भारत ने हाल ही में दुनिया का पहला हाइड्रोजन संयंत्र बनाया है जो बिजली से नहीं बल्कि परमाणु ताप से चलता है

भारत ने एक पायलट हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा शुरू की है जो स्वच्छ हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए पारंपरिक ग्रिड बिजली के बजाय परमाणु रिएक्टर से गर्मी का उपयोग करती है।तमिलनाडु के कलपक्कम में इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (आईजीसीएआर) में परमाणु ऊर्जा विभाग द्वारा स्थापित यह सुविधा, स्वदेशी रूप से विकसित प्रक्रिया के माध्यम से पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने के लिए फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर से उच्च तापमान वाली गर्मी का उपयोग करती है, जो परमाणु-सहायता प्राप्त स्वच्छ ऊर्जा अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण कदम है।

कॉपर-क्लोरीन थर्मोकेमिकल चक्र क्या है?

विकास के महत्व को समझने के लिए, यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि आम तौर पर हाइड्रोजन का उत्पादन कैसे किया जाता है। आज सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि भाप मीथेन सुधार है, जो जीवाश्म ईंधन से हाइड्रोजन निकालने के लिए प्राकृतिक गैस और उच्च गर्मी पर निर्भर करती है, जिसके परिणामस्वरूप पर्याप्त कार्बन उत्सर्जन के साथ ग्रे हाइड्रोजन के रूप में जाना जाता है।एक स्वच्छ विकल्प इलेक्ट्रोलिसिस है, जो पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने के लिए बिजली का उपयोग करता है। जब सौर या पवन जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित किया जाता है, तो यह प्रक्रिया बिना किसी प्रत्यक्ष कार्बन उत्सर्जन के हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करती है।हालाँकि, वैज्ञानिक दशकों से तीसरा मार्ग, कॉपर-क्लोरीन (Cu-Cl) थर्मोकेमिकल चक्र भी विकसित कर रहे हैं। मुंबई में भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (बीएआरसी) द्वारा स्वदेशी रूप से विकसित, यह प्रक्रिया प्राथमिक इनपुट के रूप में बिजली पर निर्भर नहीं करती है। इसके बजाय, यह तांबे और क्लोरीन यौगिकों से युक्त रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को चलाने के लिए उच्च तापमान वाली गर्मी का उपयोग करता है, जैसे कि परमाणु रिएक्टर द्वारा उत्पन्न, जो सिस्टम के भीतर लगातार पुनर्चक्रित होते हैं।इस बंद-लूप चक्र के माध्यम से, पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित किया जाता है, जबकि तांबे और क्लोरीन यौगिकों का पुन: उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में जीवाश्म ईंधन को जलाना शामिल नहीं है और कोई प्रत्यक्ष कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन नहीं होता है।

हाइड्रोजन बनाने का एक तेज़, स्वच्छ तरीका

वैज्ञानिक विशेष रूप से इस विकास से प्रोत्साहित हैं, न केवल इसलिए कि यह कार्बन उत्सर्जन को समाप्त करता है, बल्कि इसके संभावित दक्षता लाभों के कारण भी। जबकि अक्षय ऊर्जा द्वारा संचालित होने पर इलेक्ट्रोलिसिस स्वच्छ हाइड्रोजन का उत्पादन भी कर सकता है, इसमें कई ऊर्जा रूपांतरण चरण शामिल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में नुकसान होता है।इसके विपरीत, कॉपर-क्लोरीन (Cu-Cl) थर्मोकेमिकल चक्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चलाने के लिए सीधे गर्मी का उपयोग करने की अनुमति देता है, पहले गर्मी को बिजली में परिवर्तित करने की आवश्यकता को दरकिनार कर देता है। इस मध्यवर्ती चरण को समाप्त करके, प्रक्रिया में ऊर्जा इनपुट की समान मात्रा से अधिक हाइड्रोजन निकालने की क्षमता है।चक्र लगभग 500°C पर संचालित होता है, जो अन्य थर्मोकेमिकल विधियों की तुलना में अपेक्षाकृत मध्यम तापमान है, जिसके लिए बहुत अधिक ताप स्तर की आवश्यकता होती है और इसलिए इसे बड़े पैमाने पर तैनात करना अधिक चुनौतीपूर्ण होता है। कलपक्कम में फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर (एफबीटीआर) जैसे फास्ट ब्रीडर रिएक्टर, इस तापमान सीमा में गर्मी की आपूर्ति करने में सक्षम हैं, जिससे यह दृष्टिकोण वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग के लिए तकनीकी रूप से अधिक व्यवहार्य हो जाता है।

नए हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी प्रदर्शक के लिए कलपक्कम रिएक्टर कुंजी

इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (आईजीसीएआर), कलपक्कम में फास्ट ब्रीडर टेस्ट रिएक्टर (एफबीटीआर) दशकों से भारत के परमाणु अनुसंधान कार्यक्रम का एक प्रमुख स्तंभ रहा है। यह एक सोडियम-कूल्ड फास्ट रिएक्टर है जो पानी के बजाय शीतलक के रूप में तरल सोडियम का उपयोग करता है, जो इसे पारंपरिक रिएक्टरों की तुलना में उच्च तापमान पर संचालित करने में सक्षम बनाता है। यह इसे कॉपर-क्लोरीन (Cu-Cl) चक्र के लिए आवश्यक प्रक्रिया ताप की आपूर्ति के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।एफबीटीआर ने भारत के तीन-चरण परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम के तहत ईंधन, सामग्री और संबंधित प्रौद्योगिकियों के विकास में भी महत्वपूर्ण योगदान दिया है, जिसमें 500 मेगावाट प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर शामिल है, जो वर्तमान में इसके प्रमुख दूसरे चरण के रूप में कलपक्कम में उन्नत विकास के तहत है।परमाणु ऊर्जा विभाग के अनुसार, नव उद्घाटन हाइड्रोजन सुविधा एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शक है जिसे वास्तविक परिचालन स्थितियों के तहत प्रक्रिया को मान्य करने, प्रदर्शन डेटा उत्पन्न करने और संभावित स्केल-अप से पहले आगे अनुकूलन का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह परियोजना BARC और IGCAR के बीच संयुक्त प्रयास का परिणाम है, जिसमें कमीशनिंग से पहले वर्षों के अनुसंधान, इंजीनियरिंग डिजाइन, निर्माण और परीक्षण शामिल हैं।

