ન્યૂક્લિયર ઊર્જા

(nuclear energy)

ન્યૂક્લિયર વિખંડન (fission) અથવા સંલયન(fusion)ની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ઊર્જા. ન્યૂક્લિયર ઊર્જા  પરમાણુ-ઊર્જા તરીકે પણ ઓળખાય છે. અત્યારના તબક્કે જે કોઈ પ્રકારની ઊર્જાની જાણકારી પ્રવર્તે છે તેમાં ન્યૂક્લિયર ઊર્જા શક્તિશાળી સ્રોત છે. સૂર્યમાંથી મળતી અપાર ઉષ્મા-ઊર્જા અને પ્રકાશ-ઊર્જાનું મૂળ ન્યૂક્લિયર ઊર્જા છે. ન્યૂક્લિયર શસ્ત્રોની સંહારક ઊર્જાનું મૂળ પણ તે જ છે. પરમાણુના અંતર્ભાગ (core) એટલે કે કેન્દ્રને ન્યૂક્લિયસ કહે છે. ન્યૂક્લિયસના બંધારણમાં ફેરફાર કરવાથી ન્યૂક્લિયર ઊર્જા પેદા થાય છે. વિજ્ઞાનીઓ અને ઇજનેરો ન્યૂક્લિયર ઊર્જા વડે વિદ્યુત-ઉત્પાદન કરે છે તેમજ અન્ય ક્ષેત્રે તેનો ઉપયોગ કરે છે. ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો સંપૂર્ણ વિકાસ સાધી શકાય તો વિશ્વ માટે જરૂરી વિદ્યુતનો પુરવઠો વર્ષો સુધી સુલભ બને.

વીસમી સદીના પ્રારંભમાં એટલે કે 1900 સુધી ન્યૂક્લિયર ઊર્જા વિશે વિજ્ઞાનીઓને ખાસ જાણકારી ન હતી. તેમણે સૌપ્રથમ દ્રવ્ય અને ઊર્જાને લગતી સંશોધનાત્મક કાર્યવહી શરૂ કરી. આવી કાર્યવહીને આધારે સૌપ્રથમ જાણી શકાયું કે દ્રવ્ય પરમાણુઓનું બનેલું છે. પરમાણુના વિસ્તૃત અને ઊંડા અભ્યાસને અંતે પ્રાયોગિક રીતે સિદ્ધ થયું કે પરમાણુના કેન્દ્રમાં ભારે ન્યૂક્લિયસ છે, જે પરમાણુમાં ભારે બળ(strong force)થી જકડાયેલ છે. આ બળને કારણે ઊર્જાનો વિપુલ જથ્થો ન્યૂક્લિયસમાં કેન્દ્રિત થયેલો હોય છે. આ ઊર્જાનું સૈદ્ધાંતિક મૂલ્ય સમજાયા બાદ તેને મુક્ત કરવાનો પ્રશ્ન ઊભો થયો.

બીજા વિશ્વયુદ્ધની અધવચ્ચે એટલે કે 1942માં પ્રથમ વાર શિકાગો યુનિવર્સિટીમાં ન્યૂક્લિયર ઊર્જા મોટા પાયે મુક્ત કરવાનું શક્ય બન્યું. આ સિદ્ધિને પરિણામે પરમાણુ-બૉમ્બનો જન્મ થયો. યુ.એસ.માં ન્યૂમૅક્સિકોના આલ્મોગાર્ડો પાસે, 16 જુલાઈ, 1945ના રોજ પ્રાયોગિક ધોરણે પ્રથમ પરમાણુ-ધડાકો કરવામાં આવ્યો. પરમાણુ-ધડાકો કર્યો તેના કેન્દ્ર આગળ 10 લાખ અંશ સેલ્સિયસ જેટલું તાપમાન નોંધાયું; જે સૂર્યના અંતર્ભાગના તાપમાન જેટલું હતું. 6 અને 9, ઑગસ્ટ, 1945ના રોજ અમેરિકાએ જાપાનનાં હીરોશીમા અને નાગાસાકી શહેરો ઉપર પરમાણુ-બૉમ્બ ઝીંક્યા હતા. બંને શહેરોનો લગભગ સંપૂર્ણ વિનાશ થતાં, માત્ર એક જ મહિનાના ગાળામાં બીજા વિશ્વયુદ્ધનો અંત આવ્યો. 1949માં સોવિયેત યુનિયન બીજી અણુસત્તા બન્યું. ત્યારબાદ તો ફ્રાંસ, ઇંગ્લૅન્ડ, જર્મની, ચીન, ભારત અને  પાકિસ્તાન અણુસત્તા બન્યાં. બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન ન્યૂક્લિયર ઊર્જાની તાકાતનો ખ્યાલ આવતાં તેના શાંતિમય હેતુઓ પ્રત્યે અન્ય રાષ્ટ્રોનું ધ્યાન દોરાયું.

