परमाणु अपशिष्ट प्लेबुक और इसकी सीमाएं
दुनिया के परमाणु ऊर्जा संयंत्र हर साल लगभग 10,000 मीट्रिक टन खर्च किए गए ईंधन अपशिष्ट का उत्पादन करते हैं, जबकि वैश्विक बिजली का लगभग 10 प्रतिशत उत्पन्न करते हैं। सात दशकों में, उद्योग ने एक अच्छी तरह से समझी गई हैंडलिंग प्रणाली विकसित की है: खर्च किया गया ईंधन रिएक्टर से कूलिंग पूल में जाता है, फिर सूखे कैस्क में, और अंततः गहरे भूवैज्ञानिक भंडारों में जाता है। फिनलैंड वास्तव में ऐसी सुविधा बनाने में सबसे आगे है; इसके दक्षिण-पश्चिम तट पर Onkalo साइट इस साल चालू होने की उम्मीद है। इसके विपरीत, संयुक्त राज्य अमेरिका कभी भी राजनीतिक विरोध के कारण अपने नामित Yucca Mountain भंडार को आगे बढ़ाने में सक्षम नहीं रहा है।
अब रिएक्टर डिजाइन की एक नई पीढ़ी वाणिज्यीकरण के करीब आ रही है, और विशेषज्ञ चेतावनी देते हैं कि उन्हें भौतिक अपशिष्ट-हैंडलिंग अवसंरचना और नियामक ढांचे दोनों में संशोधन की आवश्यकता होगी।
नए ईंधन, नई समस्याएं
उच्च-तापमान गैस-कूल्ड रिएक्टर, जैसे X-energy द्वारा विकसित, TRISO ईंधन का उपयोग करते हैं — यूरेनियम गुठली जो ग्रेफाइट गोलों में एम्बेड की गई कई सुरक्षात्मक परतों से घिरी हुई है। ग्रेफाइट, संचालन के दौरान दूषित, यूरेनियम-असर सामग्री से आसानी से अलग नहीं किया जा सकता। पूरी असेंबली को उच्च-स्तरीय अपशिष्ट के रूप में माना जाना चाहिए, जिससे अपशिष्ट धारा समकक्ष हल्के-जल रिएक्टर की तुलना में काफी अधिक विशाल होती है। X-energy ध्यान देता है कि TRISO की सुरक्षात्मक परतें गीले भंडारण की आवश्यकता को खत्म करती हैं — ईंधन सीधे सूखे भंडारण में जा सकता है — लेकिन थोक हैंडलिंग चुनौतियां वास्तविक रहती हैं।
पिघला हुआ-नमक रिएक्टर एक अलग समस्या प्रस्तुत करते हैं। परमाणु ईंधन सीधे एक पिघली हुई नमक में घुल जाता है जो शीतलक के रूप में भी काम करता है। इसका मतलब है कि पिघली हुई नमक की पूरी मात्रा प्रभावी रूप से उच्च-स्तरीय अपशिष्ट है जब रिएक्टर को बंद किया जाता है, पारंपरिक डिजाइन की तुलना में बहुत अधिक जहां केवल ईंधन असेंबली उच्च-स्तरीय अपशिष्ट हैं।
तेजी से रिएक्टर और ताप समस्या
सोडियम-कूल्ड तेजी से रिएक्टर, TerraPower के Natrium डिजाइन द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया (जिसे मार्च की शुरुआत में NRC निर्माण अनुमति मिली), ईंधन को अधिक पूरी तरह से जलाते हैं और सामग्री की प्रति इकाई अधिक ऊर्जा निकालते हैं। लेकिन तेजी से रिएक्टर से खर्च किया गया ईंधन विखंडन उत्पादों की उच्च सांद्रता रखता है और द्रव्यमान की प्रति इकाई काफी अधिक गर्मी उत्पन्न करता है।
गर्मी भंडार डिजाइन में प्राथमिक इंजीनियरिंग बाधा है। गहरे भंडारों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि खर्च किया गया ईंधन आसपास की चट्टान को संरचनात्मक समझौता या भूजल रसायन विज्ञान परिवर्तन के बिंदु तक गरम न करे। तेजी से रिएक्टर ईंधन से उच्च गर्मी आउटपुट का मतलब है कि भंडारों को अपशिष्ट पैकेज के बीच बहुत बड़ी दूरी या स्थायी प्ललेसमेंट से पहले लंबी अवधि के लिए सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होती है — दोनों क्षमता और लागत को प्रभावित करते हैं।
सोडियम शीतलक भी एक रासायनिक जटिलता पेश करता है: सोडियम पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए सोडियम-दूषित ईंधन बस पानी की कूलिंग पूल में नहीं जा सकता। TerraPower ने पहले अवशिष्ट सोडियम को हटाने के लिए एक नाइट्रोजन-ब्लो प्रक्रिया डिजाइन की है, जिससे अपने स्वयं के सुरक्षा आवश्यकताओं के साथ एक हैंडलिंग चरण जोड़ा जाता है।
उद्योग इसके बारे में क्या कर रहा है
Nuclear Innovation Alliance ने प्रत्येक प्रमुख उन्नत रिएक्टर प्रकार के लिए निपटान पथ की जांच करते हुए एक व्यापक 2024 रिपोर्ट प्रकाशित की। अधिकांश विशेषज्ञ सहमत हैं कि मौजूदा संस्थागत ढांचे इंजीनियरिंग संशोधन के साथ नए अपशिष्ट प्रकारों को समायोजित कर सकते हैं, भले ही उन संशोधनों का पैमाना अनिश्चित रहता है जब तक कि रिएक्टर वास्तव में काम नहीं कर रहे हों। जैसा कि शोधकर्ता Allison MacFarlane ने सारांशित किया: "ये रिएक्टर अभी तक मौजूद नहीं हैं, इसलिए हम वास्तव में बहुत कुछ नहीं जानते हैं, बहुत विस्तार में, उस अपशिष्ट के बारे में जो वे उत्पन्न करने वाले हैं।"
यह लेख MIT Technology Review द्वारा रिपोर्टिंग के आधार पर है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on technologyreview.com