ऊर्जा
समुद्री जल से यूरेनियम की प्राप्ति में प्रगति
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परमाणु ऊर्जा में यूरेनियम जैसे ईंधनों का उपयोग होता है। पूरे जीवनचक्र में इसके कार्बन उत्सर्जन कम होते हैं, लेकिन इसके इतिहास में गंभीर दुर्घटनाएँ भी हुई हैं। आधुनिक सुरक्षा प्रणालियाँ जोखिम घटाती हैं; फिर भी निगरानी, अपशिष्ट प्रबंधन और पर्यावरण संरक्षण आवश्यक हैं।
2023 में शोधकर्ताओं ने समुद्री जल से यूरेनियम प्राप्त करने की एक विद्युतरासायनिक विधि प्रस्तुत की। बड़े पैमाने पर इसकी सततता का निर्धारण अभी लागत, ऊर्जा खपत और पर्यावरणीय प्रभावों के आकलन पर निर्भर है।
शोध में प्रगति
ACS Central Science में प्रकाशित अध्ययन का शीर्षक था “कुशल विद्युतरासायनिक यूरेनियम निष्कर्षण के लिए स्वसमर्थित छिद्रयुक्त एरोमैटिक ढाँचे वाले इलेक्ट्रोड”। अध्ययन का विषय घुले हुए यूरेनिल आयनों को पकड़ना था, न कि सीधे पानी से तैयार परमाणु ईंधन या बिजली बनाना।
महासागरों में घुले यूरेनियम की कुल मात्रा लगभग 4.5 अरब टन आँकी गई है। प्रकाशन ने इसे भूमि पर स्थित भंडारों से एक हजार गुने से अधिक बताया। लेकिन घुले पदार्थ की कुल मात्रा, आर्थिक रूप से निकाले जा सकने वाले भंडार के बराबर नहीं होती। समुद्री जल में इसकी सांद्रता बहुत कम है।
शोधकर्ताओं ने कार्बन फाइबर के कपड़े पर छिद्रयुक्त पॉलिमर और यूरेनिल आयनों को बाँधने वाले एमिडॉक्सिम समूहों की परत चढ़ाई। कपड़े को कैथोड बनाया गया और ग्रेफाइट एनोड के साथ विद्युत धारा चलाई गई। सतह पर यूरेनियम युक्त अवक्षेप जमा हुए। बोहाई सागर के प्राकृतिक पानी वाले परीक्षण में 24 दिनों में प्रति ग्राम सक्रिय परतयुक्त सामग्री से 12.6 मिलीग्राम यूरेनियम प्राप्त हुआ, न कि प्रति ग्राम पानी से। यह प्रक्रिया कपड़े पर निष्क्रिय संचय से लगभग तीन गुनी तेज थी।
शोधकर्ताओं के अनुसार यह विधि समुद्री जल से विद्युतरासायनिक यूरेनियम प्राप्ति का प्रभावी तरीका देती है। परिणाम अभी यह सिद्ध नहीं करता कि व्यावसायिक निष्कर्षण खनन से सस्ता या पर्यावरण के लिए बेहतर होगा।
यूरेनियम क्या है?
