फुकुशिमा येथील दुर्घटनेच्या निमित्याने (पूर्वार्ध)

दोन आठवड्यांपूर्वी जपानमध्ये येऊन गेलेल्या महाविनाशक भूकंप आणि सुनामी या नैसर्गिक प्रकोपानंतर तिथल्या फुकुशिमा येथील अणुशक्तीवीजकेंद्राबद्दलच्या बातम्या टीव्हीवर सतत दाखवल्या जात होत्या. सामान्य वाचकाला तेथील वस्तुस्थितीचे योग्य प्रकारे वस्तुनिष्ठ आकलन व्हावे यासाठी मी एक लेख लिहून उपक्रमावर दिला होता. त्या लेखाला खूप प्रतिसाद मिळाले. समयोचित माहिती दिल्याबद्दल मला अनेकांची शाबासकी मिळाली, पण मी गंभीर परिस्थितीला सामान्य ठरवण्याचा प्रयत्न करीत आहे असेही काही वाचकांना वाटले.

अपघात, आत्महत्या, खून, भूकबळी वगैरे घटनांमध्ये ज्यांची जीवनज्योत मालवली जाते त्यांच्यावर अवलंबून असलेल्या अनेक निरपराध व्यक्तींचे आयुष्य पार उध्वस्त होते. त्यांच्या दृष्टीने ती त्यांच्या आयुष्यातील सर्वाधिक भयानक घटना असते, पण इतरेजन थोडी हळहळ व्यक्त करतात, पळभर 'हाय हाय' म्हणतात आणि आपापल्या कामाला लागतात. काही सुजाण लोक "आजकाल माणसाला संवेदनाच राहिल्या नाहीत, त्यांची मने मुर्दाड झाली आहेत" वगैरे आक्रोश करणारे लेख लिहितात, भाषणे करतात आणि त्यांचे 'मनोगत' व्यक्त करून झाल्यानंतर चटकदार 'मिसळपावा'वर ताव मारण्याच्या 'उपक्रमा'ला लागतात. अशी घटना आपल्या आयुष्य़ात घडू शकते अशी कुशंका मनात आल्यामुळे मात्र त्या व्यक्तीशी अपरिचित असलेले अनेक लोकसुध्दा भयभीत होतात. भीतीची भावना दुःखापेक्षा अधिक संसर्गजन्य आणि सर्वव्यापी असल्यामुळे संपर्कसाधने जेथपर्यंत पोचतील तेथपर्यंत ती सुध्दा सहजपणे जाऊन पोचते. ठळक मथळ्याखाली दिलेल्या धक्कादायक बातम्या, त्यावर केली गेलेली बेफाम वक्तव्ये, मग त्या वक्तव्यांचे रसभरीत वृत्तांत, त्यावरील अग्रलेख, वाचकांची पत्रे वगैरेंमधून भीतीची ही लाट अधिकाधिक दूरवर पसरत जाते. संभाव्य धोक्याची जाणीव सर्वसामान्य माणसाला होणे चांगले असले तरी त्यात तरतमभावाचे भान ठेवले तर ते जास्त चांगले होईल. पण अनेक बाबतीत असे होत नाही. 'मॅडकाऊ डिसीज' आणि 'बर्डफ्ल्यू'च्या भयाने जगभर केवढा धुमाकूळ घातला होता याबद्दल आपण वाचले किंवा ऐकले आहे, 'स्वाईनफ्ल्यू'ची भयंकर दहशत प्रत्यक्ष अनुभवली आहे. जगातील एकंदर मृत्यूंच्या कारणांची आकडेवारी पाहिली तर या तीन्ही प्रकारच्या आजारांनी दगावलेल्या माणसांची संख्या नगण्य आहे असे दिसेल. पण एकेका कालखंडात त्यांनी जगभरातील तमाम जनतेची झोप उडवलेली होती. फुकुशिमा कांडाची गणना त्याच श्रेणीमध्ये करता येईल.

