భారతదేశంలో అణుశక్తి (Nuclear Energy)

అణు కేంద్రకం (Nucleus) లోని శక్తిని విడుదల చేసి వాడుకోవడమే అణుశక్తి. ఇది రెండు విధాలుగా సాధ్యం – విచ్ఛిత్తి (Fission), సంలీనం (Fusion). ఐన్‌స్టీన్ సమీకరణం E = mc² ప్రకారం కొద్ది ద్రవ్యరాశి నష్టం భారీ శక్తిగా మారుతుంది.

• విచ్ఛిత్తి (Fission): భారీ కేంద్రకం (యురేనియం-235, ప్లుటోనియం-239) న్యూట్రాన్ తాకిడితో రెండు చిన్న కేంద్రకాలుగా చీలి శక్తి, మరిన్ని న్యూట్రాన్లు విడుదల చేస్తుంది. ఇది గొలుసు చర్య (Chain Reaction). అణు విద్యుత్ కేంద్రాల్లో, అణుబాంబులో ఇదే జరుగుతుంది.
• 1938లో ఒట్టో హాన్, ఫ్రిట్జ్ స్ట్రాస్‌మన్ కనుగొన్నారు
• లిస్ మైట్నర్ వివరణ ఇచ్చారు
• 1942లో ఎన్రికో ఫెర్మీ మొదటి నియంత్రిత గొలుసు చర్య (చికాగో)
• సంలీనం (Fusion):
  1. తేలికైన కేంద్రకాలు (హైడ్రోజన్ ఐసోటోపులు) కలిసి భారీ కేంద్రకం ఏర్పడుతుంది
  2. సూర్యుడు, నక్షత్రాల్లో జరిగే చర్య
  3. హైడ్రోజన్ బాంబులో ఇదే. దీనికి అతి అధిక ఉష్ణోగ్రత కావాలి. ITER (ఫ్రాన్స్) అంతర్జాతీయ ప్రయోగ ప్రాజెక్టు
  4. భారత్ ఇందులో సభ్యదేశం.
• రియాక్టర్ భాగాలు:
  1. ఇంధనం – యురేనియం (సహజ యురేనియంలో U-235 సుమారు 0.7% మాత్రమే)
  2. మోడరేటర్ – న్యూట్రాన్ల వేగం తగ్గించేది; భారజలం (D₂O), గ్రాఫైట్
  3. నియంత్రణ కడ్డీలు – న్యూట్రాన్లను పీల్చుకుంటాయి; బోరాన్, కాడ్మియం
  4. శీతలీకరణి (Coolant) – వేడిని బయటకు తీసుకెళ్లేది; నీరు, భారజలం
• భారజలం (Heavy Water):
  1. డ్యూటీరియం ఆక్సైడ్
  2. భారత PHWR రియాక్టర్లలో మోడరేటర్, శీతలీకరణిగా వాడతారు.
• యురేనియం శుద్ధీకరణ (Enrichment): U-235 శాతం పెంచడం.
• క్రిటికల్ ద్రవ్యరాశి: గొలుసు చర్య కొనసాగడానికి కావలసిన కనీస ద్రవ్యరాశి.

భారతదేశంలో యురేనియం నిల్వలు తక్కువ, థోరియం నిల్వలు చాలా ఎక్కువ. అందుకే డా. హోమీ జహంగీర్ భాభా 1954లో థోరియంను దీర్ఘకాలంలో ఇంధనంగా వాడేలా మూడు దశల అణు కార్యక్రమాన్ని రూపొందించారు.