ન્યૂક્લિયસના વિખંડન કે સંલયનથી મુક્ત થતી ઊર્જા પ્રચંડ ઉષ્મા પેદા કરે છે. આ ઉષ્માથી પાણીની વરાળ ઉત્પન્ન કરી, ટર્બાઇન ચલાવી શકાય છે અને તેના પરિણામે વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. વિજ્ઞાનીઓ અને ઇજનેરોએ ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરની રચના કરી, તેના વડે ન્યૂક્લિયર ઊર્જા પેદા કરી અને તેને અંકુશિત પણ કરી. આમ તો, રિએક્ટર એક પ્રકારની ભઠ્ઠી જ છે, જેમાં તેલ કે કોલસાના દહનને બદલે યુરેનિયમનું વિખંડન થઈ પ્રચંડ ઉષ્મા પેદા થાય છે. 1 કિલોગ્રામ યુરેનિયમના વિખંડનથી મળતી ઊર્જા આશરે 2,222.2 મેટ્રિક ટન કોલસાના દહનથી મળતી ઊર્જા જેટલી હોય છે.

વિદ્યુતશક્તિનું ઉત્પાદન એ ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો મહત્વનો રચનાત્મક ઉપયોગ છે. ફ્રાંસ, સ્વીડન અને બેલ્જિયમ જેવા કેટલાક દેશો તેમની જરૂરિયાતના પચાસ ટકાથી વધુ ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. હવે તો સ્ટીમરો અને સબમરીનો ચલાવવા માટે પણ ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. આવા વાહકમાં નાનું રિએક્ટર હોય છે, જેના વડે વિદ્યુત પેદા કરી શકાય છે.

ન્યૂક્લિયસના વિખંડનથી પેદા થતી ઊર્જા સાથે ધન અને ઋણ વિદ્યુતભારિત કણ તેમજ ન્યૂક્લિયર વિકિરણનું ઉત્સર્જન થાય છે. આ વિકિરણનો તબીબી, ઔદ્યોગિક અને વિજ્ઞાનના ક્ષેત્રે વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનું આવું વિધેયાત્મક સ્વરૂપ હોવા છતાં તે અત્યંત જોખમકારક પણ છે.

આજે વિશ્વની મોટાભાગની વિદ્યુત, ઉષ્મીય અને જલવિદ્યુત યોજના વડે પેદા કરવામાં આવે છે. ઉષ્મીય-વિદ્યુત-ઊર્જા પેદા કરવા માટે વરાળ આવશ્યક બળ છે. જલવિદ્યુત પેદા કરવા માટે ધોધ, બંધ કે નદીનું ધસી આવતું પાણી આવશ્યક બળ છે. ઉષ્મીય યોજનામાં તેલ કે કોલસા જેવા જીવાશ્મ–(fossil)–ઈંધણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

