२६ एप्रिलची काळरात्र (भाग १)

२६ एप्रिल ची काळरात्र (भाग १):

एचबीओ वाहिनीने बनवलेल्या  'चेर्नोबील'  मिनिसिरीजने या मानवनिर्मित अपघाताची भीषणता मनाला भिडते. आपल्याला हे प्रखरतेने जाणवते कि १९८६ म्हणजे ३५ वर्षांपूर्वीची हि घटना असली तरी त्याच्या किरणोत्साराचे दुष्परिणाम ५०० हुन अधिक वर्षे टिकून रहाणारे आहेत. वेळेची हि मोठी फुटपट्टी वापरून विचार केला तर ३५ वर्ष हा तर नगण्य कालावधी आहे. या मालिकेने उत्सुकता चाळवल्याने याविषयी अधिक माहिती शोधायचा प्रयत्न केला. नक्की काय घडले होते? काय चुका झाल्या? त्याचे भयावह परिणाम काय झाले?  यासर्व प्रश्नांचा मागोवा घ्यायचा प्रयत्न केला. जगभरातील तज्ञांनी या अपघातावर अनेक तर्कवितर्क लावले आहेत. वेगवेगळ्या थिअरी मांडल्या आहेत. या अपघाताची नांदी अनेक मानवी चुकांचा परिपाक आहे. त्यामुळे जेवढे समजले आणि पटले ते आपल्या भाषेत आपल्या माणसांपर्यंत पोचवण्याचा हा प्रयत्न.  

ओसाड पडलेले प्रिप्यात शहर आणि मागे  दिसणारे अणुऊर्जा केंद्र (स्रोत: विकिमिडीया कॉमन्स)

वर्ष १९८६. सोव्हिएत  संघराज्यातील कीव्ह शहरापासून १०० किलोमीटर अंतरावर नव्याने वसवण्यात आलेले प्रिप्यात शहर. (कीव्ह म्हणजे आजच्या युक्रेन देशाची राजधानी.) आजच्या  भाषेत सांगायचे झाले तर सोव्हिएत युनियन शक्तिप्रदर्शनासाठी बनवत असलेल्या स्मार्ट शहरांपैकी एक.  १९७० साली या शहराचा पाय रचला गेला. जवळच उभ्या राहणाऱ्या आण्विक ऊर्जा केंद्राच्या कर्मचाऱ्यांसाठी संपूर्ण सोयीसुविधांयुक्त आदर्शवत शहर बनवण्याची योजना आखली गेली होती. १६० इमारतींमध्ये असणारी जवळ जवळ १३,००० घरकुले. ५००० मुले शिक्षण घेऊ शकतील अशा १५ प्राथमिक अन ५ माध्यमिक शाळा. एक ४०० खाटांचे  सुसज्ज इस्पितळ. २५ च्या वर मॉल्स, दुकाने, कॅफे. १० व्यायामशाळा, ३ तरणतलाव आणि ३५ क्रीडांगणे. एवढ्यावरून आपल्याला या आखीव रेखीव शहराची कल्पना येईल . १९८५ पर्यंत आण्विक ऊर्जा केंद्राच्या चार अणुभट्ट्या दिमाखात उभ्या राहिल्या होत्या. प्रिप्यात  पासून अगदी  ३-४ किलोमीटरवर नदीकाठी १००० मेगावॉट वीजनिर्मिती क्षमतेची एक एक अणुभट्टी होती. सर्व काही सुरळीत स्वप्नवत असताना २६ एप्रिल १९८६ ला रात्री एक वाजून तेवीस मिनिटांनी प्रिप्यात भूकंप झाल्यागत हादरले. लोकांना अणुऊर्जा केंद्राच्या दिशेने आगीचे लोळ दिसत होते. त्यांना कल्पना हि नव्हती कि नक्की काय आक्रीत घडलंय..

चेर्नोबील अणू ऊर्जा केंद्र    (स्रोत: विकिमिडीया कॉमन्स)

 

 

 अणुभट्टी काम कसे करते?