• మొదటి దశ – PHWR (ప్రెషరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లు):
  1. ఇంధనం: సహజ యురేనియం
  2. మోడరేటర్/శీతలీకరణి: భారజలం
  3. ఉప ఫలితం: ప్లుటోనియం-239
• రెండో దశ – FBR (ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్లు):
  1. ఇంధనం: ప్లుటోనియం-239 (మొదటి దశలో వచ్చినది)
  2. చుట్టూ యురేనియం-238 / థోరియం 'దుప్పటి' (Blanket) పెడితే వినియోగించిన దానికన్నా ఎక్కువ ఇంధనం (Pu-239, U-233) తయారవుతుంది
  3. నమూనా: కల్పక్కంలోని FBTR (Fast Breeder Test Reactor); ప్రోటోటైప్ ఫాస్ట్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ (PFBR, 500 MWe) కల్పక్కంలో నిర్మాణం; దీన్ని భావిని (BHAVINI) సంస్థ నిర్మిస్తోంది
• మూడో దశ – థోరియం ఆధారిత రియాక్టర్లు:
  1. థోరియం-232 నుండి యురేనియం-233 తయారై ఇంధనమవుతుంది
  2. అడ్వాన్స్‌డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్ (AHWR) – డిజైన్ దశ
  3. కల్పక్కంలోని 'కామిని' రియాక్టర్ U-233 ఇంధనంతో పనిచేస్తుంది
• థోరియం నిల్వలు:
  1. కేరళ, తమిళనాడు, ఒడిశా, ఆంధ్రప్రదేశ్ తీర ప్రాంతాల్లోని మోనజైట్ ఇసుకలో ఉన్నాయి
  2. ప్రపంచంలోని అత్యధిక థోరియం నిల్వల్లో భారత్ ఒకటి.
• యురేనియం గనులు:
  1. జాదుగూడ (జార్ఖండ్) – మొదటి యురేనియం గని
  2. తుమ్మలపల్లి (కడప జిల్లా, ఆంధ్రప్రదేశ్) – పెద్ద యురేనియం నిక్షేపాల్లో ఒకటి
  3. లాంబాపూర్–పెద్దగట్టు (నల్గొండ జిల్లా, తెలంగాణ) – నిక్షేపాలు
  4. నిర్వహణ: యురేనియం కార్పొరేషన్ ఆఫ్ ఇండియా (UCIL) – 1967

భారతదేశ అణు కార్యక్రమాన్ని అణుశక్తి విభాగం (DAE) నడిపిస్తుంది. ఈ విభాగం కింద అనేక పరిశోధన, పారిశ్రామిక సంస్థలు ఉన్నాయి. వీటిలో కొన్ని హైదరాబాద్ లో ఉండటంతో తెలంగాణ పరీక్షల్లో కూడా ప్రాముఖ్యత ఉంది.

• అణుశక్తి కమిషన్ (AEC):
  1. 1948 ఆగస్టు 10న ఏర్పాటు
  2. మొదటి అధ్యక్షుడు హోమీ జె. భాభా.
• అణుశక్తి విభాగం (DAE):
  1. 1954
  2. ప్రధానమంత్రి పర్యవేక్షణలో ఉంటుంది.
• అణుశక్తి చట్టం 1962: అణుశక్తి వినియోగాన్ని నియంత్రించే చట్టం.
• BARC (భాభా అణు పరిశోధన కేంద్రం): ట్రాంబే, ముంబై. 1954లో 'అటామిక్ ఎనర్జీ ఎస్టాబ్లిష్‌మెంట్, ట్రాంబే' గా ప్రారంభమై, 1967లో భాభా మరణానంతరం BARC గా పేరు మార్చారు.
• పరిశోధన రియాక్టర్లు:
  1. అప్సర – 1956; ఆసియాలో మొదటి పరిశోధన రియాక్టర్
  2. సైరస్ (CIRUS) – 1960, కెనడా సహకారంతో
  3. ధ్రువ – 1985, స్వదేశీ పరిశోధన రియాక్టర్
  4. జర్లీనా, పూర్ణిమ – ఇతర చిన్న రియాక్టర్లు
• NPCIL (న్యూక్లియర్ పవర్ కార్పొరేషన్ ఆఫ్ ఇండియా లిమిటెడ్):
  1. 1987
  2. అణు విద్యుత్ కేంద్రాలను నిర్వహిస్తుంది.
• AERB (అటామిక్ ఎనర్జీ రెగ్యులేటరీ బోర్డ్):
  1. 1983
  2. అణు భద్రతా నియంత్రణ సంస్థ.
• IGCAR: కల్పక్కం (తమిళనాడు) – ఇందిరా గాంధీ అణు పరిశోధన కేంద్రం.
• హైదరాబాద్ లో DAE సంస్థలు:
  1. NFC (న్యూక్లియర్ ఫ్యూయల్ కాంప్లెక్స్) – 1971; అణు ఇంధనం తయారీ
  2. ECIL (ఎలక్ట్రానిక్స్ కార్పొరేషన్ ఆఫ్ ఇండియా) – 1967; అణు రంగానికి ఎలక్ట్రానిక్స్
• భారజల కర్మాగారం:
  1. మణుగూరు (తెలంగాణ, భద్రాద్రి కొత్తగూడెం జిల్లా) లో భారజల కర్మాగారం ఉంది
  2. భారజల మండలి (Heavy Water Board) ముంబై కేంద్రం.
• ఇతర:
  1. TIFR (టాటా ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫండమెంటల్ రీసెర్చ్) – ముంబై
  2. భాభా ఏర్పాటు చేశారు.

