकने के साथ, गोरी इकाई 1 अब बंद करने की प्रक्रिया में प्रवेश कर रही है, जिसमें साइट को बहाल होने में कम से कम 30 वर्ष लगेंगे। परमाणु ऊर्जा संयंत्र बंद करना विभिन्न प्रकार की परमाणु सुविधाओं को सुरक्षित और आर्थिक रूप से संभालने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है जो अपने परिचालन जीवन के अंत तक पहुँच चुके हैं। चूँकि यह कार्य विकिरण जोखिम वाली परिस्थितियों में किया जाना चाहिए, इसलिए परमाणु बंद करने के लिए ऐसी तकनीक की आवश्यकता होती है
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को बंद करने की रणनीतियाँ क्षेत्रीय तकनीकी और नीतिगत कारकों के आधार पर निर्धारित की जाती हैं। बंद करने की प्रक्रिया शुरू होने से पहले की प्रतीक्षा अवधि के आधार पर, इन्हें मोटे तौर पर तत्काल विघटन और आस्थगित विघटन में वर्गीकृत किया जाता है। तत्काल विघटन में तब तक प्रतीक्षा करना शामिल है जब तक कि इमारतों और कार्यस्थल में विकिरण का स्तर एक निश्चित सीमा से नीचे न आ जाए, उसके बाद ही विघटन शुरू किया जाता है। यह रणनीति लगभग 15 वर्षों की अपेक्षाकृत कम अवधि में विघटन की अनुमति देती है और उसके बाद पर्यावरणीय बहाली को सुगम बनाती है। हालाँकि, विकिरण जोखिम के उच्च जोखिम के कारण इसकी आलोचना की जाती है क्योंकि कुछ रेडियोधर्मिता के बने रहने पर ही काम जारी रहना चाहिए, और इससे बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, आस्थगित विघटन में विघटन शुरू करने से पहले रेडियोधर्मी पदार्थों के प्राकृतिक रूप से क्षय होने तक प्रतीक्षा करना शामिल है। रेडियोधर्मी पदार्थों के क्षय होने की प्रतीक्षा करते हुए सुविधा का प्रबंधन करने में लगभग 60 वर्ष लगते हैं, जबकि कंक्रीट संरचनाओं से सुविधा को सील करने में 100 वर्ष से अधिक समय लगता है। यद्यपि दीर्घकालिक परिशोधन प्रक्रिया से विकिरण जोखिम और अपशिष्ट उत्पादन में कमी आती है, फिर भी इसकी अपनी सीमाएं हैं: चल रही प्रबंधन लागत अधिक है और परिशोधन के बाद पर्यावरण बहाली और साइट के पुनः उपयोग में कठिनाइयां आती हैं।
परमाणु ऊर्जा संयंत्र के विसंक्रमण में छह चरण शामिल हैं: शटडाउन, विसंक्रमण की तैयारी, विसंदूषण, विघटन, अपशिष्ट निपटान और पर्यावरण पुनर्स्थापन। मुख्य प्रक्रियाएँ विसंदूषण और विघटन हैं, जो संयंत्र के अंदर से विकिरण को हटाती हैं। विसंदूषण एक ऐसी तकनीक है जो चुनिंदा रूप से केवल विकिरण-दूषित भागों को हटाती है; प्रयुक्त विसंदूषण तकनीक के आधार पर रेडियोधर्मी अपशिष्ट की मात्रा को कम किया जा सकता है। विसंदूषण के प्रमुख लक्ष्यों में पुरानी शीतलन जल पाइपलाइनें और प्रयुक्त परमाणु ईंधन की सतह पर बनी पतली, कठोर ऑक्साइड फिल्म, जो कई माइक्रोमीटर (μm) मोटी होती है, शामिल हैं। इस ऑक्साइड फिल्म में विभिन्न संदूषक होते हैं, जिनमें परमाणु ईंधन से रिसने वाला रेडियोधर्मी कोबाल्ट भी शामिल है। इस पदार्थ को हटाने के लिए, जिसे मनुष्यों या मशीनों के लिए सीधे हटाना मुश्किल है, कई विसंदूषण