भूकंप आणि सुनामी येऊन दोन आठवडे उलटले आहेत. त्यात मृत्युमुखी पडलेल्या आणि बेपत्ता झालेल्या माणसांची संख्या हजारोंमध्ये आणि बेघर झालेल्यांची गणना लाखोंमध्ये रोज वाढत होती. पण त्याच्या बातम्यांचा आकार दिवसेदिवस लहान लहान होत त्या येणे थांबून गेले. फुकुशिमामध्ये आजपर्यंत एकसुध्दा बळी गेला नसला आणि त्या केंद्राच्या बातम्यांचा ठळकपणा जरासा कमी झाला असला तरी अद्याप त्या येतच आहेत. तेथील परिस्थिती पूर्वपदावर येण्याची लक्षणे अजूनही दिसत नसल्यामुळे त्या येत राहणारही आहेत. तेथील बिघडलेली यंत्रसामुग्री दुरुस्त करून तेथील संसंत्रे पुन्हा सुरू करण्याची आशा जवळजवळ मावळलेली असल्याचेच अधिकाधिक स्पष्ट होत आहे. त्यापेक्षा त्या केंद्राचे थडगे, समाधी किंवा स्तूप बांधणेच श्रेयस्कर आहे असा निष्कर्ष तज्ज्ञ मंडळी काढतील असेच सध्या तरी दिसत आहे. त्यामुळे पुढे काय होऊ शकेल, त्यात जास्तीत जास्त किती वाईट घडू शकेल याचा विचार करून त्यासाठी तयार राहण्याचे आणि त्यापासून स्वतःचा बचाव करण्याचे प्रयत्न चालले आहेत. सर्वसामान्य माणसाला तरतमभाव बाळगून याचे व्यवस्थित आकलन होण्याच्या दृष्टीने हा लेख लिहिला आहे.

त्यासाठी अणुशक्तीसंबंधी आणखी थोडे जाणून घेणे आवश्यक आहे. कोळशावर चालणा-या थर्मल पॉवर स्टेशनच्या आणि अणुविद्युतकेंद्राच्या ऊष्णता तयार करण्याच्या प्रक्रियांमध्ये काही मूलभूत फरक आहेत. कोळशाला जळण्यासाठी भट्टीतच घालावे लागत नाही. उघड्यावर पडलेल्या कोळशाच्या ढिगाच्या एका टोकाला आग लागली तरी आधी त्या भागातले कोळसे पेटतात आणि ती आग शेजारी असलेल्या कोळशांना पेटवत पुढे सरकत जाते. अणुशक्तीकेंद्रातील इंधनातले परमाणुभंजन असे जिथे तिथे घडत नाही. खास आकारणी असलेल्या रिअॅक्टरमध्येच ते घडू शकते. फुकुशिमासारख्या वीजकेंद्रात घालण्यासाठी तयार करून गोडाउनमध्ये ठेवलेल्या फ्यूएल रॉड्सच्या गठ्ठ्यामध्ये योगायोगाने एकादा न्यूट्रॉन्सचा झोत घुसला तर त्यामधील युरेनियम २३५ या मूलद्रव्याच्या अणूंचे सुध्दा भंजन होईलच. सुरुवातीला असे १०० अणूंचे भंजन झाले तर त्यातून सुमारे २५० न्यूट्रॉन्स बाहेर पडतील आणि जवळ जवळ प्रकाशकिरणांच्या इतक्या अफाट वेगाने ते दाही दिशांना फेकले जातील. त्याले २४० बाहेर गेले तर फ्यूएल रॉड्समधील फक्त १० अणूंचे भंजन दुस-या सत्रात आणि एका अणूचे भंजन तिस-या सत्रात झाल्यानंतर ही प्रक्रिया पूर्णपणे थांबेल. न्यूक्लियर पॉवर स्टेशनसाठी तयार केलेल्या फ्यूएल रॉडचे रूपांतर अॅटम बाँबमध्ये होणे निव्वळ अशक्य आहे.

