अणूऊर्जेपासून विजेची निर्मिती - भाग ४

एका पातेल्यात नळाचे पाणी घेऊन शेगडीवर तापवायला ठेवले की ते गरम होत जाते. त्या पाण्याचे तपमान वाढत वाढत सुमारे १०० अंश सेल्सियसच्या जवळ (पाण्याच्या उत्कलनबिंदू एवढे) पोचले की ते द्रवरूप पाणी उकळायला लागते आणि त्याचे रूपांतर झपाट्याने वायूरूप वाफेत होऊ लागते. त्यानंतर पाण्याचे तपमान वाढणे थांबून ते उत्कलनबिंदूपाशी थबकून राहते आणि पाण्याची वाफ होऊन ती हवेमध्ये पसरत जाते. प्रेशर कूकरच्या हवाबंद पात्रातून या वाफेला बाहेर पडण्याचा मार्ग मिळत नसल्यामुळे ती आतल्या आत कोंडली जाते आणि तिचा दाब वाढत जातो. दाब वाढल्यामुळे पाण्याच्या उत्कलनबिंदूत वाढ होते आणि पाण्याचे तपमान शंभरावर (सुमारे १२० अंशाकडे) जाते. जास्त तपमान आणि दाब यामुळे त्या पाण्याला डाळ, तांदूळ वगैरेंच्या दाण्यांच्या आत शिरायला मदत मिळते आणि अन्न लवकर शिजते. वाफेचा दाब वातावरणातील हवेच्या सुमारे दुप्पट एवढा झाला तर त्या दबावामुळे कूकरची शिटी वर उचलली जाते आणि त्यात तयार झालेल्या फटीतून थोडी वाफ बाहेर पडते. त्यामुळे आतला दाब कमी होतो. तो कमी झाला की स्वतःच्या वजनामुळे शिटी खाली बसते. शेगडीच्या आंचेमुळे त्यानंतर नव्याने निर्माण झालेल्या वाफेचा दाब पुन्हा वाढला की शिटीद्वारे तो कमी केला जातो. अशा प्रकारे कूकरमधील वाफेच्या दाबावर नियंत्रण ठेवले जाते.

औष्णिक विद्युत केंद्रात (थर्मल पॉवर स्टेशनमध्ये) एकाद्या हॉलएवढ्या मोठ्या आकाराची भट्टी (फर्नेस) असते. दिवसाला कित्येक वॅगन कोळसा किंवा कित्येक टँकर्स तेल जाळून टाकणारी भयंकर आग त्या फर्नेसमध्ये सतत जळत असते. त्या प्रखर अग्नीच्या ज्वाळा बॉयलरमधील पाण्याची वाफ बनवतात आणि त्या वाफेला बंदिस्त जागेत कोंडल्यामुळे तिचा दाब हवेच्या दाबाच्या शंभरपटीच्या आसपास इतका होतो. मोठमोठ्या नळांतून (पाइपातून) वहात ही वाफ स्टीम टर्बाईन नावाच्या यंत्राकडे जाते. या यंत्रामध्ये एकमेकांना जोडलेली अनेक चक्रे असतात आणि त्या प्रत्येक चक्राला कडेने अनेक पाती (व्हेन्स) बसवलेली असतात. उच्च दाबाची सामर्थ्यशाली वाफ (हाय प्रेशर स्टीम) सुसाट वेगाने टर्बाईनमध्ये घुसते आणि तिच्या मार्गात आडव्या येणा-या पात्यांना बाजूला ढकलत पुढे जात राहते. वाफेने केलेल्या या प्रहाराने त्या पात्यांना जोडलेली टर्बाईनची चक्रे वेगाने फिरतात. टर्बाईनच्या दांड्याला (शाफ्टला) जनरेटर जोडलेला असतो. त्यात वीजेची निर्मिती होते. सायकलच्या चाकाला जोडलेल्या डायनॅमोमध्ये कशी वीज तयार होते हे ग्रामीण भागातील लोकांनी पाहिले असेल, तसेच मोटार किंवा स्कूटरच्या इंजिनाला जोडलेल्या यंत्रातून वीज तयार होऊन बॅटरीला चार्ज करत असते हे बहुतेकांना ठाऊक असते. पॉवर स्टेशनमधील जनरेटर याच तत्वावर चालतो पण त्याची क्षमता काही लाख किंवा कोटीपटीने जास्त असते.