భారతదేశంలోని అణు విద్యుత్ కేంద్రాలు, అవి ఉన్న రాష్ట్రాలు, ప్రధాన రియాక్టర్ రకాలు పరీక్షల్లో తరచుగా అడుగుతారు. అణుశక్తి భారత మొత్తం విద్యుత్ ఉత్పత్తిలో సుమారు 3% వాటా మాత్రమే ఇస్తుంది.

• కేంద్రం – రాష్ట్రం:
  1. తారాపూర్ (మహారాష్ట్ర) – భారత మొదటి అణు విద్యుత్ కేంద్రం (1969); అమెరికా సహకారంతో BWR రియాక్టర్లు (యూనిట్లు 1, 2)
  2. రావత్‌భాటా (RAPS), రాజస్థాన్ – కెనడా సహకారంతో (CANDU రకం)
  3. కల్పక్కం (MAPS), తమిళనాడు – చెన్నై సమీపం
  4. నరోరా (NAPS), ఉత్తరప్రదేశ్
  5. కాక్రపార్ (KAPS), గుజరాత్
  6. కైగా, కర్ణాటక
  7. కూడంకుళం, తమిళనాడు – రష్యా సహకారంతో; VVER రియాక్టర్లు (ఒక్కొక్కటి 1,000 MWe); అతి పెద్ద అణు విద్యుత్ కేంద్రం
• స్వదేశీ 700 MWe PHWR:
  1. కాక్రపార్ యూనిట్ 3 – మొదటి స్వదేశీ 700 MWe యూనిట్
  2. రాజస్థాన్లో రావత్‌భాటా యూనిట్లు 7, 8 నిర్మాణంలో.
• ప్రతిపాదిత కేంద్రాలు:
  1. జైతాపూర్ (మహారాష్ట్ర) – ఫ్రాన్స్ సహకారంతో ప్రతిపాదన
  2. కొవ్వాడ (శ్రీకాకుళం జిల్లా, ఆంధ్రప్రదేశ్) – అమెరికా సాంకేతికతతో ప్రతిపాదన
  3. మిథి విర్ది (గుజరాత్)
• కేంద్రాల రకాలు:
  1. BWR (బాయిలింగ్ వాటర్ రియాక్టర్) – తారాపూర్ 1, 2
  2. PHWR – దేశీయ రియాక్టర్లు
  3. VVER (వాటర్-వాటర్ ఎనర్జెటిక్) – రష్యా రూపకల్పన; కూడంకుళం
• ఆంధ్రప్రదేశ్, తెలంగాణలో:
  1. అణు విద్యుత్ కేంద్రం పనిచేయడం లేదు
  2. కొవ్వాడ ప్రతిపాదిత కేంద్రం.
• అణు ఇంధన సరఫరా: దేశీయ యురేనియం పరిమితం, అందుకే ఇతర దేశాల నుండి కూడా దిగుమతి.

భారతదేశం శాంతియుత అణు కార్యక్రమం చేపడుతూనే రక్షణ కోసం అణ్వాయుధ సామర్థ్యాన్ని కూడా సాధించింది. అంతర్జాతీయ ఒప్పందాలపై భారత వైఖరి, చట్టాలు పరీక్షల్లో వస్తాయి.