कोळशाच्या निखा-यावर पाणी ओतले तर ते विझून जातील आणि त्याला लागलेली आग शांत होईल. पण फुकुशिमासारख्या वीजकेंद्रामधील इंधन मात्र सतत पाण्यात बुडवूनच ठेवलेले असते. याचे कारण आता पाहू. रिअॅक्टरमधील सर्व इंधन एकत्र न ठेवता ते एकमेकांपासून थोड्या थोड्या अंतरावर पसरून ठेवले जाते. त्यामुळे भंजनांच्या पहिल्या सत्रामध्ये बाहेर पडलेले न्यूट्रॉन्स पुन्हा युरेनियमच्या वेगळ्या रॉड्समधील अणूंना भेटण्याची आणि त्यातून दुस-या सत्रामध्ये फिशन रिअॅक्शन होण्याची शक्यता वाढते. फुकुशिमाच्या रिकाम्या रिअॅक्टर व्हेसलमध्ये अशा प्रकारे सर्व इंधन ठरलेल्या जागी पसरून ठेवले आणि तिथे न्यूट्रॉन्सचा झोत आला तर काय होईल? पहिल्या सत्रातून निघालेल्या २५० न्यूट्रॉन्सपैकी २४० बाहेर जाण्याऐवजी २०० च निसटतील आणि ५० अणूंचे भंजन होईल. त्यापुढे ही संख्या २५, १२, ६, ३, २, १ करत थांबून जाईल. ते होण्यासाठी एक सहस्रांश सेकंदाऐवजी दोन किंवा तीन सहस्रांश सेकंद लागतील, पण ती नक्कीच पुढे चालत राहणार नाही. ते पात्र पाण्याने भरले तर इंधनातून बाहेर पडलेले न्यूट्रॉन्स पाण्यामधील हैड्रोजनच्या परमाणूंना धडकल्यामुळे त्यांची गती मंदावेल, पात्राच्या बाहेर जाऊ पाहणारे अनेक न्यूट्रॉन्स दिशा बदलून आतल्या आतच भटकतील आणि त्यांचा युरेनियम२३५ च्या अणूंचे बरोबर संयोग होण्याची शक्यता वाढून तिची संख्या १०० वर गेली की भंजनांची साखळी आपल्या आप चालत राहील. पाण्यामधील अणूंच्या या क्रियेला मॉडरेशन असे म्हणतात. रिअॅक्टरमधील फिशन रिअॅक्शन चालत राहण्यासाठी ते आवश्यक असल्यामुळे त्यातील इंधन सतत पाण्यात बुडलेले असणे आवश्यक असते.

कोळशाच्या ढिगाला लागलेली आग किती वेगाने पुढे जाईल हे वाहत्या वा-याचा जोर आणि दिशा, तसेच कोळशामधील आर्द्रता यावर ठरते. अणुभट्टीमधील भंजनक्रियेसाठी पुरेसे द्रव्य त्या भट्टीमध्ये असेल तर त्याच्या सर्व भागात ती एकदम सुरू होते आणि ते कमी झाले की सगळीकडे एकदमच थांबते, पहिल्या भंजनापासून ती लाट रिअॅक्टरच्या सर्व टोकांपर्यंत पसरायला एकादा सहस्रांश सेकंद एवढासुध्दा वेळ लागत नाही. कोळशाची भट्टी तापल्यानंतर त्यात फक्त एक किलो कोळसा घाला किंवा एक टन घाला, त्याला जाळण्यासाठी लागणारी हवा मिळाली तर तो जळेलच. अणुभट्टीमध्ये तसे होत नाही. गरजेपेक्षा एकादा ग्रॅमएवढे इंधन कमी पडले तरी फिशनचेनरिअॅक्शन चालत नाही. ते सारे इंधन थंडच राहते.

