तैरता हुआ परमाणु ऊर्जा संयंत्र: अपतटीय ऊर्जा का एक नया क्षेत्र

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दशकों तक, ऊर्जा बहस में तैरती परमाणु ऊर्जा की स्थिति सीमित रही – तकनीकी रूप से संभव, रणनीतिक रूप से आकर्षक, लेकिन व्यावसायिक रूप से सीमित। हालांकि, आज कार्बन उत्सर्जन में कमी, ऊर्जा सुरक्षा, भूमि की कमी, बढ़ती बिजली की मांग और पानी की कमी जैसे संयुक्त दबावों के कारण तैरती परमाणु ऊर्जा नीति निर्माताओं, बिजली कंपनियों और बुनियादी ढांचे के लिए एक गंभीर प्रस्ताव बन गई है।

फ्लोटिंग न्यूक्लियर उन स्थानों के लिए विश्वसनीय, कम कार्बन वाली बिजली और गर्मी (और, जहां संभव हो, खारे पानी को मीठा करके) का एक संभावित स्रोत प्रदान करता है जहां पारंपरिक ऊर्जा प्रणालियां महंगी, कार्बन-गहन या भौतिक रूप से बनाना असंभव हैं।

सबसे मजबूत स्थिति दूरस्थ तटीय क्षेत्रों और छोटे द्वीपीय विकासशील राज्यों (एसआईडीएस) में सामने आती है। इन संदर्भों में, चुनौती केवल कार्बन उत्सर्जन कम करना ही नहीं है - बल्कि आयातित ईंधन की उच्च लागत, आपूर्ति श्रृंखलाओं की असुरक्षा और ग्रिड बुनियादी ढांचे को बढ़ाने में आने वाली कठिनाई भी है।
एक तैरता हुआ परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एफएनपीपी) शिपयार्ड में निर्मित किया जा सकता है, इसे स्थल तक ले जाया जा सकता है, तट के पास लंगर डाला जा सकता है, स्थानीय ग्रिड से जोड़ा जा सकता है, और बाद में एक बड़े तटवर्ती संयंत्र की तुलना में कम भूमि व्यवधान के साथ इसकी मरम्मत, प्रतिस्थापन या इसे बंद किया जा सकता है।

यह विशेष रूप से छोटे और मध्यम आकार के विकासशील देशों (एसआईडीएस) के लिए प्रासंगिक है। कई द्वीप अभी भी आयातित डीजल या ईंधन तेल पर निर्भर हैं, बिजली की कीमतों में उतार-चढ़ाव का सामना करते हैं और बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन संयंत्रों के लिए सीमित स्थान उपलब्ध है। साथ ही, ये देश जलवायु परिवर्तन के सबसे गंभीर प्रभावों का सामना कर रहे हैं और अक्सर मीठे पानी की कमी से जूझते हैं। तैरते हुए परमाणु संयंत्र दुर्लभ भूमि का उपयोग किए बिना स्थिर और स्वच्छ ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं, साथ ही अतिरिक्त गर्मी से विलवणीकरण प्रक्रियाओं को संचालित करके जल संरक्षण में भी योगदान दे सकते हैं। एसआईडीएस के लिए, जहां ऊर्जा सुरक्षा और जल सुरक्षा अक्सर आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़ी होती हैं, यह दोहरा उपयोग करने की क्षमता तैरते हुए परमाणु संयंत्रों के आर्थिक औचित्य को काफी हद तक बढ़ाती है।

फ्लोटिंग न्यूक्लियर पावर '101'