જીવાશ્મ–ઈંધણ વડે કાર્યરત ઉષ્મીય યોજના દ્વારા ભારે પ્રમાણમાં પ્રદૂષણ થાય છે અને આવી યોજના ખર્ચાળ પણ હોય છે. જલવિદ્યુત યોજના પ્રમાણમાં સસ્તી અને તેના વડે ‘ચોખ્ખી’ વિદ્યુતઊર્જા મળે છે. ઘણા ઓછા દેશો પાસે જલવિદ્યુત માટે મોટી નદી, ધોધ કે બંધ જેવી સુવિધા ઉપલબ્ધ છે. તેથી મોટાભાગના દેશો ઉષ્મીય ઊર્જા વડે વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરે છે. પૃથ્વીના પેટાળમાં જીવાશ્મ અને અન્ય પ્રકારના ઈંધણનો પુરવઠો ઝડપથી ઘટતો જાય છે અને બીજી બાજુ વિદ્યુતનો વપરાશ બેહદ ઝડપે વધતો જાય છે. આથી જે સ્થળે ઉષ્મીય-વિદ્યુત-ઊર્જા અને જલવિદ્યુતઊર્જા શક્ય ન હોય ત્યાં ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો વિચાર અનિવાર્ય બને છે.

1980થી 1990ના ગાળામાં 26 દેશોમાં 420 ન્યૂક્લિયર ઊર્જા-મથકો હતાં અને બીજા 6 દેશો ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરની સ્થાપના કરવામાં કાર્યરત હતા. બધા દેશો માટે ન્યૂક્લિયર રિએક્ટર વડે વિદ્યુત પેદા કરવાનું એટલા માટે શક્ય નથી કે તેનું સ્થાપન અતિ ખર્ચાળ છે, યુરેનિયમ જેવું જરૂરી ઈંધણ અન્ય ઈંધણની જેમ સુલભ નથી અને તેમાં જરૂરી વૈજ્ઞાનિક જાણકારીનો અભાવ પણ નડે છે.

ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના બે ફાયદા છે : (1) આ યોજનામાં અન્ય યોજનાઓ કરતાં ઘણું ઓછું ઈંધણ જરૂરી છે; જેમ કે, એક મેટ્રિક ટન યુરેનિયમના વિખંડનથી મળતી વિદ્યુતઊર્જા 30 લાખ મેટ્રિક ટન કોલસા અથવા 120 લાખ બૅરલ તેલના દહનથી મળતી ઊર્જા બરાબર હોય છે, (2) જીવાશ્મ–ઈંધણ દહન બાદ હવામાં ઘન સ્વરૂપે પ્રદૂષણ ફેલાવે છે જ્યારે ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક અથવા ઘન પ્રદૂષકોનો કોઈ પ્રશ્ન ઉપસ્થિત થતો નથી.

ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના ગેરફાયદા પણ છે : (1) ન્યૂક્લિયર ઊર્જા માટે રિએક્ટરની રચના ઘણી ખર્ચાળ છે. (2) ન્યૂક્લિયર રિએક્ટર સાથે આયનકારક વિકિરણ(ionsing radiatoins)ને લગતાં ઘણાં જોખમો સંકળાયેલાં છે. આ યોજના સુરક્ષિત બનાવવા માટે સરકારનાં કાનૂની નિયંત્રણો અનિવાર્ય છે. ઉપરાંત કોઈ પણ જાતની આપાત-પરિસ્થિતિ(emergency)ને તાત્કાલિક પહોંચી વળવાની ક્ષમતા હોવી જોઈએ. (3) વપરાશ બાદ પણ યુરેનિયમ જેવું ઈંધણ લાંબા સમય સુધી ન્યૂક્લિયર વિકિરણનું ઉત્સર્જન ચાલુ રાખે છે. આવું વિકિરણ રિએક્ટરની દીવાલની ક્ષતિને કારણે ‘લીક’ થાય ત્યારે તે સજીવો માટે અત્યંત જોખમકારક નીવડે છે. આથી વપરાયેલા યુરેનિયમના સંગ્રહના નિકાલનો પ્રશ્ન પણ જટિલ હોય છે.

