चीनको आणविक ऊर्जामा ऐतिहासिक छलाङ

चीनको आणविक ऊर्जामा ऐतिहासिक छलाङ: थोरियमलाई युरेनियममा परिणत गर्ने प्रयोगात्मक रियाक्टर सफल

१. चीनले आणविक ऊर्जाको क्षेत्रमा विश्वको ध्यान खिच्ने महत्वपूर्ण उपलब्धि हासिल गरेको छ। चीनको गान्सु प्रान्तको गोबी मरुभूमि क्षेत्रमा सञ्चालन भइरहेको TMSR-LF1 (Thorium Molten Salt Reactor–Liquid Fuel 1) नामक २ मेगावाट थर्मल क्षमताको प्रयोगात्मक रियाक्टरले थोरियम–२३२ लाई आणविक इन्धन चक्रमा युरेनियम–२३३ तर्फ रूपान्तरण गर्ने प्रक्रिया सफलतापूर्वक प्रदर्शन गरेको चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठानले जनाएको छ। यो उपलब्धि २०२५ नोभेम्बरमा सार्वजनिक गरिएको थियो र चीनका लागि मात्र नभई molten-salt reactor प्रविधिको विकासमा महत्वपूर्ण कोसेढुंगा मानिएको छ।

२. यो रियाक्टर चीनको Chinese Academy of Sciences (CAS) अन्तर्गतको Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) को नेतृत्वमा विकास गरिएको हो। यसको स्थापना गान्सु प्रान्तको वुइवेई सहरअन्तर्गत मिनछिन काउन्टीको Hongshagang क्षेत्रमा गरिएको छ। सन् २०१८ मा यसको परियोजनासम्बन्धी वातावरणीय मूल्याङ्कन प्रक्रिया अघि बढाइएको थियो। मरुभूमिको बीचमा स्थापना गरिएको यो अनुसन्धान केन्द्र चीनले पानीमा निर्भर पारम्परिक आणविक रियाक्टरभन्दा फरक प्रविधिको सम्भावना परीक्षण गर्न खोजिरहेको उदाहरण हो।

३. उपलब्धिको केन्द्रमा रहेको वैज्ञानिक प्रक्रिया निकै रोचक छ। थोरियम–२३२ आफैं प्रत्यक्ष रूपमा मुख्य विखण्डनीय इन्धन होइन। रियाक्टरभित्र थोरियमले न्यूट्रोन ग्रहण गरेपछि यसको आणविक रूपान्तरणको श्रृंखला अघि बढ्छ र अन्ततः युरेनियम–२३३ बन्न सक्छ। युरेनियम–२३३ भने विखण्डन गर्न सक्ने (fissile) पदार्थ हो। चिनियाँ अनुसन्धानकर्ताहरूले रियाक्टरमा थोरियम राखेपछि प्रोट्याक्टिनियम–२३३ सम्बन्धी भौतिक मापनबाट Th-232 देखि U-233 सम्मको रूपान्तरण श्रृंखला स्थापित भएको प्रमाण प्राप्त गरेको बताएका छन्।

४. यस प्रविधिको अर्को विशेषता यसको Molten Salt Reactor डिजाइन हो। परम्परागत आणविक रियाक्टरमा पानीको प्रयोग हुने भए पनि TMSR प्रविधिमा उच्च तापक्रममा पग्लिएको लवण प्रयोग गरिन्छ। चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठानका अनुसार यस्तो प्रणालीले पानीबिना cooling, atmospheric pressure मा सञ्चालन र उच्च तापक्रममा heat output जस्ता विशेषता दिन सक्छ। त्यसैले पानीको स्रोत सीमित रहेका भित्री भूभाग तथा मरुभूमि क्षेत्रमा पनि यस्तो प्रविधिको सम्भावना चीनले खोजिरहेको छ।

५. तर यहाँ एउटा महत्वपूर्ण कुरा स्पष्ट गर्न आवश्यक छ—TMSR-LF1 अहिले ठूलो विद्युत् उत्पादन गर्ने परमाणु विद्युत् केन्द्र होइन। यसको क्षमता 2 MWt अर्थात् २ मेगावाट thermal power हो, जुन मुख्यतः अनुसन्धान तथा प्रयोगात्मक सञ्चालनका लागि हो। यसलाई २ मेगावाट बिजुली उत्पादन गर्ने power plant भनेर बुझ्नु गलत हुन्छ। चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठानले पनि यसलाई experimental thorium molten-salt reactor भनेर वर्णन गरेको छ र यसको मुख्य उपलब्धि thorium-to-uranium conversion सम्बन्धी प्रयोगात्मक प्रमाण भएको बताएको छ।