अगदी सरळ भाषेत वीजनिर्मितीची व्याख्या द्यायची झाली तर असं सांगता येईल कि नैसर्गिकरित्या उपलब्ध ऊर्जा वापरून जनित्रे फिरवली जातात आणि त्या गतिज ऊर्जेचे रूपांतर विजेमध्ये केले जाते. पवनचक्क्यांमध्ये हि जनित्रे पवन ऊर्जेने फिरवली जातात. औष्णिक ऊर्जा केंद्रात दगडी कोळसा जाळून  त्या उष्णतेने पाण्याची वाफ केली जाते आणि त्या वाफेने जनित्र फिरवतात. जलविद्युत केंद्रात वेगाने पडणारे पाणी जनित्र फिरवते. म्हणजे सगळ्याचा मूळ उद्देश हा एकच!  'जनित्र (टर्बाईन) फिरवणे'.

अणुऊर्जा केंद्रात हे काम अणूच्या केंद्रकीय विभाजनातून निर्माण होणारी उष्णता करते. हि उष्णता पाण्याची वाफ बनवायला वापरून त्या वाफेवर मोठी जनित्रे फिरवली जातात. युरेनियम २३५ हे रासायनिक दृष्ट्या अस्थिर मूलद्रव्य मुख्यत्वे यासाठी वापरले जाते. याच्या अणू गाभ्यात २३५ प्रोटॉन्स आणि तेवढेच न्यूट्रॉन्स  असतात. युरेनियम, प्लुटोनियम यांना किरणोत्सारी मूलद्रव्ये संबोधले जाते कारण त्यांच्या अस्थिर अणू मधून सतत किरणोत्साराच्या स्वरूपात ऊर्जा बाहेर पडत असते. अशा युरेनियम च्या अणूवर बाहेरून न्यूट्रॉन्स चा मारा केल्यास त्याच्या केंद्रकाचे विखंडन (फिजन) अथवा तुकडे होऊन लहान आकाराचे केंद्रक असलेली मूलद्रव्ये तयार होतात. यामध्ये प्रामुख्याने बेरियम-१४१ आणि क्रिप्टोन-९२ तसेच आयोडीन, सिझिअम , झेनॉन अशा ९२ ते १३५ च्या आसपास अणुभार असलेली मूलद्रव्ये  येतात. (हि मूलद्रव्ये सुद्धा किरणोत्सारी गटात मोडणारी आहेत.) युरेनियम केंद्रक विभाजनातून  २ ते ३ न्यूट्रॉन्स  सुद्धा बाहेर पडतात.  हे ३ न्यूट्रॉन्स आणखी तीन युरेनियम केंद्रकांना विखंडित करतात आणि त्या प्रत्येकातून ३ न्यूट्रॉन्स बाहेर पडतात, अशी हि अविरत साखळी सुरु होते. असा प्रत्येक अणू विभाजित होत असताना काही ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात 'वाया'(?) जाते. अणुभट्टीमधे हि उष्णता पाण्याची वाफ बनवायला उपयोगात येते. युरेनियम विखंडनाची हि साखळी सुरु झाली कि प्रत्येक केंद्रक विभाजित होऊन निर्माण होणारे न्यूट्रॉन्स पुढील केंद्रकाला आदळून आणखी न्यूट्रॉन्स उत्सर्जित करतात. असे असंख्य न्यूट्रॉन्स वाढत  राहिले तर प्रक्रिया नियंत्रणापलीकडे जाऊन प्रचंड मोठी उष्णता  स्फोटाच्या रूपाने बाहेर पडू शकते! अशी कल्पना करा कि दिवाळीत एक लवंगी फटाक्याला पेटवल्यावर त्याला जोडून ३ फटाके फुटतायत, ते तीन प्रत्येकी आणखी ३ फटाक्यांच्या वातीला जोडले आहेत. ते ९ प्रत्येकी ३ फटाक्यांना पेटवतायत... हे सर्व अतिशय कमी वेळात घडले  तर? म्हणून अणुभट्टीमधे हि अभिक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी बोरॉनचे गज बसवले जातात. बोरॉन हा न्यूट्रॉन्स शोषकाचे काम करतो. न्यूट्रॉन्स शोषून घेतल्याने त्यांचे नवीन केंद्रकांवर आदळण्याचे प्रमाण घटते आणि क्रिया नियंत्रणात येते. हे गज भट्टीमध्ये आत बाहेर सरकवण्याची सोय केलेली असते. जर हे गज कायम आतच राहिले तर सर्व न्यूट्रॉन्स शोषले जाऊन रिऍक्शन थांबेल त्यामुळे ते हवे तितके आत बाहेर करून केंद्रकीय विभाजनावर नियंत्रण ठेवता येते. थोडक्यात बोरॉन रॉड्स हे गाडीचे ब्रेक्स आहेत. आपण कमी जास्त ब्रेक दाबून वेगावर नियंत्रण आणतो तसाच हा प्रकार. 