यूरेनियम प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला भारी धात्विक तत्व है। इसके कुछ समस्थानिकों का उपयोग नाभिकीय विखंडन में होता है, जहाँ थोड़े ईंधन से बहुत ऊर्जा निकल सकती है। सभी यूरेनियम समस्थानिकों के विखंडन गुण समान नहीं हैं।
खनन और प्रसंस्करण से भूमि, पानी और अपशिष्ट प्रबंधन प्रभावित होते हैं। परमाणु बिजली के जीवनचक्र उत्सर्जन कम हैं, लेकिन उसका पर्यावरणीय प्रभाव शून्य नहीं है। समुद्री जल से प्राप्ति का भी इन्हीं मानकों पर मूल्यांकन आवश्यक है।
विखंडन, श्रृंखला अभिक्रिया और रेडियोधर्मी क्षय
जब यूरेनियम-235 का नाभिक न्यूट्रॉन अवशोषित करता है, तो वह हल्के नाभिकों में विभाजित होकर ऊर्जा और अतिरिक्त न्यूट्रॉन छोड़ सकता है। यह प्रेरित विखंडन यूरेनियम की प्राकृतिक रेडियोधर्मी क्षय श्रृंखला से अलग है।
स्रोत: https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm — रेडियोधर्मी क्षय श्रृंखला का चित्र, विखंडन की श्रृंखला अभिक्रिया का नहीं।
रिएक्टर में श्रृंखला अभिक्रिया को नियंत्रित किया जाता है। एक विखंडन के न्यूट्रॉन नए विखंडन करा सकते हैं। ऊष्मा का उपयोग सामान्यतः भाप बनाने के लिए होता है, जो बिजली जनित्रों से जुड़ी टरबाइनों को चलाती है।
इस प्रकार बिजली उत्पादन नियंत्रित विखंडन पर आधारित है। उसकी ऊर्जा को केवल चित्र में दिखाई गई प्राकृतिक क्षय श्रृंखला का परिणाम नहीं बताना चाहिए।
नाभिकीय संलयन: एक अलग तरीका
विखंडन से विखंडन उत्पाद और अन्य रेडियोधर्मी सामग्री बनती है, जिन्हें उचित अलगाव और प्रबंधन की आवश्यकता होती है। विखंडन उत्पाद नाभिक के टूटने से बनते हैं, केवल यूरेनियम के सामान्य प्राकृतिक क्षय से नहीं।
संलयन हल्के नाभिकों को जोड़ता है। एक प्रमुख शोधाधीन अभिक्रिया में ड्यूटेरियम और ट्रिटियम से हीलियम, न्यूट्रॉन और ऊर्जा बनते हैं। सूर्य भी संलयन से चलता है, लेकिन वहाँ प्रमुख अभिक्रियाओं की श्रृंखलाएँ पृथ्वी पर शोधाधीन ड्यूटेरियम–ट्रिटियम अभिक्रिया से भिन्न हैं। संभावित लाभों में शामिल हैं:
प्रति किलोग्राम ईंधन अधिक ऊर्जा: संलयन प्रति किलोग्राम ईंधन विखंडन से लगभग चार गुनी और तेल या कोयला जलाने से करीब चालीस लाख गुनी ऊर्जा दे सकता है। यह ईंधन के द्रव्यमान की तुलना है, किसी एक अभिक्रिया या पूरे संयंत्र की शुद्ध उपज की नहीं।
ईंधन की उपलब्धता: ड्यूटेरियम पानी से निकाला जा सकता है। ट्रिटियम प्रकृति में प्रचुर नहीं है; उसे, उदाहरण के लिए, संलयन न्यूट्रॉनों से लिथियम में पैदा करना होगा। पर्याप्त ट्रिटियम का उत्पादन और पुनर्प्राप्ति अभी तकनीकी चुनौतियाँ हैं।
संभावित पर्यावरणीय लाभ: विखंडन की तरह संलयन अभिक्रिया स्वयं CO₂ नहीं छोड़ती। ड्यूटेरियम–ट्रिटियम अभिक्रिया से हीलियम और न्यूट्रॉन निकलते हैं, जो रिएक्टर की सामग्री को रेडियोधर्मी बना सकते हैं। इसलिए विकिरण सुरक्षा और सामग्री प्रबंधन आवश्यक हैं। लगभग सौ वर्षों बाद पुनः उपयोग की संभावना सामग्री और डिजाइन पर निर्भर है, कोई सामान्य गारंटी नहीं है।
सुरक्षा: संलयन के लिए कठोर परिस्थितियाँ चाहिए और यह विखंडन की श्रृंखला अभिक्रिया नहीं बनाए रखता। ये परिस्थितियाँ हटने पर प्लाज़्मा में संलयन जल्दी रुक जाता है। कोर पिघलने का जोखिम विखंडन रिएक्टर जैसा नहीं है, फिर भी ट्रिटियम, न्यूट्रॉन, ऊष्मा और संयंत्र सुरक्षा पर काम आवश्यक है। यूरेनियम या प्लूटोनियम ईंधन का अभाव सभी परमाणु प्रसार जोखिम स्वतः समाप्त नहीं करता।