कोळसा जळल्यानंतर त्याचे रूपांतर धूर आणि राख यात होते. ज्वलन झाल्यानंतर कोळसा या रूपात तो शिल्लक रहात नाही. पेट्रोलमधून तर फक्त धूर निघतो आणि वातावरणात अदृष्य होतो. त्यामुळे पेट्रोलला आग लागली तर ते पूर्णपणे नाहीसे होते. अणुइंधन असे संपून जात नाही. फ्यूएल आणि मॉडरेटरचा प्रकार आणि रिअॅक्टरची रचना यांचेनुसार एक क्रिटिकल मास ठरतो. याहून जास्त फ्यूएल त्या रिअॅक्टरमध्ये जोवर आहे तोवर भंजनाची श्रृंखला चालत राहते आणि कमी कमी होत ते क्रिटिकल मासपेक्षा कमी झाले की ती थांबते. त्यावेळीसुध्दा जवळ जवळ पहिल्याइतकेच इंधन त्या जागी शिल्लकच असते.

उदाहरणादाखल एक रिअॅक्टर क्रिटिकल होण्यासाठी अडीच टक्के युरेनियम २३५ची दहा टन एवढी गरज आहे असे समजू. त्याऐवजी दहा टन एवढे सरासरी पावणेतीन टक्के यू२३५ फ्यूएल सुरुवातीला त्यात घालतात. त्यामधून निर्माण होत असलेले जास्तीचे न्यूट्रॉन्स कंट्रोल रॉडमधून शोषून घेऊन भंजनक्रियेचा समतोल राखला जातो. सतत होत असलेल्या फिशनमुळे जसजशी युरेनियमची सरासरी टक्केवारी कमी होत जाईल तसतसे हे कंट्रोल रॉड बाहेर पडत जातात. ते पूर्णपणे बाहेर निघाले आणि युरेनियमची टक्केवारी २.५ च्या खाली आली तर तो रिअॅक्टर अचानकपणे आपोआप थांबून जाईल. पण तोपर्यंत वाट न पाहता कंट्रोलरॉड बरेचसे आत असेपर्यंतच (युरेनियमची सरासरी टक्केवारी सुमारे २.५५-२.६ च्या आसपास असतांनाच) रिफ्यूएलिंगसाठी सुटी घेतात. ज्या फ्यूएल रॉड्समधील टक्केवारी सर्वात कमी (सुमारे दोन सव्वादोनच्या आसपास) झाली असेल असे थोडे रॉड रिअॅक्टरमधून बाहेर काढून त्यांच्या जागी तीनसव्वातीन टक्के यू२३५ असलेले नवे रॉड्स ठेवले की सरासरी टक्केवारी पुन्हा पावणेतीनवर आणता येते. (सहजपणे समजण्यासाठी या लेखामधील सारीच आकडेवारी शालेय पुस्तकातल्याप्रमाणे सोपी करून दिली आहे. प्रत्यक्षात तिचे खूप क्लिष्ट गणित असते. कृपया यातल्या चुका काढू नयेत)

मूळच्या दहा टन इंधनातले फक्त एक टन या वेळी बाहेर काढले असे समजू. या दहा टन म्हणजे दहा हजार किलोग्रॅम युरेनियममध्ये भंजनक्षम यू२३५ सुरुवातीला त्याच्या फक्त पावणेतीन ते सव्वा तीन टक्के होते त्यावरून ते दोन सव्वादोन टक्क्यावर आले. म्हणजे अर्धापाऊण टक्क्याने आणि साठसत्तर किलो एवढ्यानेच ते कमी झाले. यू२३५ चे भंजन होते तेंव्हा त्यातून जे २-३ न्यूट्रॉन्स बाहेर पडतात त्यातले एक दोन त्यातच पुन्हा शोषले जातात आणि एकादा दुसराच बाहेर जातो. त्यामुळे २३५ एवढे वस्तुमान असलेल्या यू२३५ मधून जी नवी द्व्ये तयार होतात त्यांचे एकंदर वस्तुमान २३३-२३४ एवढे असते. त्यात होणारी घट देखील अर्धा पाऊण टक्के एवढीच असते. ६०-७० किलोमध्ये ती फक्त तीनशेचारशे ग्रॅम होईल. याचा अर्थ दहा हजार किलोग्रॅम इंधनाचे वजन एक वर्षभर विजेचे उत्पादन केल्यानंतरसुध्दा फक्त अर्धा किलोने कमी झाले असा होतो. रिअॅक्टरमध्ये नव्याने भरण्यासाठी तयार ठेवलेले इंधन आणि आपले कर्तव्य पार पाडल्यानंतर बाहेर काढलेले इंधन यांचे आकारमान किंवा वजन यात जाणवण्याजोगा फरक असत नाही.