• పోఖ్రాన్-I:
  1. 1974 మే 18న రాజస్థాన్లోని పోఖ్రాన్ వద్ద 'స్మైలింగ్ బుద్ధ' పేరుతో మొదటి అణు పరీక్ష
  2. ప్రధాని ఇందిరా గాంధీ కాలంలో
  3. దీన్ని 'శాంతియుత అణు విస్ఫోటనం'గా చెప్పారు.
• పోఖ్రాన్-II:
  1. 1998 మే 11, 13 తేదీల్లో 'ఆపరేషన్ శక్తి'
  2. ప్రధాని అటల్ బిహారీ వాజ్‌పేయి కాలంలో. పరీక్షల తర్వాత భారతదేశం అణ్వస్త్ర దేశంగా ప్రకటించుకుంది.
• భారత అణు విధానం: 'మొదట ప్రయోగించం' (No First Use), కనీస విశ్వసనీయ నిరోధం (Credible Minimum Deterrence).
• అంతర్జాతీయ ఒప్పందాలు: భారత్ NPT (అణ్వస్త్ర వ్యాప్తి నిరోధక ఒప్పందం), CTBT (సమగ్ర అణు పరీక్షల నిషేధ ఒప్పందం) పై సంతకం చేయలేదు.
• భారత్–అమెరికా పౌర అణు ఒప్పందం:
  1. 2005 జులైలో అప్పటి ప్రధాని మన్మోహన్ సింగ్, అమెరికా అధ్యక్షుడు బుష్ ఉమ్మడి ప్రకటన
  2. 2008 సెప్టెంబర్లో NSG (న్యూక్లియర్ సప్లయర్స్ గ్రూప్) మినహాయింపు
  3. 2008 అక్టోబర్లో '123 ఒప్పందం' సంతకం (భారత విదేశాంగ మంత్రి ప్రణబ్ ముఖర్జీ, అమెరికా విదేశాంగ కార్యదర్శి కొండోలీజా రైస్)
  4. దీనివల్ల శాంతియుత అవసరాలకు యురేనియం, అణు సాంకేతికత దిగుమతికి అవకాశం
• పౌర అణు నష్ట బాధ్యత చట్టం 2010: అణు ప్రమాదం జరిగితే నష్టపరిహారం, ఆపరేటర్ బాధ్యతను నిర్ణయిస్తుంది.
• IAEA (అంతర్జాతీయ అణుశక్తి సంస్థ):
  1. వియన్నా (ఆస్ట్రియా) కేంద్రం
  2. భారత పౌర కేంద్రాలపై IAEA పర్యవేక్షణ ఉంటుంది.
• అణు జలాంతర్గామి: INS అరిహంత్ – భారత మొదటి స్వదేశీ అణుశక్తితో నడిచే బాలిస్టిక్ క్షిపణి జలాంతర్గామి.

అణుశక్తి వల్ల లాభాలతో పాటు రేడియేషన్ ప్రమాదం కూడా ఉంది. రేడియో ధార్మికత (Radioactivity) యూనిట్లు, ఐసోటోపుల ఉపయోగాలు, ప్రసిద్ధ ప్రమాదాలు పరీక్షల్లో ముఖ్యం.

• రేడియో ధార్మికత ఆవిష్కరణ:
  1. 1896లో హెన్రీ బెక్వెరెల్
  2. తర్వాత మేరీ క్యూరీ, పియర్ క్యూరీ రేడియం, పొలోనియం కనుగొన్నారు.
• కిరణాలు:
  1. ఆల్ఫా (α) – హీలియం కేంద్రకం; భేదనశక్తి తక్కువ, కాగితంతో ఆగిపోతుంది
  2. బీటా (β) – ఎలక్ట్రాన్లు; అల్యూమినియం రేకుతో ఆగుతుంది
  3. గామా (γ) – విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు; భేదనశక్తి ఎక్కువ; సీసం/మందపాటి కాంక్రీటు కావాలి
• ప్రమాణాలు:
  1. బెక్వెరెల్ (Bq) – SI యూనిట్, సెకనుకు ఒక విచ్ఛిత్తి
  2. క్యూరీ (Ci) – పాత యూనిట్
  3. గ్రే (Gy) – శోషించిన డోసు
  4. సీవర్ట్ (Sv) – జీవ ప్రభావం కొలత
  5. రాంట్‌జెన్ – X-కిరణ డోసు
• అర్ధాయుష్షు (Half-life): రేడియో ధార్మిక పదార్థం సగం క్షీణించడానికి పట్టే సమయం.
• రేడియో ఐసోటోపుల ఉపయోగాలు:
  1. కోబాల్ట్-60 – క్యాన్సర్ చికిత్స, ఆహార పదార్థాల ఇర్రేడియేషన్
  2. అయోడిన్-131 – థైరాయిడ్ చికిత్స
  3. కార్బన్-14 – శిలాజాల వయసు నిర్ధారణ (రేడియో కార్బన్ డేటింగ్)
  4. టెక్నీషియం-99m – వైద్య స్కానింగ్
  5. యురేనియం – శిలల వయసు నిర్ధారణ
• ప్రసిద్ధ అణు ప్రమాదాలు:
  1. త్రీ మైల్ ఐలండ్ (అమెరికా) – 1979
  2. చెర్నోబిల్ (ఉక్రెయిన్, అప్పటి USSR) – 1986 ఏప్రిల్ 26; అత్యంత భయంకర ప్రమాదం
  3. ఫుకుషిమా (జపాన్) – 2011 మార్చి; భూకంపం, సునామీ కారణం
• అణు వ్యర్థాలు: ఉపయోగించిన ఇంధనాన్ని పునఃప్రాసెసింగ్ చేసి, మిగిలిన వ్యర్థాన్ని గాజుగా (Vitrification) మార్చి భద్రపరుస్తారు. భారత విధానం – క్లోజ్డ్ ఫ్యూయల్ సైకిల్.