टर्बाईनची चक्रे फिरवून झाल्यानंतर मोकळी सुटलेली वाफ कंडेन्सर नावाच्या अवाढव्य उपकरणात जाते. याचा आकारही मोठ्या खोलीसारखा असतो. पण त्यात रिकामी जागा नसते. हजारो लहान लहान नळ्यांच्या जाळ्यांनी त्यातील सर्व जागा व्यापलेली असते. नदी, तलाव किंवा समुद्रातले थंड पाणी या नळ्यांमध्ये खेळत असते. या नळ्यांना स्पर्श करताच वाफेचे पुन्हा पाण्यात रूपांतर (कंडेन्सेशन) होते आणि ते पाणी कंडेन्सरच्या तळाशी साठत जाते. पंपांच्या सहाय्याने ते पाणी उपसून पुन्हा बॉयलरकडे पाठवले जाते. याप्रमाणे पाण्याचे रूपांतर वाफेत आणि वाफेचे रूपांतर पुन्हा पाण्यात करण्याचे चक्र अव्याहतपणे चालत राहते. मात्र हे करतांना ते जल (पाणी) भट्टीमध्ये जळत असलेल्या अग्नीकडून ऊर्जा घेते आणि जनरेटरमध्ये त्या ऊर्जेचे रूपांतर विद्युतशक्तीमध्ये करते. तारांमार्फत ही वीज गावोगावी आणि घरोघरी पोचवली जाते.

अणूपासून प्रचंड ऊर्जा मिळवणे साध्य झाले आणि ही ऊर्जा आपल्याला ऊष्णतेच्या रूपामध्ये कशा प्रकारे मिळू शकते याचे आकलन झाल्यानंतर तिचे रूपांतर विजेत करण्यासाठी वरील पारंपरिक मार्गाचा अवलंब करणे साहजीकच होते. ऊष्णता मिळवण्यासाठी कोळसा किंवा तेलासारख्या इंधनाच्या ज्वलनाऐवजी अणूऊर्जेचा उपयोग करणे एवढा बदल केला की झाले. त्यामुळे भट्टी (फर्नेस) आणि बॉयलर यांच्याऐवजी अणूभट्टी (रिअॅक्टर)ची योजना केली गेली. पण या दोघांमध्ये काही मूलभूत फरक आहेत. ते जाणून घेणे आवश्यक आहे. पारंपरिक इंधने भट्टीत जळून नाहीशी होतात, त्यांच्या ज्वलनातून निघालेला धूर धुराड्यांमधून वातावरणात सोडला जातो आणि उरलेली राख भट्टीच्या खाली जमत जाते. या दोन्ही गोष्टींची योग्य प्रकारे विल्हेवाट लावण्यासाठी सविस्तर व्यवस्था करावी लागते. तसेच भट्टीत घालण्यासाठी इंधनाचा आणि त्याच्या ज्वलनासाठी आवश्यक असा भरपूर हवेचा अखंड पुरवठा करावा लागतो. अणूशक्तीचे इंधन जळून नष्ट होत नाही, पण खूप काळ पुरेल एवढा त्याचा साठा सुरुवातीलाच रिअॅक्टरमध्ये करून ठेवावा लागतो. नवे इंधन गरजेनुसार पुरवावे लागत असले तरी त्याची सर्व यंत्रणा मात्र पहिल्यापासून सुसज्ज ठेवावी लागतेच. पण इंधन वेगळ्या प्रकारचे असल्यामुळे ती यंत्रसामुग्री सर्वस्वी वेगळी असते.

अणूशक्तीतून ऊष्णता निर्माण करण्यासाठी जे रिअॅक्टर आजकाल उपयोगात येत आहेत त्यातील प्रमुख प्रकार खालीलप्रमाणे आहेत.
१. बॉइलिंग वॉटर (बीडब्ल्यूआर)- या रिअॅक्टरमध्येच पाण्याची वाफ होते आणि ती टर्बाईनला पुरवली जाते
२. प्रेशराइज्ड वॉटर (पीडब्ल्यूआर)- या रिअॅक्टरमध्ये पाणी तापते, पण त्याचा दाब इतका जास्त ठेवलेला असतो की ते अतीशय गरम झालेले पाणी द्रवरूपातच रिअॅक्टरमधून बाहेर पडते. स्टीम जनरेटर नावाच्या वेगळ्या उपकरणात या ऊष्ण पाण्यापासून वाफ तयार केली जाते.
३. प्रेशराइज्ड हेवी वॉटर (पीएचडब्ल्यूआर) - वरील प्रकारेच, पण यात जड पाण्याचा उपयोग केला जातो.
४. गॅस कूल्ड (जीसीआर)- यात निर्माण झालेली ऊष्णता आधी कार्बन डायऑक्साई़ड वायू ग्रहण करतो आणि नंतर तिचा उपयोग वाफ बनवण्यासाठी केला जातो.

. . . . . . . . . . . . (क्रमशः)