६. यो सफलताले चीनलाई थोरियम आधारित आणविक इन्धन चक्रको अर्को चरणमा प्रवेश गर्ने आधार दिएको छ। CAS का अनुसार TMSR-LF1 अहिले थोरियम इन्धन लोड गरेर सञ्चालनमा रहेको विश्वकै एकमात्र operational molten-salt reactor हो। यसअघि molten-salt reactor प्रविधिमा अनुसन्धान भएका भए पनि अहिलेको उपलब्धिको विशेषता भनेको रियाक्टर सञ्चालनकै क्रममा थोरियमलाई nuclear fuel cycle मा प्रयोग गरी thorium-to-uranium conversion सम्बन्धी प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक तथ्याङ्क प्राप्त गर्नु हो।

७. यस प्रविधिमा सुरक्षाका दृष्टिले पनि केही आकर्षक विशेषता छन्। Molten-salt प्रणाली उच्च तापक्रममा सञ्चालन भए पनि atmospheric pressure मा चलाउन सकिने भएकाले उच्च-दबाब पानी रियाक्टरसँग यसको सुरक्षा संरचना फरक हुन्छ। यस्तो डिजाइनमा passive safety अवधारणाहरू पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसमा अत्यधिक ताप वा अन्य असामान्य अवस्थामा fuel salt लाई सुरक्षित स्थानमा drain गराउने freeze-plug जस्ता प्रणाली महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। तर यसलाई “दुर्घटना हुनै नसक्ने” वा “पूर्ण रूपमा जोखिमरहित” प्रविधि भने मान्न मिल्दैन; यो अझै अनुसन्धान र विकासकै चरणमा छ।

८. चीनले यो उपलब्धिलाई आफ्नो दीर्घकालीन ऊर्जा रणनीतिसँग जोडेको छ। SINAP ले प्रयोगात्मक रियाक्टरबाट प्राप्त अनुभवलाई आधार बनाएर थप ठूलो क्षमताका reactor विकास गर्ने योजना अघि सारेको छ। चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठानले अन्ततः १०० मेगावाट क्षमताको demonstration project निर्माण गरी सन् २०३५ सम्ममा प्रदर्शनात्मक सञ्चालनमा ल्याउने लक्ष्य राखेको जनाएको छ। यसको अर्थ अहिलेको २ MWt रियाक्टर अन्तिम उत्पादन होइन, बरु भविष्यको ठूलो प्रणालीका लागि प्रयोगशाला र engineering verification platform हो।

९. चीनका लागि यसको रणनीतिक महत्व थोरियमको सम्भावित उपलब्धतासँग पनि जोडिएको छ। थोरियम विश्वका विभिन्न भागमा पाइने र आणविक इन्धन चक्रमा प्रयोग गर्न सकिने fertile material भएकाले वैज्ञानिकहरूले यसलाई भविष्यको वैकल्पिक nuclear fuel resource का रूपमा अध्ययन गर्दै आएका छन्। तर थोरियम प्रविधि अझै व्यावसायिक रूपमा प्रमाणित भइसकेको छैन। fuel chemistry, corrosion, radioactive material handling, reprocessing, U-233 व्यवस्थापन र ठूलो क्षमताको reactor सञ्चालनजस्ता चुनौती समाधान गर्नुपर्ने बाँकी छन्। त्यसैले अहिलेको सफलतालाई “थोरियम युग सुरु भइसक्यो” भन्दा थोरियम आधारित आणविक ऊर्जालाई व्यावहारिक बनाउने दिशामा महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक सफलता भन्नु बढी वैज्ञानिक हुन्छ।

१०. समग्रमा, चीनको TMSR-LF1 उपलब्धिको वास्तविक महत्व आज ठूलो मात्रामा बिजुली उत्पादन गर्नुमा होइन, भविष्यमा थोरियमलाई आणविक इन्धन चक्रमा व्यवहारिक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ भन्ने प्रमाण जुटाउनुमा छ। गोबी मरुभूमिको बीचमा रहेको २ MWt प्रयोगात्मक रियाक्टरबाट सुरु भएको यो यात्रा सफल भएमा चीनले पानीको अभाव भएका भूभागमा समेत उच्च तापक्रमको आणविक ऊर्जा प्रयोग गर्ने नयाँ बाटो खोल्न सक्छ। अहिलेको उपलब्धिले थोरियम–२३२ बाट युरेनियम–२३३ बन्ने nuclear conversion chain लाई रियाक्टरभित्र प्रमाणित गरेको छ; अबको वास्तविक परीक्षा भनेको यसलाई सुरक्षित, भरपर्दो र आर्थिक रूपमा प्रतिस्पर्धी ठूलो विद्युत् उत्पादन प्रणालीमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ कि सकिँदैन भन्ने हुनेछ।