પશ્ચિમ-મધ્ય આફ્રિકાના પેટાળમાં બે અબજ વર્ષ પહેલાં યુરેનિયમના જથ્થા વડે ચાલતી કુદરતી શૃંખલાપ્રક્રિયા(chain reaction)ની જાણકારી 1972માં મળી; જે આજના રિએક્ટરમાં ચાલતી શૃંખલાપ્રક્રિયા જેવી જ હતી. યુરેનિયમ-અયસ્ક(ore)માં રહેલ U-235 ઘટક (પરમાણુ-ભારાંક 235) શૃંખલાપ્રક્રિયા ચાલુ કરે છે. જમીનની અંદર સંચિત પાણી વિમંદક (moderator) તરીકે કાર્ય કરે છે. (વિમંદક એટલે યુરેનિયમ પરમાણુના વિખંડનથી છૂટા પડતા ઝડપી ન્યૂટ્રૉનની ગતિ-ઊર્જાને ઘટાડનાર માધ્યમ.) વિખંડનથી પેદા થતી ઉષ્મા વડે સંચિત પાણીની વરાળ થવા લાગી. શૃંખલા-પ્રક્રિયા આગળ ચાલતાં બધા જ સંચિત પાણીની વરાળ થઈ ગઈ અને પાણીનો પુરવઠો ખલાસ થઈ ગયો. પરિણામે શૃંખલાપ્રક્રિયા બંધ પડી. પૃથ્વી ઉપર કૃત્રિમ શૃંખલા-પ્રક્રિયા સૌપ્રથમ 1942માં શક્ય બની અને ત્યારબાદ મોટા પાયે ન્યૂક્લિયર ઊર્જા પેદા કરવાનું સરળ બન્યું.

1896માં ફ્રેન્ચ વિજ્ઞાની હેન્રી બેકરેલે શોધી કાઢ્યું કે યુરેનિયમ જેવું ભારે અસ્થાયી (unstable) તત્વ, અદૃશ્ય વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે ઘટના રેડિયો-ઍક્ટિવિટી તરીકે ઓળખાય છે. ત્યારબાદ રેડિયો-ઍક્ટિવિટીના ક્ષેત્રે પૂરઝડપે સંશોધન શરૂ થયું. 1899માં બ્રિટિશ ભૌતિકવિજ્ઞાની અર્નેસ્ટ રુધરફર્ડે બતાવ્યું કે આ વિકિરણ ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતા ધન વિદ્યુતભારિત આલ્ફા કણ (હિલિયમની ન્યૂક્લિયસ), ઋણ વિદ્યુતભારિત બીટા કણ (ઇલેક્ટ્રૉન) અને ગામાકિરણો(વિદ્યુત-ચુંબકીય ઊર્જા)નું બનેલું છે. અસ્થાયી રેડિયો-ઍક્ટિવ પદાર્થમાંથી આલ્ફા અને બીટા કણો તથા ગામા કિરણોના ઉત્સર્જનની ઘટનાને ન્યૂક્લિયર વિભંજન (disintegration અથવા decay) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

યુરેનિયમ જેવી ભારે ન્યૂક્લિયસના વિખંડન માટે, વિદ્યુતભારરહિત કણ વડે તેના ઉપર પ્રતાડન (bombardment) કરવાની જરૂરિયાત જણાઈ. બ્રિટિશ ભૌતિકવિજ્ઞાની જેમ્સ ચેડ્વિકે 1932માં વિદ્યુત-તટસ્થ કણ ન્યૂટ્રૉનની શોધ કરી. આવા ન્યૂટ્રૉનનું ભારે ન્યૂક્લિયસ ઉપર પ્રતાડન કરવાથી વિખંડનની શક્યતા વધી. જર્મન રસાયણશાસ્ત્રીઓ ઓટો હાન અને ફિટ્ઝ સ્ટ્રાસમૅનને 1938માં યુરેનિયમ પરમાણુ ઉપર પ્રતાડન કરતાં, એક પેદાશ તરીકે બેરિયમ મળ્યું. હકીકતમાં આ વિખંડનની જ પ્રક્રિયા હતી, પણ ઑસ્ટ્રિયન ભૌતિકવિજ્ઞાની લીઝ મેઇટ્નર અને તેના ભત્રીજા ઑટો ફ્રિશને તેનો વિધિસરનો ખ્યાલ 1939માં આવ્યો. તેમણે જણાવ્યું કે હાન અને સ્ટ્રાસમૅનનો પ્રયોગ જ કૃત્રિમ વિખંડનની પ્રક્રિયા હતી. U-238 ઉપર ન્યૂટ્રૉન વડે પ્રતાડન કરવાથી તેનું વિખંડન થતાં બેરિયમ અને ક્રિપ્ટોનની ન્યૂક્લિયસ મળે છે. આ સાથે ઝડપી ન્યૂટ્રૉન તથા વિકિરણ-ઊર્જાનું ઉત્સર્જન પણ થાય છે. આ રીતે ઉત્સર્જિત થતાં ઝડપી ન્યૂટ્રૉનને યોગ્ય વિમંદક વડે ધીમા પાડીને યુરેનિયમના બીજા પરમાણુઓનું વિખંડન કરી શકાય છે અને તેમ કરીને વિખંડનની પ્રક્રિયાને આગળ ધપાવી શકાય છે. આ ઘટનાને ન્યૂક્લિયર શૃંખલાપ્રક્રિયા કહે છે.

આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને, 1905માં, ઊર્જા (E) માટે E = mc² સૂત્ર આપ્યું જ્યાં m, પદાર્થનું દળ અને c પ્રકાશનો વેગ છે. આ સૂત્રથી સ્પષ્ટ થાય છે કે દ્રવ્ય એ ઊર્જાનું સ્વરૂપ છે અને દ્રવ્યના વિલયથી ઊર્જા મળે છે. ન્યૂક્લિયર શૃંખલાપ્રક્રિયા વડે પેદા થતી પ્રચંડ ઊર્જાનું રહસ્ય આ સૂત્રમાં સમાયેલું છે. હિલિયમ ન્યૂક્લિયસ 2 પ્રોટૉન અને 2 ન્યૂટ્રૉન વડે બનેલું છે. અલગ અલગ રીતે બે પ્રોટૉન અને બે ન્યૂટ્રૉનના દળનો સરવાળો, આ કણો વડે બનતી હિલિયમ ન્યૂક્લિયસના દળ કરતાં વધુ હોય છે. આ રીતે ઘટક કણો વડે બનતી ન્યૂક્લિયસનું દળ ઘટે છે. દળના આ ઘટાડાને દળની ક્ષતિ (mass defect) કહે છે. દળનો આ તફાવત, આઇન્સ્ટાઇનના સિદ્ધાંત મુજબ ઊર્જામાં રૂપાંતર પામે છે. 0.45 કિલોગ્રામ યુરેનિયમના વિખંડનથી મળતી ઊર્જા 7,300 મેટ્રિક ટન TNT (tri-nitro-tolune) વડે મળતી ઊર્જા જેટલી હોય છે. આમ યુરેનિયમ જરૂરી વિદ્યુત-ઊર્જાનો જથ્થો પૂરો પાડે છે અને પરમાણુ-બૉમ્બ પણ.

1939ના સપ્ટેમ્બરમાં બીજા વિશ્વયુદ્ધનો પ્રારંભ થયો. આ સમયે આઇન્સ્ટાઇને યુ.એસ.ના પ્રમુખ રૂઝવેલ્ટને પરમાણુ-બૉમ્બ બનાવવાનું સૂચન કર્યું. આ સૂચનનો સ્વીકાર કરી રૂઝવેલ્ટે પરમાણુ-બૉમ્બ માટે 1940માં અલગ નાણાંની જોગવાઈ કરી આપી અને શિકાગો યુનિવર્સિટીના વિજ્ઞાનીઓને મૅનહટન-યોજના હેઠળ બૉમ્બ બનાવવાની કામગીરી સોંપી. આ કામ માટે એનરિકો ફર્મી, લિયો ઝિલાર્ડ અને યુજીન વિગ્નર મુખ્ય હતા. 2, ડિસેમ્બર, 1942ના રોજ રિએક્ટર વડે પ્રથમ કૃત્રિમ શૃંખલાપ્રક્રિયા સિદ્ધ થઈ. આ સાથે ટેનેસીમાં ઓકરિજ ખાતે યુરેનિયમને સમૃદ્ધ કરવા માટે યોજના તૈયાર કરી. અહીં સમૃદ્ધ કરેલા યુરેનિયમ વડે તૈયાર કરેલા પરમાણુ-બૉમ્બ જાપાન ઉપર નાખવામાં આવ્યા હતા.