एफएनएपी (FNPPs) परमाणु ऊर्जा उत्पादन इकाइयाँ हैं जो बजरा या प्लेटफार्मों पर स्थापित की जाती हैं और तटीय मांग केंद्रों के निकट लगाई जाती हैं। ये न्यूनतम परिचालन कार्बन उत्सर्जन के साथ विश्वसनीय बेसलोड बिजली प्रदान करती हैं। सौर और पवन ऊर्जा के विपरीत, ये रुक-रुक कर नहीं चलतीं, जो छोटे या कमजोर ग्रिडों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ परिवर्तनशील नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को संतुलित करना अधिक कठिन हो सकता है। आमतौर पर, इन्हें नियंत्रित शिपयार्ड वातावरण में आंशिक या पूर्ण रूप से निर्मित किया जा सकता है, जिससे निर्माण जोखिम कम हो जाता है और प्रतिकृति बनाना आसान हो जाता है। विशेष रूप से, इन्हें बड़े ग्रीनफील्ड भूमि स्थलों की आवश्यकता नहीं होती है। अंत में, ये औद्योगिक प्रक्रियाओं या विलवणीकरण के लिए अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग कर सकती हैं।

आज के समय में, तैरते परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के परिदृश्य में स्थापित तकनीक और उभरती अवधारणाएँ दोनों शामिल हैं। एकमात्र चालू परमाणु ऊर्जा संयंत्र रूस का अकादेमिक लोमोनोसोव है, जो रूसी आर्कटिक के पेवेक में स्थित है। यह संयंत्र परमाणु हिम भंग करने वाले जहाजों और समुद्री प्रणोदन प्रणालियों के क्षेत्र में रूस के लंबे अनुभव से प्राप्त रिएक्टर तकनीक का उपयोग करता है। एक अन्य तैयार परमाणु ऊर्जा संयंत्र रूस का बैम परमाणु ऊर्जा संयंत्र है, जिसे 2028 में बैमस्काया अयस्क क्षेत्र में चालू किया जाना है।

अमेरिका, डेनमार्क, दक्षिण कोरिया और चीन सहित अन्य देश भी तैरते हुए रिएक्टरों के समाधान तलाश रहे हैं। इनमें से कुछ नौसेना के रिएक्टरों के अनुभव और स्थापित परमाणु प्रौद्योगिकी पर आधारित कॉम्पैक्ट प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टरों पर निर्भर हैं। अन्य उन्नत अवधारणाओं पर आधारित हैं, जैसे कि मोल्टन सॉल्ट रिएक्टर, उच्च तापमान गैस-कूल्ड रिएक्टर, फास्ट-स्पेक्ट्रम रिएक्टर और माइक्रो मॉड्यूलर रिएक्टर।

लेखक के विश्लेषण के अनुसार, वर्तमान में विश्व स्तर पर 118 एफएनपीपी रिएक्टर डिज़ाइन और/या प्रोटोटाइप मौजूद हैं (चित्र 1)। बाज़ार कई समानांतर मार्गों पर विकसित हो रहा है – निकट भविष्य में तैनाती के लिए अपेक्षाकृत परिचित जल-शीतित प्रणालियाँ; प्रणोदन और आइसब्रेकर के अनुभव पर आधारित समुद्री रिएक्टर; औद्योगिक ताप और सह-उत्पादन के लिए उच्च-तापमान और पिघले हुए नमक वाली प्रणालियाँ; दीर्घकालिक ईंधन-चक्र क्षमता वाले तीव्र-स्पेक्ट्रम डिज़ाइन; और छोटे, दूरस्थ या मिशन-महत्वपूर्ण भारों के लिए लक्षित माइक्रोरेक्टर। व्यावसायिक दृष्टि से यह महत्वपूर्ण है क्योंकि विभिन्न प्रकार के रिएक्टरों के लिए अलग-अलग सुरक्षा मामले, ईंधन चक्र, परिचालन तापमान, अंतिम-उपयोग बाज़ार और लाइसेंसिंग प्रक्रियाएँ आवश्यक होती हैं।