जिथे ब्रेक्स आहेत तिथे गतिवर्धक (ऍक्सलरेटर) पण हवाच. वेग वाढीसाठी गाडीत गॅस पॅडल असते तसे इथे 'मॉडरेटर्स' असतात. प्रत्येक विखंडनातून बाहेर पडणाऱ्या न्यूट्रॉन्स चा वेग खूपच जास्त असतो. ते २०,००० किमी/सेकंद इतक्या वेगाने फिरत असतात. एवढ्या अफाट वेगात फिरण्यामुळे नवीन अणुकेंद्रकाला धडकण्याची  शक्यता कमी होते. त्यामुळे त्यांचा वेग कमी करण्यासाठी मॉडरेटर्स उपयोगी पडतात. भट्टीमध्ये पाणी अथवा ग्रॅफाइट हे काम बजावतात. हे मॉडरेटर्स पार करताना अथवा त्यांना आदळून न्यूट्रॉन्स चा वेग २ किमी/सेकंद  इतका कमी(!) होतो. यामुळे वाटेतील युरेनियमला भेदण्याची शक्यता खूपच वाढते. म्हणजेच रिऍक्शन वाढून जास्त उष्णता निर्माण होऊ लागते. 

अणुभट्टीमधे अणू इंधन म्हणजेच युरेनियम जाळून (हे लौकिकार्थाने जाळणे नाही पण समजायला सोपे जावे म्हणून हा शब्दप्रयोग केला आहे ) प्रचंड उष्णता तयार होते त्यामुळे तीन गोष्टी भट्टीमध्ये असणे अनिवार्य आहे. 

१. शीतक (कुलण्ट): यासाठी मुख्यत्वे पाणी वापरतात.

२.  शोषक (न्यूट्रॉन ऍबसॉरबर):  बोरॉन चे आतबाहेर होणारे गज अथवा काम्बी.

३. नियंत्रक (मॉडरेटर):  यासाठी सुद्धा पाणी अथवा ग्रॅफाइट वापरले जाते.

 

आरबीएमके अणुभट्टीची रचना (स्रोत: विकिमिडीया कॉमन्स)

 

सदोष आर बी एम के रिऍक्टर्स :

व्ही. एल. लेनिन  न्यूक्लिअर पावर प्लांट असे नाव असलेले हे अणू ऊर्जा केंद्र आज त्याच्या जवळील चेर्नोबील शहराच्या नावानेच परिचित झाले आहे. १९७० पासून १९८३ पर्यंत चार आरबीएमके प्रकारच्या भट्ट्या कार्यान्वित झाल्या होत्या. आणखी पाचवी आणि सहावी भट्टी उभारण्याचा मानस होता. हे  आरबीएमके तंत्र सोव्हिएत रशियाने स्वतः  विकसित केलेले होते. आजच्या काळात संपूर्ण जगात ४०० हून  अधिक अणुभट्ट्या असून रशिया व्यतिरिक्त कुठेही आरबीएमके  प्रकारच्या अणुभट्ट्या वापरात नाहीत. या अणुभट्टीच्या तंत्रज्ञानात काही महत्वाच्या त्रुटी होत्या. रशियामध्ये चालू असलेल्या १० भट्ट्या या सुधारित आवृत्त्या असूनही काही मुख्य उणीवा भरून काढणे अशक्य आहे. तरीही आजवर सुरक्षेच्या दृष्टीने अनेक उपाययोजना केल्या गेल्या आहेत.  