આ રીતે ન્યૂક્લિયર-ઊર્જાના સફળ ઉત્પાદન બાદ વિશ્વના નેતાઓને ખાતરી થઈ કે તેનો રચનાત્મક ઉપયોગ થવો જોઈએ. તે માટે આંતરરાષ્ટ્રીય સમજૂતી અને સહકાર આવશ્યક છે. તેના પરિણામે રાષ્ટ્રસંઘે 1957માં આંતરરાષ્ટ્રીય પરમાણુ-ઊર્જા એજન્સી-(International Atomic Energy Agency – IAEA)ની સ્થાપના કરી. ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના શાંતિમય ઉપયોગને ઉત્તેજન આપવાનો આ સંસ્થાનો હેતુ રહ્યો છે.

U-235નો જથ્થો મર્યાદિત છે. આથી જરૂરી વિદ્યુત પેદા કરવા તેનો વિકલ્પ શોધવો રહ્યો. આજે સલામત અને સક્ષમ રિએક્ટરની રચના એ વિજ્ઞાનીઓનું લક્ષ્ય છે. આથી મોટા પાયે વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવા માટે વિજ્ઞાનીઓ, સંલયન (fusion) રિએક્ટર અને પ્રજનક (breeder) રિએક્ટર ઉપર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા લાગ્યા છે.

ન્યૂક્લિયર સંલયન માટે ઈંધણ તરીકે ભારે હાઇડ્રોજનનો અત્યંત ગરમ પ્લાઝ્મા અનુકૂળ છે. ભારે હાઇડ્રોજન સામાન્ય પાણીમાંથી મેળવી શકાય છે, તેથી તેનો વિપુલ જથ્થો સુલભ છે. ઓરડાના તાપમાને હોય તેવા ભારે હાઇડ્રોજનના ન્યૂક્લિયર સંલયન માટે પ્રયત્નો ચાલુ છે. આ શક્ય થાય તો ઈંધણ તરીકે અત્યંત ગરમ પ્લાઝ્મા કરતાં ઠંડા પ્લાઝમાવાળું ઈંધણ સસ્તું પડે.

સોવિયેત યુનિયનના વિજ્ઞાનીઓએ ટોકામૅક નામના સંલયન રિએક્ટરની સફળ રચના કરી છે. ટોકામૅકનો અર્થ પ્રબળ પ્રવાહ (strong current) થાય છે. પ્લાઝ્માને પાત્રની દીવાલથી દૂર રાખવો અનિવાર્ય છે, નહિ તો તેના કણો દીવાલ સાથે અથડાઈ ઊર્જા ગુમાવે છે અને પરિણામે પ્લાઝ્મા ઠંડો પડે છે. પ્લાઝ્માને પાત્રની દીવાલથી દૂર કરવા માટે ટોકામૅકમાં પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે પ્લાઝ્મામાં પ્રબળ પ્રવાહ પસાર કરે છે. પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સામે આંતરક્રિયા કરીને પ્લાઝ્માને જકડી (confine) રાખવામાં મદદ કરે છે.

યુ.એસ., ભારત અને બીજા દેશોમાં વિજ્ઞાનીઓએ ટોકામૅક વિકસાવ્યાં છે; પણ ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવી ઊર્જા પેદા કરવાનું શક્ય બન્યું નથી. અંકુશમાં રાખી શકાય તેવી થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયા માટે પ્લાઝ્માનું તાપમાન 10⁸ 0° સે. હોવું જરૂરી છે. પણ આવા પ્લાઝ્માને સંગ્રહી રાખવાનો એક વિકટ પ્રશ્ન છે.