2022 और 2023 में NIF ने लक्ष्य पर ऊर्जा लाभ प्राप्त किया। उदाहरण के लिए, दिसंबर 2022 में लक्ष्य तक पहुँचाई गई 2.05 MJ लेजर ऊर्जा से 3.15 MJ संलयन ऊर्जा मिली। यह पूरे संयंत्र का सकारात्मक ऊर्जा संतुलन या बिजली का शुद्ध उत्पादन नहीं था; संयंत्र ने अधिक ऊर्जा खर्च की।
2023 में दस से बीस वर्षों के भीतर प्रदर्शन संयंत्र के अनुमान पूर्वानुमान थे, निश्चित समयसीमा नहीं। प्रगति प्लाज़्मा भौतिकी, सामग्री, ईंधन उत्पादन, निर्माण और आर्थिक संचालन पर निर्भर है।
लगातार और व्यावहारिक संलयन बिजली के लिए अभी शोध और अभियांत्रिकी विकास आवश्यक हैं। सफल प्रज्वलन प्रयोग अपने आप चालू बिजलीघर या निश्चित समयसीमा नहीं बन जाता।
ऊर्जा और परमाणु प्रौद्योगिकी कंपनियाँ
सार्वजनिक शोध संस्थान और निजी व्यवसाय ऊर्जा तथा परमाणु तकनीक के विकास में भाग लेते हैं। नीचे की कंपनियों की भूमिकाएँ अलग-अलग हैं; सभी समुद्री जल से यूरेनियम प्राप्ति या संलयन विकसित नहीं करतीं।
तालिकाओं के आँकड़े 2023 के लेख का ऐतिहासिक विवरण हैं, वर्तमान शेयर बाजार के आँकड़े नहीं। आज के वित्तीय संकेतक अलग से जाँचे जाने चाहिए।
1. Exelon Corporation
EXC मूल्य चार्ट
EXC मूल्य चार्ट
| बाजार पूँजीकरण | अगले वर्ष का अनुमानित P/E | प्रति शेयर आय (EPS) |
| 35,288,256,397 | 15.00 | $2.14 |
शिकागो स्थित Exelon Corporation (EXC ) ने फरवरी 2022 में बिजली उत्पादन कारोबार Constellation में अलग कर दिया। Exelon ने पारेषण और वितरण पर ध्यान केंद्रित किया। इसलिए 23 रिएक्टरों और 14 परमाणु बिजलीघरों का पुराना विवरण आज की Exelon का नहीं है। तालिका और EXC चार्ट Exelon के हैं, Constellation के नहीं।
2. NextEra Energy, Inc.
NEE मूल्य चार्ट
NEE मूल्य चार्ट
| बाजार पूँजीकरण | अगले वर्ष का अनुमानित P/E | प्रति शेयर आय (EPS) |
| 126,508,299,310 | 19.73 | $3.78 |
2023 की वार्षिक रिपोर्ट के अनुसार NextEra Energy (NEE ) के पोर्टफोलियो में फ्लोरिडा, न्यू हैम्पशायर और विस्कॉन्सिन की परमाणु इकाइयाँ थीं। विखंडन स्वयं CO₂ नहीं छोड़ता, लेकिन संयंत्रों के जीवनचक्र प्रभाव होते हैं। मूल लेख का सालाना 2.4 करोड़ टन टाले गए उत्सर्जन का आँकड़ा तुलनात्मक अनुमान था, कुल उत्सर्जन शून्य होने का मापन नहीं।
3. BWX Technologies, Inc.
BWXT मूल्य चार्ट
BWXT मूल्य चार्ट
| बाजार पूँजीकरण | अगले वर्ष का अनुमानित P/E | प्रति शेयर आय (EPS) |
| 7,073,938,512 | 26.20 | $2.44 |
BWX Technologies (BWXT ) परमाणु घटक, तकनीक और ईंधन प्रदान करती है। इसमें नौसैनिक परमाणु प्रणोदन, परमाणु चिकित्सा और शोध रिएक्टर शामिल हैं। 2023 में उसने छोटे मॉड्यूलर BWRX-300 रिएक्टर के दाब पात्र के लिए GE Hitachi से अभियांत्रिकी अनुबंध की घोषणा की। पोलैंड सहित यूरोप की विकास योजनाएँ पहले से संचालित बिजलीघरों के बराबर नहीं हैं।
निष्कर्ष
समुद्री जल से विद्युतरासायनिक यूरेनियम प्राप्ति और नाभिकीय संलयन अलग शोध क्षेत्र हैं। पहला विखंडन के ईंधन स्रोत बढ़ा सकता है, यदि बड़े पैमाने पर काम आर्थिक और पर्यावरणीय दृष्टि से उपयुक्त सिद्ध हो। दूसरा अलग ऊर्जा उत्पादन पद्धति खोजता है, जिसमें अभी बड़ी तकनीकी चुनौतियाँ हैं। 2023 के परिणाम शोध में प्रगति हैं, पहले से उपलब्ध असीमित और प्रभावरहित बिजली के प्रमाण नहीं।