 सगळ्या अणुभट्ट्यांमध्ये आणि आर बी एम के मध्ये फरक काय आहे? तर साधारणतः अणुभट्टीत शीतक (कुलण्ट)  आणि नियंत्रक (मॉडरेटर)  हे दोन्ही काम पाणी करते . अशा भट्ट्यांमध्ये अपघाताने पाण्याचा पुरवठा खंडित झाला तर काय होईल? शीतक नसल्याने भट्टीचे तापमान आधी  वाढेल, जे पाणी भट्टीत आहे त्याची वाफ होईल. या वाफेने  व्हॉइड (पोकळी /वाफेचे बुडबुडे) निर्माण होईल.  वाफेची घनता पाण्यापेक्षा कमी असते हे आपल्याला माहित आहेच. पाणी मॉडरेटर चे काम सुद्धा  करत असल्याने पाण्याच्या अनुपस्थितीत न्यूट्रॉन्स तीव्र वेगाने फिरत राहतील आणि अणुकेंद्रकावर आदळणे कमी होईल. परिणामी उष्णता निर्मिती प्रक्रिया मंदावेल. यालाच शास्त्रीय भाषेत सांगायचे झाल्यास असे म्हणूया  कि पाणी कमी, वाफ जास्त अशी स्थिती निर्माण झाल्यावर  'पोकळी गुणांक' नकारात्मक  होईल (निगेटिव्ह व्हॉइड कोएफिशियंट) आणि परिणामी अभिक्रिया घटेल. म्हणजे 'वाफ जास्त तर अभिक्रिया कमी' असा हिशोब होतो.  बोरॉनचे गज उरलेले न्यूट्रॉन्स शोषून घेतील आणि भट्टीमधील साखळी अभिक्रिया पुढे वाढणे अशक्य होईल. म्हणजे थोडक्यात भट्टी बंद होण्याकडे वाटचाल सुरु होईल. 

 आर बी एम के ची  रचना वेगळी होती. इथे पाणी फक्त शीतकाचे (कुलण्ट) काम करत होते . मॉडरेटर (नियंत्रक)हि जबाबदारी ग्रॅफाइटच्या विटांनी बनलेल्या गाभ्याची होती. या भरीव गाभ्यात उभ्या असलेल्या झिर्कोनियम नळकांड्यांमध्ये युरेनियम इंधन म्हणून भरलेले होते. प्रत्येक नळकांडे थंड राहण्यासाठी  वाहत्या पाण्याने वेढलेले होते . आत बाहेर होणारे २०० पेक्षा जास्त बोरॉन गज गाभ्यात इंधन नळकांड्यांना समांतर राहून शोषकाचे काम करत होते. पूर्ण क्षमतेने काम करणारी भट्टी १००० मेगाव्हॉट वीजनिमिर्ती करण्यास समर्थ होती. आता मगाशी सांगितलेली परिस्थिती घेऊ. जर पाण्याचा पुरवठा थांबला तर भट्टीचे तापमान वाढू लागेल त्याने उरलेल्या पाण्याची वाफ होईल. पण इथे मागे सांगिलेली 'शीतक गायब तर नियंत्रकही गायब' हि स्थिती नाहीये. इथे शीतक गायब पण नियंत्रक उपस्थित' आहे. कारण ग्रॅफाईटचा गाभा अजूनही न्यूट्रॉन्सचा वेग कमी करून अभिक्रिया वाढवतोय. जास्त अणू भंजनातून जास्त उष्णता तयार होते आहे आणि उरलेल्या पाण्याची अधिकाधिक वाफ बनतेय. या भट्टीत  पाणी कमी, वाफ जास्त अशी स्थिती निर्माण झाल्यावर  'पोकळी गुणांक' सकारात्मकतेकडे झुकतो. हि या भट्टीची सर्वात मोठी त्रुटी!!  'सकारात्मक पोकळी गुणांक' अर्थात 'पॉसिटीव्ह व्हॉइड कोएफिशियंट'. म्हणजे वाफ जास्त तर अभिक्रिया पण जास्त. जगभरातील सर्व भट्ट्यांमध्ये 'निगेटिव्ह व्हॉइड कोएफिशियंट' तयार होतो मात्र इथे चित्र उलटे होते. साध्या सोप्या भाषेत सांगायचे झाले तर  बोरॉन गज नसतील तर 'पॉसिटीव्ह व्हॉइड कोएफिशियंट' मुळे साखळी अभिक्रिया आणि उष्णता नियंत्रणाबाहेर जाऊ शकते.