चित्र 1. एफएनएपी डिजाइन - प्रौद्योगिकी प्रकार के अनुसार। स्रोत: लेखक का विश्लेषण

इन डिज़ाइनों का व्यावसायिक मूल्य इस बात पर भी निर्भर करता है कि वे कौन से ऊर्जा उत्पाद प्रदान कर सकते हैं (चित्र 2)। फ्लोटिंग न्यूक्लियर को अक्सर बिजली उत्पादन तकनीक के रूप में चर्चा में लाया जाता है, लेकिन कई अवधारणाओं को व्यापक बहु-उपयोगिता के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें ताप और खारे पानी का विलवणीकरण शामिल है। यह द्वीपों, बंदरगाहों, दूरस्थ तटीय क्षेत्रों और औद्योगिक समूहों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहाँ बिजली की मांग बुनियादी ढांचे की चुनौती का केवल एक हिस्सा है।

चित्र 2. उत्पादन क्षमता के आधार पर एफएनपीपी डिजाइन। स्रोत: लेखक का विश्लेषण।

उत्पादन का यह विश्लेषण दर्शाता है कि फ्लोटिंग न्यूक्लियर प्रोजेक्ट का मूल्यांकन केवल डॉलर प्रति मेगावाट के आधार पर नहीं किया जाना चाहिए। कुछ बाजारों में, किसी परियोजना की सफलता कई राजस्व स्रोतों पर निर्भर कर सकती है – जैसे बिजली की बिक्री, ताप आपूर्ति, खारे पानी का विलवणीकरण, औद्योगिक ऊर्जा सेवाएं, ग्रिड सुदृढ़ीकरण भुगतान या दीर्घकालिक क्षमता अनुबंध।

व्यापक एसएमआर बाजार

वर्तमान में अधिकांश एफएनपीपी अवधारणाएं छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर (एसएमआर) डिजाइनों पर आधारित हैं। ये पारंपरिक गीगावाट-स्तरीय परमाणु संयंत्रों से छोटे होते हैं और कई लाभ प्रदान करते हैं। विश्व भर में विकास या तैनाती के विभिन्न चरणों में 83 एसएमआर डिजाइन मौजूद हैं (चित्र 3)। इनमें जल-शीतित रिएक्टर, उच्च-तापमान गैस-शीतित रिएक्टर, तरल धातु-शीतित तीव्र न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम रिएक्टर, पिघले हुए नमक रिएक्टर और माइक्रोरेक्टर शामिल हैं।

चित्र 3. प्रौद्योगिकी श्रेणी के अनुसार विश्व स्तर पर एसएमआर डिज़ाइन। स्रोत: अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी। 2022. आईएईए एसएमआर एआरआईएस पुस्तिका 2022।

एसएमआर (स्मॉल रेट रिमूवल) पारंपरिक बड़े पैमाने के परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में कई लाभ प्रदान करते हैं। मानकीकृत डिज़ाइन दोहराव और संचित परिचालन अनुभव के माध्यम से लागत में कमी लाने में सहायक होते हैं, जिससे रिएक्टर डिज़ाइन के अलावा अन्य संबंधित वितरण प्रक्रियाओं को भी लाभ मिलता है। मॉड्यूलर निर्माण विधियाँ रिएक्टर घटकों को कारखानों में स्थल से दूर पूर्व-निर्मित करने में सक्षम बनाती हैं, जिससे पारंपरिक स्थल-निर्माण विधियों की तुलना में उच्च उत्पादकता स्तर और बेहतर गुणवत्ता नियंत्रण प्राप्त होता है।

मॉड्यूलर डिज़ाइन मांग के आधार पर बिजली उत्पादन में क्रमिक वृद्धि की भी अनुमति देता है। अपतटीय बिजली बाजारों के लिए, यह लचीलापन व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण है - ग्राहकों को एक बड़े बेसलोड संयंत्र की आवश्यकता नहीं हो सकती है, बल्कि एक स्केलेबल, मॉड्यूलर स्थिर कम कार्बन बिजली स्रोत की आवश्यकता हो सकती है जिसे किसी द्वीप ग्रिड, औद्योगिक समूह, दूरस्थ खदान, बंदरगाह, विलवणीकरण संयंत्र या अपतटीय ऊर्जा केंद्र की आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया जा सकता है।