मात्र त्यात दडलेले फिशन फ्रॅग्मेंट्स अतिशय किरणोत्सर्गी तर असतातच, त्यातून सतत ऊष्णतासुध्दा बाहेर पडत असते. तिचे प्रमाण सारखे कमी कमी होत असले तरी ती क्रिया दीर्घ काळ चालत राहते. रिअॅक्टरमध्ये भंजनक्रियेमुळे युरेनियममधून बाहेर पडणारी ऊर्जा त्या क्रियेलाच बंद पाडून थांबवता येते. पण फिशनफ्रॅर्मेंट्सच्या, किंबहुना जगातील कोणत्याच पदार्थाच्या किरणोत्सारी विघटनाला (रेडिओअॅक्टिव्ह डिके)ला थांबवण्याचा कोणताही उपाय नाही. त्यामुळे तापलेल्या वस्तूंना थंड करत राहणे एवढेच करता येते आणि केले जाते. फुकुशिमा येथे घडत असलेल्या घटनांमध्ये निघत असलेली ऊष्णता तेथील इंधनाच्या भंजनामधून निघत नसून त्यातील राखेमधील धगीतून बाहेर पडते आहे आणि तिला वाहून नेणारी यंत्रणा कोलमडल्यामुळे त्यातून वेगवेगळ्या अडचणी निर्माण होत आहेत.

ऱिअॅक्टरमधून बाहेर काढलेल्या स्पेंट फ्यूएलमध्ये सुध्दा भरपूर प्रमाणात भंजनक्षम द्रव्य शिल्लक असल्यामुळे त्याचा उपयोग भविष्यात कधी तरी होईल या आशेने ते सांभाळून ठेवले जात आहे. याशिवाय हे स्पेंटफ्यूएल अत्यधिक रेडिओअॅक्टिव्ह असल्यामुळे ते कच-यात टाकून देता येत नाही. चुकूनसुध्दा ते कोणाच्याही संपर्कात येऊ नये अशा सुरक्षित जागी ते ठेवले जाते. बहुतेक ठिकाणी त्यासाठी रिअॅक्टरच्या आवारातच वेगळी सुरक्षित अशी जागा करून ठेवतात. फुकुशिमा येथे तेथील स्पेंट फ्यूएल प्रत्यक्ष रिअॅक्टर बिल्डिंगमध्ये रिअॅक्टरच्या शेजारी असलेल्या पाण्याच्या टाकीमध्ये साठवून ठेवलेले आहे. असा प्रकारे तेथील रिअॅक्टर बिल्डिंगमध्ये एका भागात रिअॅक्टर आणि त्यातले प्रक्षुब्ध इंधन भरलेले आहे तर दुस-या भागात तुलनेने सौम्य असे वापरले गेले जुने इंधन एका पाण्याच्या टाकीत भरून ठेवलेले आहे. या दोघांनाही थंड करण्यासाठी पाण्याच्या अभिसरणाची वेगवेगळी व्यवस्था केलेली होती. पण तिच्यात झालेल्या बिघाडामुळे आजचे संकट ओढवले आहे.

......... उरलेला भाग पुढील लेखात