आण्विक कचऱ्यापासून ऊर्जेचे "किरण'

डॉ. संजय ढोले (पदार्थ विज्ञानाचे प्राध्यापक)
गुरुवार, 18 जानेवारी 2018

आण्विक कचऱ्याच्या पुनर्वापरातून प्रतिऊर्जा निर्माण करण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत. त्यापैकीच एक म्हणजे "नाभिकीय हिरा विद्युतघट'. तो भविष्यकालीन ऊर्जास्रोत ठरेल. हजारो वर्षे टिकू शकेल अशी ही ऊर्जा आहे.

ऊर्जास्रोताचे प्रारूप किंवा प्रतिरूप कुठलेही असेना, ते मानवी जीवनासाठी हवेच आहे. किंबहुना ते आवश्‍यकच आहे. पृथ्वीतलावर जीवसृष्टी टिकून रहायची असेल, तर त्यासाठी वेगवेगळ्या माध्यमांतून निर्माण होणारी ऊर्जा गरजेची आहे. जीवसृष्टी टिकविण्यासाठीचा तो एक महत्त्वाचा घटक आहे. म्हणूनच मानव पारंपरिक व अपारंपरिक ऊर्जा प्रवाहांचा पाठपुरावा करीत आहे. जेणेकरून मानवी जीवन अधिक सुसह्य होऊ शकेल. त्याच परंपरेतील अणुऊर्जा ही एक महत्त्वाची ऊर्जा मानवी जीवनासाठी उपयुक्त ठरलेली आहे; पण यातून निर्माण होणारा नाभिकीय कचरा किंवा किरणोत्सारी कचरा व त्याची विल्हेवाट ही मोठी डोकेदुखी आहे. हा प्रचंड प्रमाणात उपलब्ध असणारा कचरा समुद्रात, अंतराळात व जमिनीत गाडून ठेवला जात आहे. त्याचे कारण म्हणजे त्यात निर्माण होणारे व प्रारणे उत्सर्जित करणारे दीर्घकालीन किरणोत्सारी पदार्थ. याच कचऱ्याचा पुनर्वापर करून ऊर्जा कशी मिळविता येईल, हा विचार करून शास्त्रज्ञांनी स्वतंत्रपणे अणुभट्टीत विखंडन पद्धतीत निर्माण होणाऱ्या अवाढव्य किरणोत्सारी किंवा नाभिकीय कचऱ्याचं रूपांतर शाश्‍वत हिऱ्याच्या विद्युत घटात केलेले आहे. ही मोठी जमेची बाजू असून, नवीन व शाश्‍वत विद्युत घट निर्माण करण्यास प्रोत्साहित करणारी आहे. 17 डिसेंबर 1938 मध्ये ओटो हान यांनी अणुविखंडन पद्धत शोधून काढली आणि 1944 मध्ये त्यांना रसायनशास्त्रातील नोबेल देऊन गौरविण्यात आले. याच प्रक्रियेचा पुढे मोठा डोलारा उभारत 500च्यावर अणुभट्ट्या निर्माण करून, जगाची ऊर्जा भागविण्याचे काम केले गेले. यातून प्रचंड प्रमाणात नाभिकीय कचरा निर्माण होत असून, त्याचा यशस्वीपणे निचरा करण्याचे आव्हान शास्त्रज्ञांपुढे आजही आहे. म्हणूनच त्यावर सातत्याने संशोधन करून, कचऱ्याच्या पुनर्वापरातून प्रतिऊर्जा निर्माण करण्याचे प्रयत्न सातत्याने होत आहेत आणि त्याचे निष्कर्ष आश्‍वासक आहेत.

ब्रिस्टॉल कॅबॉट विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी ही किमया केली असून, त्यांनी एका प्रयत्नात दोन गोष्टी साध्य केल्याची प्रतिक्रिया व्यक्त होत आहे. याचे मुख्य कारण म्हणजे प्रयोगशाळेत निर्माण होणाऱ्या हिऱ्यापासून विद्युत प्रवाह आणि हा विद्युतप्रवाह कधीही पुनर्वापर न होणाऱ्या किरणोत्सारी कचऱ्यापासून केलेला आहे हे विशेष. मुख्यतः अणुभट्टीत किरणोत्सारी युरेनिअमचा इंधन म्हणून वापर करण्यात येत असून, त्याचे विखंडन होते. याच पद्धतीतील नाभिकीय विखंडन असेही म्हणतात. जेव्हा दोन स्वतंत्र मूलद्रव्य असणारे अणू वेगळे होतात, त्या वेळी प्रचंड उष्णता निर्माण होते आणि ती उष्णता बाष्पात रूपांतर करून वाफ होते. त्यानंतर टर्बाइनच्या माध्यमातून वीज निर्माण केली जाते. या पद्धतीतील पुढचा टप्पा म्हणजे त्यातून निर्माण होणारा घातक किरणोत्सारी कचरा आणि तो शेवटी आत असणाऱ्या ग्राफाईट गाभ्यात जाऊन बसतो. आज हा नाभिकीय किंवा किरणोत्सारीबाधित भाग अतिशय सुरक्षितपणे संरक्षित करून ठेवण्यात येतो. जेणेकरून त्यातील किरणोत्साराचा निचरा होऊ शकेल. शिवाय त्याचे आयुष्य 5730 वर्षांपर्यंत असते. त्याचाच आधार घेऊन शास्त्रज्ञांनी मार्ग शोधला. जेणेकरून किरणोत्सारी ग्राफाईटला उष्णता देऊन त्यातून किरणोत्सार बाहेर पडतो आणि त्याचे वायूमध्ये रूपांतर होते आणि हाच वायू उच्च तपमानाला व कमी दाबाला असल्याने त्यांचे रूपांतर मानवनिर्मित हिऱ्यामध्ये (कार्बन-14) होते. जेव्हा हा हिरा किरणोत्सारी क्षेत्रात ठेवला जातो, तेव्हा त्यात सूक्ष्मसा विद्युत प्रवाह निर्माण होतो. शिवाय मुख्य म्हणजे शास्त्रज्ञांनी हा हिऱ्याचा विद्युतघट एका वेगळ्या किरणोत्सारी नसलेल्या हिऱ्यात बंदिस्त केला असता त्यातून निघणारी घातक प्रारणे शोषून घेऊन, त्यापासून जास्त प्रमाणात विद्युत प्रवाह निर्माण केला जातो.