સંલયન સિદ્ધ કરવા માટે લેસર કિરણોનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેમાં અવરુદ્ધ (forzen) ડ્યૂટેરિયમ અને ટ્રિટિયમની નાની ગોળીઓ(pellets)ને લેસર કિરણો વડે દબાવીને ગરમ કરવામાં આવે છે. આમ કરવાથી નાનો સરખો થરમૉન્યૂક્લિયર વિસ્ફોટ સર્જાય છે અને ગોળી દીવાલ સુધી પહોંચે તે પહેલાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

પ્રજનક રિએક્ટરમાં ઈંધણ તરીકે U-238નો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. આવા રિએક્ટરમાં U-238નું, રેડિયો-ઍક્ટિવ ક્ષય દ્વારા પ્લૂટોનિયમ(Pu-239)માં રૂપાંતર થાય છે. U-235ની જેમ જ Pu-239 પણ શૃંખલાપ્રક્રિયા કરે છે; તેથી ઊર્જા ઉત્પાદનમાં Pu-239નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ રીતે થોરિયમનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમાં તેનું U-239માં રૂપાંતર થાય છે અને તેમાંથી શૃંખલાપ્રક્રિયા ચાલુ થાય છે.

ફ્રાંસ, બ્રિટન, ભારત, જાપાન, સી.આઈ.એસ. (Commonwealth of Independent States), તત્કાલીન સોવિયેત યુનિયન, યુ.એસ. જેવા દેશોએ પ્રાયોગિક ધોરણે પ્રજનક રિએક્ટર તૈયાર કર્યાં છે. ફ્રાંસે ફિનિક્સ નામનું સફળ પ્રજનક રિએક્ટર તૈયાર કર્યું છે જે નિયમિત રીતે 2,50,000 કિલોવૉટ વિદ્યુત પેદા કરે છે. પણ મોટા પાયે વિદ્યુતનું ઉત્પાદન કરી શકે તેવું પ્રજનક રિએક્ટર હજી કોઈ દેશ પાસે ઉપલબ્ધ નથી.

સલામતી પ્રબંધ : કેટલાક ન્યૂક્લિયર પાવર પ્લાન્ટમાં નાના-મોટા અક્સ્માતો સર્જાયા છે. આ અકસ્માતો ખાસ ગંભીર ન હતા. પણ યુ.એસ.ના પેન્સિલવેનિયા રાજ્યમાં હૅરિસબર્ગ ખાતે 1979માં ‘થ્રી-માઈલ આઇલૅન્ડ ન્યૂક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ’માં યાંત્રિક ક્ષતિ અને માનવીય ભૂલને કારણે એક ગંભીર અકસ્માત થયો હતો.

તેથી વધુ ગંભીર અકસ્માત રશિયામાં ચર્નોબિલ ખાતે 1986માં થયો હતો, જેને કારણે સજીવ-સૃષ્ટિને માટે હાનિકારક રેડિયોઍક્ટિવ વિકિરણો છેક યુરોપ સુધી ફેલાયાનો અહેવાલ છે.

આ બે અકસ્માતોને કારણે વિજ્ઞાનીઓ, ઇજનેરો અને તકનીકજ્ઞોને જણાયું કે અકસ્માત સામે સલામતીનો પ્રબંધ અનિવાર્ય છે. આ સાથે ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના ઉત્પાદન સામે વિશ્વવ્યાપી વિરોધ શરૂ થયો. વધુ સલામત રિએક્ટરોના વિકાસ માટે જરૂરી સંશોધન શરૂ કરવા ઉપર ભાર મૂકવામાં આવ્યો.