‘गुलाबी हाइड्रोजन’ क्या है और यह क्यों मायने रखता है?

सुविधा में उत्पादित हाइड्रोजन को अक्सर “गुलाबी हाइड्रोजन” कहा जाता है, यह शब्द प्राथमिक स्रोत के रूप में परमाणु ऊर्जा का उपयोग करके उत्पन्न हाइड्रोजन के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें कोई प्रत्यक्ष कार्बन उत्सर्जन नहीं होता है। इसे नवीकरणीय ऊर्जा से उत्पादित हरित हाइड्रोजन और कार्बन कैप्चर के साथ प्राकृतिक गैस से प्राप्त नीले हाइड्रोजन के साथ हाइड्रोजन उत्पादन के लिए स्वच्छ मार्गों में से एक के रूप में वर्गीकृत किया गया है।गुलाबी हाइड्रोजन को जो अलग करता है, और नई Cu-Cl सुविधा जो प्रदर्शित करती है, वह स्वच्छ हाइड्रोजन का निरंतर, मौसम-स्वतंत्र स्रोत प्रदान करने के लिए परमाणु ऊर्जा की क्षमता है। सौर और पवन ऊर्जा के विपरीत, जो रुक-रुक कर होती है और मौसम की स्थिति पर निर्भर होती है, परमाणु रिएक्टर चौबीसों घंटे काम करते हैं।परिणामस्वरूप, एक परमाणु ताप-आधारित हाइड्रोजन प्रणाली बिना किसी रुकावट के 24/7 हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती है, जो एक स्थिर और विश्वसनीय आपूर्ति प्रदान करती है। यह स्थिरता उन उद्योगों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जिन्हें बड़े पैमाने पर, निरंतर हाइड्रोजन उपलब्धता की आवश्यकता होती है।

हाइड्रोजन से भारी उद्योग को शक्ति प्रदान करना

उर्वरक उत्पादन, पेट्रोलियम रिफाइनिंग और इस्पात निर्माण सहित आज जो उद्योग हाइड्रोजन पर बहुत अधिक निर्भर हैं, वे भी भारत के कार्बन उत्सर्जन के सबसे बड़े स्रोतों में से हैं। अकेले उर्वरक संयंत्र अमोनिया का उत्पादन करने के लिए बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उपयोग करते हैं, इस हाइड्रोजन का अधिकांश भाग वर्तमान में प्राकृतिक गैस से प्राप्त होता है।यदि परमाणु ताप-आधारित हाइड्रोजन उत्पादन को प्रतिस्पर्धी लागत पर बढ़ाया जा सकता है, तो यह इन क्षेत्रों को उनकी मुख्य औद्योगिक प्रक्रियाओं में बड़े बदलावों की आवश्यकता के बिना डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदान कर सकता है।ट्रकों, जहाजों और संभवतः ट्रेनों सहित भारी परिवहन के लिए संभावित ईंधन के रूप में हाइड्रोजन की भी खोज की जा रही है। इन अनुप्रयोगों में, हाइड्रोजन प्रति किलोग्राम अपने उच्च ऊर्जा घनत्व के कारण बैटरी पर लाभ प्रदान करता है, जिससे यह लंबी दूरी और भारी भार वाले संचालन के लिए अधिक उपयुक्त हो जाता है जहां बैटरी का वजन एक सीमा बन जाता है।इसलिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग करके लगातार उत्पादित हाइड्रोजन की एक स्थिर, कम कार्बन आपूर्ति भारत के व्यापक डीकार्बोनाइजेशन प्रयासों को तेज करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।

बिजली से हाइड्रोजन तक: भारत की परमाणु दृष्टि बढ़ती है

भारत का परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम लंबे समय से एक दीर्घकालिक दृष्टिकोण द्वारा निर्देशित रहा है जो बिजली उत्पादन से भी आगे तक फैला हुआ है। डॉ होमी भाभा द्वारा परिकल्पित, तीन चरणों वाले कार्यक्रम का उद्देश्य अंततः देश के प्रचुर थोरियम भंडार को ईंधन के रूप में उपयोग करना है।इस ढांचे में हाइड्रोजन उत्पादन का एकीकरण परमाणु ऊर्जा की भूमिका को और विस्तारित करता है, इसे बिजली उत्पादन से आगे स्वच्छ ईंधन उत्पादन में ले जाता है। परमाणु ऊर्जा विभाग (डीएई) के सचिव अजीत कुमार मोहंती के अनुसार, यह विकास उन्नत परमाणु प्रौद्योगिकियों में भारत की बढ़ती क्षमताओं को दर्शाता है और दर्शाता है कि स्थायी भविष्य में परमाणु ऊर्जा का योगदान पारंपरिक रिएक्टर अनुप्रयोगों से कहीं आगे तक बढ़ सकता है।