तकनीकें विकसित की गई हैं। प्रतिनिधि विधियों में बर्तनों और पाइपिंग को साफ करने के लिए अपचायक और ऑक्सीकरण कारक युक्त घोलों को बारी-बारी से इंजेक्ट करना, या सतहों को अलग करने के लिए संयंत्र के अंदर उच्च-दाब वाले पानी का छिड़काव करना शामिल है। फोम-रूप परिशोधन समाधानों का उपयोग करके परिशोधन दक्षता को बढ़ाने के लिए भी अनुसंधान चल रहा है, जिनका सतह क्षेत्र तरल पदार्थों की तुलना में बड़ा होता है।
डीकमीशनिंग, संदूषण-मुक्ति के बाद पूरे संयंत्र को काटने और विघटित करने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में सबसे चुनौतीपूर्ण तत्व है खर्च किया हुआ परमाणु ईंधन। रिएक्टरों को पूरी तरह से संदूषित करना मुश्किल होता है, और परमाणु ईंधन स्वयं भी तेज़ विकिरण उत्सर्जित करता है, जिससे ऐसा वातावरण बनता है जहाँ मानव श्रमिक सीधे संदूषण-मुक्ति कार्य नहीं कर सकते। इसलिए, संदूषण-मुक्ति में रोबोटिक भुजाएँ मानव श्रमिकों की जगह ले लेती हैं। श्रमिक रिएक्टर का ढक्कन खोलते हैं, क्रेन से जुड़ी एक रोबोटिक भुजा डालते हैं, और फिर उसे सील कर देते हैं। रोबोटिक भुजा केवल संदूषित भागों को ही सटीक रूप से काटती है, उन्हें कंटेनरों में रखती है, और काम पूरा होने के बाद, उन्हें रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्रसंस्करण संयंत्र में पहुँचाती है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संदूषण-मुक्ति के लिए रोबोटों को विकिरण जोखिम जैसी कठोर परिस्थितियों में स्थिर रूप से काम करना चाहिए, और चूँकि वे रेडियोधर्मी पदार्थों को संभालते हैं, इसलिए दूरस्थ सटीक नियंत्रण क्षमताएँ आवश्यक हैं। कोरिया में, कोरिया परमाणु ऊर्जा अनुसंधान संस्थान (KAERI) गोरी परमाणु ऊर्जा संयंत्र की पहली इकाई को बंद करने के लिए एक कटिंग रोबोट विकसित कर रहा है, जबकि उल्सान राष्ट्रीय विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी संस्थान (UNIST) ने भी परमाणु डीकमीशनिंग रोबोट विकसित करने की योजना की घोषणा की है। गौरतलब है कि KAERI द्वारा विकसित किया जा रहा रोबोट संयंत्र संचालन के दौरान रिएक्टर निरीक्षण करने और डीकमीशनिंग चरण के दौरान, काटने और वेल्डिंग करने में सक्षम हथियारों से लैस होने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
डीकमीशनिंग के बाद बचे रेडियोधर्मी कचरे का निपटान एक और गंभीर चुनौती है। रेडियोधर्मी कचरे को उसकी रेडियोधर्मिता सांद्रता के आधार पर निम्न-स्तरीय या उच्च-स्तरीय में वर्गीकृत किया जाता है। निम्न-स्तरीय कचरे को संहत किया जा सकता है, सीमेंट में ठोस बनाया जा सकता है और कई मीटर ज़मीन के नीचे दफनाया जा सकता है। हालाँकि, समस्या उच्च-स्तरीय रेडियोधर्मी कचरे के साथ है। अधिकांश उच्च-स्तरीय कचरे में प्रयुक्त ईंधन के पुनर्प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न विट्रिफाइड ठोस कचरा होता है। इसके पूर्ण निपटान की तकनीक अभी तक विकसित नहीं हुई है। सबसे यथार्थवादी तरीका है कचरे को कम से कम 300 मीटर ज़मीन के नीचे गहरी भूगर्भीय संरचनाओं में दफनाना और विकिरण रिसाव को रोकने के लिए कंक्रीट की दीवारें खड़ी करना। हालाँकि, निपटान स्थलों के चयन के लिए अपर्याप्त मानदंडों जैसे मुद्दों के कारण इसे भी अभी तक पूर्ण समाधान नहीं माना जाता है।