સલામતીના પ્રબંધ માટે કેટલાંક નક્કર પગલાં ભરવામાં આવ્યાં : (1) શરૂઆતમાં ઈંધણના સળિયા ધાતુમાં પરિબદ્ધ કરવામાં આવતા હતા તેને બદલે સિરૅમિક અને કાર્બનમાં રાખવામાં આવે છે. આ સાથે વિમંદક તરીકે ગ્રૅફાઇટનો ઉપયોગ વધુ સલામતીભર્યો પુરવાર થયો છે. આવા સલામત સળિયા વડે સમગ્ર પ્લાન્ટને એકાએક બંધ કરવાની સગવડ પ્રાપ્ત થઈ. (2) પ્લાન્ટ બંધ કરવા માટે સેમેરિયન ઑક્સાઇડના ગોળા રિએક્ટરમાં રાખવાની શરૂઆત કરી. આ ગોળા રિએક્ટરના અંતર્ભાગમાં પડતાં ઘણાખરા ન્યૂટ્રૉનનું શોષણ કરી લે છે, પરિણામે શૃંખલાપ્રક્રિયા ઝડપથી બંધ પડે છે. (3) કેટલાક રિએક્ટરમાં આપાતકાલીન (emergency) શીતન-વ્યવસ્થા રાખવામાં આવે છે. રિએક્ટરનો શીતક પદાર્થ ખલાસ થઈ જાય ત્યારે આ વ્યવસ્થા કાર્યરત બને છે અને ઉત્પન્ન થતી વધારે પડતી ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. આ વ્યવસ્થા દ્વારા અંતર્ભાગની અંદર પાણી પસાર કરવામાં આવે છે, જે ઉષ્માનું શોષણ કરીને તાપમાન ઘટાડે છે અને ન્યૂક્લિયર ઈંધણનું ગલન થંભાવી દે છે.

રેડિયો-ઍક્ટિવ વિકિરણો રિએક્ટરની દીવાલોમાંથી બહાર ન આવે (તેનું સ્રવણ ન થાય) તે માટે ખાસ સંરચના વડે પાવર-પ્લાન્ટને લીક-પ્રૂફ બનાવવામાં આવે છે. આવી સંરચનામાં નિસ્યંદક (filter) રાખવામાં આવે છે, જે રેડિયો-ઍક્ટિવ વિકિરણો અને રજકણોને બહાર જતાં અટકાવે છે. આ સાથે હવાચુસ્ત ખંડ(airtight block)ની પણ વ્યવસ્થા કરવામાં આવે છે.

ન્યૂક્લિયર વિખંડનથી ઉત્પન્ન થતી ઊર્જામાં પરમાણુ-બૉમ્બ અને ન્યૂક્લિયર સંલયનમાં હાઇડ્રૉજન-બૉમ્બનાં મૂળ રહેલાં છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન સમગ્ર વિશ્વને આવી સંહારક ઊર્જાનો પરચો થયો છે. છેલ્લા કેટલાક દાયકાથી યુદ્ધ માટે જરૂરી ન્યૂક્લિયર શસ્ત્રોનું ઉત્પાદન અટકાવવા માટે 1968માં ન્યૂક્લિયર શસ્ત્રો પ્રત્યે બિન-પ્રસારણ સંધિ (non-proliferation treaty) થઈ. શાંતિમંત્રણાઓ દ્વારા ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો સંહારક ઉપયોગ બંધ થવો જ રહ્યો, નહીંતર સમગ્ર પર્યાવરણ ઉપર વિપરીત અસર થાય. ન્યૂક્લિયર યુદ્ધ થાય તો ન્યૂક્લિયર વિસ્ફોટ થતાં પૃથ્વી ઉપરના બધા જ પદાર્થોના દહનથી ધૂમ્ર-વાદળ પૃથ્વીને ઘેરી વળે. ધૂમ્ર-વાદળને કારણે સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વી ઉપર ન પહોંચતાં, વાતાવરણનું તાપમાન ઘટી જાય. પરિણામે વરસાદ ન થાય. આવી પરિસ્થિતિ કેટલાક મહિના અથવા વર્ષો સુધી ચાલે. વરસાદ ન પડતાં દુષ્કાળની પરિસ્થિતિ સર્જાય. આવા ન્યૂક્લિયર શિયાળાને કારણે ઓઝોન સ્તર સાંકડું થતાં સૂર્યનાં પારજાંબલી કિરણો સહેલાઈથી પૃથ્વી ઉપર આવતાં સજીવ-સૃષ્ટિનો નાશ થાય. ન્યૂક્લિયર યુદ્ધ થાય તો તેનાથી સર્જાતો ન્યૂક્લિયર શિયાળો દરેક દેશ માટે આપત્તિરૂપ બની રહે.

પ્રહલાદ છ. પટેલ