ईंधन भरने के चक्र भी मूल्य प्रस्ताव का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। डिज़ाइन के आधार पर, तैरते हुए एसएमआर को केवल तीन से सात वर्षों में ईंधन भरने की आवश्यकता हो सकती है, जबकि कुछ उन्नत अवधारणाओं को 30 वर्षों तक चलने वाले ईंधन चक्रों के साथ विकसित किया जा रहा है। वर्तमान में जीवाश्म ईंधन के नियमित आयात पर निर्भर देशों के लिए, यह अधिक ऊर्जा आत्मनिर्भरता और ईंधन की कीमतों में उतार-चढ़ाव के प्रति कम जोखिम की दिशा में एक मार्ग प्रदान करता है।

महत्वपूर्ण बात यह है कि छोटे कोर भंडार श्रमिकों के लिए कार्यस्थल पर और संभावित दुर्घटना परिणामों और आपातकालीन योजना क्षेत्र की आवश्यकताओं को सीमित करके कार्यस्थल के बाहर विकिरण जोखिम को कम करते हैं।

तैरते परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए प्राथमिकता वाले बाजारों की पहचान करना

विश्लेषण की शुरुआत 252 देशों और क्षेत्रों को कवर करने वाले डेटासेट से हुई और फिर प्रारंभिक जांच के माध्यम से पहचाने गए 128 बाजारों पर ध्यान केंद्रित किया गया जिनमें परमाणु संयंत्रों की तैनाती की संभावना थी। समग्र राजनीतिक और आर्थिक ढांचागत स्कोर के आधार पर, 75 देशों और क्षेत्रों को आगे के अध्ययन की आवश्यकता है (चित्र 4)।

चित्र 4. भारित आर्थिक और राजनीतिक ढांचागत स्कोर पर आधारित एफएनपीपी बाजार विश्लेषण। स्रोत: लेखक का विश्लेषण। ऊपरी-दाएँ चतुर्थांश में स्थित देशों और क्षेत्रों ने दोनों आयामों में कम से कम 1.5 अंक प्राप्त किए हैं और इसलिए आगे के अध्ययन के योग्य हैं।

यह परिणाम एक संतुलित निवेशयोग्यता विश्लेषण को दर्शाता है, न कि केवल तकनीकी अवसरों का मानचित्र। कई बाज़ारों में फ्लोटिंग पावर की प्रबल मांग हो सकती है, लेकिन वे राजनीतिक या आर्थिक परिस्थितियों के कारण निर्धारित सीमा से नीचे रह सकते हैं। इसके विपरीत, जो देश इस विश्लेषण में सफल होते हैं, उनमें पर्याप्त आर्थिक क्षमता के साथ-साथ एक ऐसा राजनीतिक ढांचा भी होता है जो आगे परियोजना विकास में सहायक हो सकता है।

आगे के अध्ययन के योग्य 75 देशों और क्षेत्रों के व्यापक समूह में, 14 बाज़ार उच्च प्राथमिकता वाले उपसमूह का निर्माण करते हैं, जिनका आर्थिक और राजनीतिक ढांचागत स्कोर 2.0 या उससे अधिक है। ये देश तुलनात्मक रूप से मजबूत आर्थिक क्षमता के साथ-साथ अधिक अनुकूल राजनीतिक और नियामक स्थितियों को भी जोड़ते हैं, जिससे वे गहन व्यवहार्यता मूल्यांकन, निवेशक सहभागिता और परियोजना तत्परता स्क्रीनिंग के लिए प्रासंगिक बन जाते हैं। इसलिए, परिणाम एक अंतिम निवेश सूची नहीं है, बल्कि एक व्यावसायिक रूप से सार्थक फ़नल है जिसमें निम्नलिखित देश शामिल हैं:

• एलजीरिया
• मिस्र
• फ्रांस
• घाना
• भारत
• इंडोनेशिया
• मेक्सिको
• ओमान
• सऊदी अरब
• दक्षिण अफ्रीका
• दक्षिण कोरिया
• स्वीडन
• यूनाइटेड किंगडम
• वियतनाम

व्यावसायिक चुनौतियाँ और निवेश संबंधी प्रश्न

तैरते परमाणु संयंत्रों के पक्ष में तर्क मजबूत हो सकते हैं, लेकिन इसमें कई बाधाएं मौजूद हैं। इनमें परमाणु लाइसेंसिंग, समुद्री विनियमन, भौतिक सुरक्षा, आपातकालीन प्रतिक्रिया योजना, प्रयुक्त ईंधन प्रबंधन, बीमा, देयता व्यवस्था, जन स्वीकृति, ग्रिड एकीकरण और वित्तपोषण क्षमता शामिल हैं। अंतर्राष्ट्रीय तैनाती के लिए एक अतिरिक्त चुनौती भी सामने आती है - संयंत्र का निर्माण एक देश में हो सकता है, इसका संचालन किसी दूसरे देश की संस्था द्वारा किया जा सकता है और इसे तीसरे देश में स्थापित किया जा सकता है। इससे जटिल राजनीतिक, कानूनी और नियामक प्रश्न उठते हैं।

निवेशक के दृष्टिकोण से, मुख्य मुद्दा यह है कि क्या फ्लोटिंग न्यूक्लियर एक विशिष्ट मेगाप्रोजेक्ट के बजाय एक दोहराने योग्य बुनियादी ढांचा उत्पाद बन सकता है। यदि शिपयार्ड-आधारित निर्माण, मानकीकरण और मॉड्यूलर तैनाती से निर्माण जोखिम कम हो जाता है, तो कुछ बाजारों में फ्लोटिंग न्यूक्लियर पारंपरिक न्यूक्लियर की तुलना में अधिक आकर्षक हो सकता है। वाणिज्यिक पैमाने पर इसे अभी प्रदर्शित किया जाना बाकी है।

हालांकि, अपतटीय कंपनियों के लिए, वितरण मॉडल परिचित है। फ्लोटिंग एसेट्स, मॉड्यूलर निर्माण, टो-आउट, अपतटीय स्थापना और दीर्घकालिक संचालन, ये सभी इस क्षेत्र की प्रमुख क्षमताओं का हिस्सा हैं। मुख्य प्रश्न यह नहीं है कि अपतटीय उद्योग ऐसे प्लेटफॉर्म का निर्माण और तैनाती कर सकता है या नहीं। प्रश्न यह है कि क्या नियामक, राजनीतिक और वित्तीय पारिस्थितिकी तंत्र इतनी तेजी से परिपक्व हो पाएगा कि वित्तपोषण योग्य परियोजनाओं को समर्थन मिल सके।

कुल मिलाकर, फ्लोटिंग न्यूक्लियर ऊर्जा ध्यान देने योग्य है। यह रातोंरात व्यापक समाधान नहीं बन सकता है, लेकिन स्थिर, स्वच्छ और लचीली ऊर्जा अवसंरचना की खोज तेज होने के साथ, फ्लोटिंग न्यूक्लियर ऊर्जा में अपतटीय विद्युत क्षेत्र के सबसे रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण नए क्षेत्रों में से एक बनने की क्षमता रखती है।

सूत्रों का कहना है

1. अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी
2. परमाणु खतरे की पहल
3. उद्योग एवं प्रतिस्पर्धा विश्लेषण कार्यालय, अमेरिकी अंतर्राष्ट्रीय व्यापार आयोग
4. लवरिंग, जे.आर., ए. यिप, और टी. नॉर्डहॉस। 2016. "वैश्विक परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों की ऐतिहासिक निर्माण लागत।" ऊर्जा नीति 91: 371–382
5. परमाणु इंजीनियरिंग अंतर्राष्ट्रीय
6. आरबीसी जलवायु कार्रवाई संस्थान