எதிர்கால அணுசக்தி தேவைகளை கணிப்பது எவ்வாறு?

எதிர்காலத்தில் கார்பனை பெறுவதற்கு அணு உலைகள் முக்கிய பங்குவகிக்க போகின்றன. அச்சமயத்தில், அதற்கான உற்பத்தி மற்றும் நேரச்செலவு என்பது பெருமளவில் இருக்கும். எனவே, அதற்கான திட்டமிடலை இப்போதே தொடங்குவது என்பது எதிர்காலத்தேவையின் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒன்றாகும். அதைக்கருத்தில் கொண்டு, பிரான்சின் Orsay, Paris-Saclay பல்கலைக்கழகத்தின் மார்க் எர்னோல்ட் மற்றும் அவரது சக பணியாளர்கள்  ‘ஆழமான நிச்சயமற்ற தன்மைகள்’  மற்றும் கனிமவளத் தேவையில் ஏற்படக்கூடிய திடீர் மாற்றங்களை கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டு ஒரு மாதிரியை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த ஆய்வு EDP Sciences இதழான EPJ நியூக்ளியர் சயின்சஸ் மற்றும் டெக்னாலஜிஸில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

பிரான்ஸ் மற்ற எந்த நாட்டையும் விடவும் அணுசக்தி மூலங்களில் அதிக விகிதத்தைப் பெறுகிறது (2020 கணக்கின் படி 70.6% உள்ளன), ஆனால், அங்கும் கூட அணுசக்தி திட்டமிடலில் பல்வேறு கருத்து மாறுபாடுகள் உள்ளன. 2000-களில் அணுசக்தியின் விரிவாக்கம் இயற்கை யுரேனியத்தின் பற்றாக்குறை பற்றிய அச்சத்திற்கு வழிவகுத்தது. எனவே, சோடியம் குளிர்விக்கப்பட்ட வேக உலைகளைப் (SFRs- sodium-cooled fast reactors) பயன்படுத்த திட்டமிட்டது. அவை, பழைய முறையான, அழுத்தப்பட்ட நீர் உலைகளில் (PWRs- pressurized water reactors) பயன்படுத்தியதை விட மிகக் குறைவான இயற்கை யுரேனியத்தைப் மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றன. 2011-இல் ஃபுகுஷிமா பேரழிவிற்கு பிறகு, SFR-களின் விலை பற்றிய கவலைகள், இயற்கை யுரேனியம் கிடைப்பது பற்றிய கவலையை மாற்றியது. மேலும், ASTRID திட்டம் (தொழில்துறை ஆர்ப்பாட்டத்திற்கான மேம்பட்ட சோடியம் தொழில்நுட்ப உலை) கொண்டுவரப்பட்டது. பிரான்சில் SFR வரிசைப்படுத்தல், 2019-இல் நிறுத்தப்பட்டது.

சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட உலைகளுக்கு PWR-களை விட புளூட்டோனியம் அதிகம் தேவைப்படுகிறது. எரிபொருள் சுழற்சி முழுவதும் அதன் அளவை நிலைப்படுத்துவதற்கு மட்டுமே பயன்பட்டது. அதனால், புளூட்டோனியம் மறுசுழற்சி தேவைப்படுகிறது. அணு உலை வகைகளுக்கு இடையே ஒரு நிலையான நிலை அல்லது படிப்படியான மாற்றம் என்று கருதப்பட்டால், அடுத்த நூற்றாண்டில் கூட, மாதிரி எரிபொருள் தேவைகளுக்கு ஒப்பீட்டளவில் நேரடியானதாக இருக்கும். ஆனால் இது சாத்தியமில்லை. ஏனெனில், எதிர்காலப் பாதை மிகவும் நிச்சயமற்றது, மற்றும் தற்போதைய நிலையினை உடனடியாக நிராகரிக்க முடியாது. மேலும், எர்னால்ட் விளக்குவது போல், “நோக்கங்களின் மாற்றத்திற்கு பதிலளிக்க பல காலங்கள் ஆகும். ஆனால், இங்கு அரசியல் அணுகுமுறை மற்றும் கொள்கைகள்,  தொழில்துறை சூழலில் ஏற்படக்கூடிய மாற்றங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் மெதுவாக உள்ளது.”

இந்த புதிய ஆய்வில், எர்னால்ட் மற்றும் அவரது சக பணியாளர்கள் 2140-ஆம் ஆண்டு வரை ஃபிரெஞ்ச் அணு உலைகளில் புளூட்டோனியம் மறுசுழற்சியை மேம்படுத்தும் வழிமுறையைப் பயன்படுத்தி வடிவமைத்தனர். இதற்கு, அவர்கள் மூன்று மூன்று முறைகளை பின்பற்றியுள்ளனர், ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு நேரத்தில் குறைந்த புளூட்டோனியம் PWR-களில் இருந்து உயர் புளூட்டோனியம் SFR-களுக்கு மாறுகிறது. எரிபொருள் பயன்பாடு மற்றும் ஆற்றல் உற்பத்தியின் பாதைகள் SFR-களை பயன்படுத்துவதற்கான உடனடித் தேர்வை உள்ளடக்கிய ஒன்றாகவும், SFR-கள் பயன்படுத்தப்படாத ஒன்றுடனும் ஒப்பிடப்பட்டன. “தொடர்ந்து மேற்கொள்ளப்பட்டு வந்த ஆய்வில் இந்த முறை விரைவான மாற்றத்தை உள்ளடக்கிய ஒன்றாகும்” என்று எர்னால்ட் கூறுகிறார்.

சிக்கல்களைத் தடுக்கவும், செயலற்ற நிலையில் இருக்கும் புளூட்டோனியத்தின் அளவைக் குறைக்கவும் முதல் SFR-கள் வருவதற்கு 30 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு புளூட்டோனியம் பல மறுசுழற்சி உத்தியைச் செயல்படுத்துவது அவசியம் என்று பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது. மாதிரியில் செலவு மற்றும் உலை சேர்க்கப்படவில்லை என்றாலும், எர்னால்ட் மற்றும் அவரது சக பணியாளர்கள் ஒரு மூலோபாயத்தைத் தேர்ந்தெடுத்து தொடர முடியும் என்று முடிவு செய்கிறார்கள்.

References:

• Lee, C., Han, S. M., Chae, Y. H., & Seong, P. H. (2022). Development of a cyberattack response planning method for nuclear power plants by using the Markov decision process model. Annals of Nuclear Energy, 166, 108725.
• Gabriel, S., Baschwitz, A., Mathonnière, G., Fizaine, F., & Eleouet, T. (2013). Building future nuclear power fleets: the available uranium resources constraint. Resources Policy, 38(4), 458-469.
• Scamman, D., & Newborough, M. (2016). Using surplus nuclear power for hydrogen mobility and power-to-gas in France. international journal of hydrogen energy, 41(24), 10080-10089.
• Ellingwood, B. R., & Mori, Y. (1993). Probabilistic methods for condition assessment and life prediction of concrete structures in nuclear power plants. Nuclear engineering and design, 142(2-3), 155-166.
• Hogg, D. N., Folles⊘, K. N. U. T., Strand-Volden, F., & Torralba, B. (1995). Development of a situation awareness measure to evaluate advanced alarm systems in nuclear power plant control rooms. Ergonomics, 38(11), 2394-2413.
• Authen, S., & Holmberg, J. E. (2012). Reliability analysis of digital systems in a probabilistic risk analysis for nuclear power plants. Nuclear Engineering and Technology, 44(5), 471-482.