आर बी एम के भट्ट्या बांधताना खर्चावर आळा घालण्यासाठी त्याभोवती सुरक्षा कवचही उभारले गेले नव्हते. साधारणतः अणुभट्टी म्हटले कि गोल घुमटाकार स्तुपासारखी वास्तू डोळ्यासमोर येते. हे घुमटाकार सुरक्षा कवच भट्टीला जास्त सुरक्षित बनवते. याची भक्कम भिंत  ३ ते ५ फूट जाड काँक्रीट आणि स्टीलने बनलेली असते. आतमधील भट्टीला अपघात झाल्यास उष्णता, दबाव आणि किरणोत्सार रोखून धरायला हे कवच कामी येते.  

चेर्नोबील दुर्घटना घडली ती भट्टी क्रमांक ४ ची सुरक्षा चाचणी घेताना! सदर भट्टी १९८३ पासून कार्यान्वित झाली होती. भट्टी पूर्ण क्षमतेने व्यवस्थित चालत असताना  विद्युत पम्प पाणी फिरवून तापमान आटोक्यात ठेवण्याचे काम करत असत. हेच पाणी वाफ होऊन जनित्रे फिरवण्याचे काम करत होते. पण एखादेवेळी  विद्युतपुरवठा बंद झाल्यास पाण्याचा पुरवठा ठप्प होऊन ना कुलिंग होणार ना वाफ बनणार! परिणामतः जनित्रे हळू हळू फिरायची  थांबून वीजनिर्मिती खंडित होणार. म्हणून हे पम्प डिझेलवर चालवून पाणी सतत चालू ठेवावे लागणार होते. मात्र  डिझेल पम्प कार्यान्वित व्हायला काही मिनिटांचा विलंब लागत होता.  अशा तातडीच्या वेळी एखाद दोन मिनिटांसाठी विजेचा दुसरा स्रोत होता भट्टीने चालणारी जनित्रे. परंतु ती सुद्धा थांबत आल्याने मिनिटभरापुरता वीज त्यातून मिळू शकेल का याची चाचणी घेणे गरजेचे होते. हि सुरक्षा चाचणी पहिलीच नसून याआधीही घेण्यात आली होती पण त्यावेळी जनित्रांमधून पुरेश्या दबावाने वीज मिळू शकली नव्हती म्हणून पुन्हा दबाव नियंत्रित करून एकदा चाचणी घ्यायचे ठरले. त्यानुसार २५ एप्रिल ला दुपारी रिऍक्टर ची औष्णिक शक्ती (पावर) ३२०० मेगाव्हॉट वरून  घटवून १६०० वर  स्थिर ठेवली गेली पण यावेळी कीव्ह मधील विद्युत पारेषण यंत्रणेकडून तांत्रिक अडचणीमुळे परवानगी मिळायला विलंब होऊ लागला. दहा तासांच्या विलंबाने शेवटी परवानगी मिळाली मात्र तोपर्यंत कर्मचाऱ्यांची शिफ्ट बदलली होती. रात्रीचे कर्मचारी कामावर रुजू झाले.  मात्र त्यांनी याआधी हि चाचणी पार पाडली नव्हती. मुख्य अभियंते डिएटलॉव्ह झालेल्या उशिरामुळे चिडलेले आणि अस्वस्थ होते. चाचणी आता नाही झाली तर पुन्हा सर्व गोष्टी जुळून यायला वेळ लागणार होता. अणुभट्टीची शक्ती घटवून चाचणी करणे आणि पावर पुन्हा पूर्णपणे वाढवणे हे वेळखाऊ आणि संयमाचे काम होते. त्यामुळे चाचणी आणखी लांबवणे हे त्यांच्या कार्यक्षमतेवर प्रश्नचिन्ह  उभे करणारे होते. आता त्यांनी सर्व सूत्रे आपल्या हातात घेऊन चाचणी सुरु करण्याचा हुकूम सोडला ..  

 (क्रमशः)

आपला मित्र 

विक्रांत