या नाभिकीय हिरा विद्युत घटाचे आयुष्य अबाधित असून, निम्म्याने जरी त्याचा वापर झाला तरी तो 7746 वर्षे टिकू शकेल एवढी शक्ती त्यात आहे. हा एक आदर्शवत विद्युतघट असून, जेथे पारंपरिक विद्युतघट वापरले जाऊ शकत नाहीत, तेथे नाभिकीय विद्युतघट निश्‍चितपणे उपयुक्त ठरू शकतात, असे पदार्थ विज्ञानातील नामवंत शास्त्रज्ञ टॉम स्कॉट यांनी म्हटले आहेच. विमानांच्या वेळा, उपग्रह व अंतराळयान यातील प्रवासात निश्‍चितपणे या विद्युतघटांचा उपयोग होणार आहे. शिवाय वैद्यकीय क्षेत्रात पेसमेकर, कृत्रिम पॅन्करियासारख्या घटकांमध्ये त्याचा सक्षमपणे उपयोग होऊन मानवी जीवन सुसह्य होऊ शकेल. महत्त्वाचे म्हणजे हा शोध अविश्‍वसनीय क्षमतेने किरणोत्सारी कचऱ्याची विल्हेवाट लावू शकतो किंवा त्यावर उपचार करू शकतो. गेल्या 40 वर्षांत जगभरात 76 हजार 430 मेट्रिक टन एवढा किरणोत्सारी कचरा निर्माण झाला असून, त्याची विल्हेवाट वेगवेगळ्या पद्धतीने करण्याचे प्रयत्न होत आहेत. नाभिकीय हिरा विद्युतघट निर्मितीचा प्रवास निश्‍चितपणे सुखकारक असून, ऊर्जापुनर्निमिती करण्यासाठी या प्रचंड किरणोत्सारी कचऱ्याचा उपयोग होणार आहे. पारंपरिक विद्युतघट हे 13 हजार ज्युल्स ऊर्जा साठवून ठेवतात व ती 24 तासांच्या आत निर्गमित होते; पण कार्बन-14 हिरा विद्युतघट प्रतिदिवसाला 15 ज्यूल्स ऊर्जा निर्माण करीत असून, त्याचे आयुष्य सहा हजार वर्षे एवढे आहे. शिवाय हिरा विद्युतघटातील ऊर्जा ही सतत निर्माण करणारी असून, ती कुठेही थांबत नाही. हा विद्युतघट सहा हजार वर्षांपासून 50 टक्के वापरणे शक्‍य आहे आणि पुढेही पूर्ण क्षमतेने त्याचा वापर होऊ शकतो. या अवधीत हिरा विद्युतघट 20 कोटी ज्यूल्स ऊर्जा निर्माण करणार असून, पुढची सहा हजार वर्षे 10 कोटी ज्यूल्स ऊर्जा निर्माण होऊ शकेल. म्हणूनच हा विद्युतघट खऱ्या अर्थाने मानवासाठी शाश्‍वत ऊर्जा ठरणार आहे. पृथ्वीला नियमित ऊर्जीत ठेवण्याचे काम मोठे असून, शाश्‍वतापासून दूर जाता येत नाही. आता शास्त्रज्ञ योग्य मार्गावर असून, नाभिकीय हिरा विद्युतघट हा भविष्यकालीन ऊर्जास्रोत ठरणार आहे. हा स्रोत अतिशय शुद्ध असून, कुठल्याही पद्धतीची प्रारणे त्यातून उत्सर्जित होत नाहीत व फारशी देखभालही करावी लागत नाही. हा एक वीज निर्माण करणारा सरळ, स्वच्छ व नितळ स्रोत आहे. म्हणूनच या शोधातील शास्त्रज्ञांचे प्रयत्न मोलाचे व तेवढेच वाखाणण्याजोगे आहेत. हजारो वर्षे टिकू शकेल, अशी ही ऊर्जा असून, त्यातून छोटे छोटे विद्युतघट निर्माण होतील व ते मानवी शरीराचा एक भाग होतील, एवढे मात्र निश्‍चित.

Web Title: dr sanjay dhole wirte molecular garbage article in editorial page