रेडियोधर्मी अपशिष्ट केवल ठोस पदार्थों तक ही सीमित नहीं है। जैसा कि फुकुशिमा परमाणु दुर्घटना में देखा गया, रेडियोधर्मी पदार्थों से युक्त दूषित जल की बड़ी मात्रा भी उत्पन्न हो सकती है। फुकुशिमा में, ऐसी शोधन सुविधाएँ संचालित हो रही हैं जो दूषित जल को अत्यधिक शोषक जिओलाइट से गुजारकर रेडियोधर्मी पदार्थों को अलग करती हैं। हालाँकि, यह विधि रेडियोधर्मी पदार्थों को हटाती नहीं है; इसके बजाय, यह उन्हें सुविधा के फिल्टर या जलमार्गों में जमा कर देती है, जिससे अंततः नया रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न होता है। 2017 में, कोरिया परमाणु ऊर्जा अनुसंधान संस्थान ने सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके रेडियोधर्मी दूषित जल को शुद्ध करने की एक तकनीक विकसित की। इस तकनीक में दूषित जल में विकिरण-प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों को शामिल किया जाता है। जैविक सल्फाइडेशन अभिक्रियाओं के माध्यम से, यह रेडियोधर्मी सीज़ियम को क्रिस्टलीय रूप में परिवर्तित करता है और उसे अवक्षेपित करता है। इसे पर्यावरण के अनुकूल तकनीक माना जाता है क्योंकि यह अतिरिक्त अपशिष्ट उत्पन्न किए बिना सीज़ियम को प्रभावी ढंग से हटा देती है, जिसे आमतौर पर अवक्षेपित करना मुश्किल होता है।
परमाणु सुरक्षा और सूचना केंद्र के अनुसार, गोरी यूनिट 1 सहित 12 कोरियाई परमाणु रिएक्टरों का परिचालन जीवनकाल 2030 तक समाप्त होने वाला है। जैसे-जैसे पुराने रिएक्टरों की संख्या बढ़ेगी, परमाणु डीकमीशनिंग तकनीक की मांग और आवश्यकता में उल्लेखनीय वृद्धि होगी। न केवल कोरिया, बल्कि फ्रांस, यूके और अमेरिका जैसे परमाणु ऊर्जा पर अत्यधिक निर्भर देश भी पुराने रिएक्टरों के कारण बढ़ते बोझ का सामना कर रहे हैं। हालांकि, कोरिया के विपरीत, जहां संस्थागत आधार अभी पूरी तरह से स्थापित नहीं हुआ है, इन देशों ने पहले ही परमाणु डीकमीशनिंग के लिए नीतियां और प्रौद्योगिकियां विकसित कर ली हैं। प्रतिनिधि मॉडलों में सरकार के नेतृत्व वाला दृष्टिकोण (फ्रांस, यूके) शामिल है, जहां सरकार डीकमीशनिंग परियोजनाओं का नेतृत्व करती है, और निजी क्षेत्र के नेतृत्व वाला दृष्टिकोण (यूएस, जर्मनी), जहां निजी कंपनियां डीकमीशनिंग का नेतृत्व करती हैं
परमाणु विसंक्रमण तकनीक का विकास बिल्कुल भी आसान नहीं है, इसके लिए विविध क्षेत्रों की तकनीकों के जटिल एकीकरण की आवश्यकता होती है और इसे दशकों तक चरणों में पूरा करना होता है। कोरिया के पुराने परमाणु संयंत्रों को सुरक्षित रूप से विसंक्रमित करने और परमाणु विसंक्रमण की वैश्विक चुनौती का समाधान करने में योगदान देने के लिए, इस तकनीक में निरंतर विकास और निवेश आवश्यक है।