পারমাণবিক বিদ্যুত কি? কিভাবে উৎপন্ন হয়?

বাংলাদেশ পারমাণবিক বিদ্যুত উৎপাদনের পথে এগিয়ে যাচ্ছে, আপনি কি জানেন?

জি, পাবনা জেলার রুপপুরে হার্ডিঞ্জ ব্রিজের খুব কাছেই পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্র নির্মাণের কাজ চলছে। আমাদের দেশে পারমাণবিক বিদ্যুত উৎপাদিত হবে- এটা উচ্চাভিলাষী একটি প্রকল্প এবং আমাদের জন্য গর্বেরও বিষয়।

কিন্তু আপনি কি জানেন এই পারমাণবিক বিদ্যুত আসলে কি এবং কিভাবে উৎপাদন করা হয়? এটাতো জানা উচিত!!

অনেকেই হয়তো জানেন, কিন্তু যারা জানেন না তাদের জন্য আমার আজকের আয়োজন।

লেখাটি Non-technical person দের জন্য খুবই সহজ ভাষায় লিখেছি যাতে তারা ভালো ভাবে বুঝতে পারেন, মনে রাখতে পারেন এবং বৃদ্ধ বয়সে তাদের নাতি পুতিদেরকেও যেন বুঝাতে পারেন!

চলুন শুরু করা যাক…

পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্র নির্মাণ আর পারমাণবিক বোমা তৈরির মধ্যে আসলে প্রযুক্তিগত তেমন কোন পার্থক্যই নেই! বিদ্যুত কেন্দ্রটি আকাশে তুলে ছুড়ে মারা যায়না… এটুকুই পার্থক্য!

পারমাণবিক বিদ্যুত উৎপাদন কেন্দ্রের মূল কাজ হলো হলো-

১-ফিউশন প্রক্রিয়ায় তাপ উৎপন্ন করা।

২- সেই তাপ দিয়ে পানি গরম করে বাষ্প তৈরি করা।
৩- সেই বাষ্প দিয়ে জেনারেটরের সাথে যুক্ত টারবাইন বা পাখা ঘুরানো।

৪- পাখা ঘুরলে জেনারেটর ঘুরবে এবং বিদ্যুত উৎপন্ন হবে।

আচ্ছা, মূল আলোচনার আগে কয়েকটি ছোট্ট বিষয় জেনে নেয়া দরকার, তাহলে বুঝতে খুব সহজ হবে –

★ পরমাণু (Atom):

যে কোন বস্তুর একটি ক্ষুদ্র কণা, যার ভিতর থাকে তিনটি অতিক্ষুদ্র কণা- ইলেকট্রন (নেগেটিভ চার্জ), প্রোটন (পজিটিভ চার্জ) এবং নিউটন (নিরপেক্ষ)

★ ফিশন (Fission)ঃ একটি চার্জ বিহীন নিরপেক্ষ কণা যখন ইউরেনিয়াম অথবা প্লুটোনিয়ামের একটি অণুকে আঘাত করে তখন অণুটি ভেঙে দুটি অণু তৈরি হয় এবং তাপ উৎপন্ন হয়।

এই প্রক্রিয়াটি অনবরত চলতে থাকে এবং প্রচুর তাপ উৎপন্ন হতে থাকে। এই প্রক্রিয়াটি ই ফিশন। আসলে এই ফিশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমেই চেইন রিয়্যাকশন ঘটে। পারমাণবিক বোমা মূলত এই ফিশন এবং চেইন রিয়্যাকশনের ফলাফল মাত্র!

★ চেইন রিয়্যাকশন (Chain reaction): একটি উদাহরণ দেই- কয়েক হাজার ম্যাচের কাঠি এক সাথে বেঁধে একটিতে আগুন ধরিয়ে দিলে একটার পর একটা জ্বলে উঠবে এবং কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই বিশাল একটি আগুনের কুন্ডলীর সৃষ্টি হবে- এটা এক ধরনের চেইন রিয়্যাকশন। অর্থাৎ চেইন বা শিকলের মতো একটার পর একটাতে ফিউশন ঘটতে থাকে এবং প্রচুর তাপ উৎপন্ন হতে থাকে।

পারমাণবিক বিদ্যুত উৎপাদনের জ্বালানি হলো ইউরেনিয়াম ও প্লুটোনিয়াম। এই ইউরেনিয়াম এবং প্লুটোনিয়াম পদার্থ গুলো খনিতে পাওয়া যায়।

পাথর বা কয়লার টুকরোর সাথে লেগে থাকে এবং সেগুলোকে আলাদা করতে হয়। (ছবি-১) ঠিক সোনা রুপা বা অন্যান্য ধাতু যেভাবে সংগ্রহ করা হয়।

কিন্তু ইউরেনিয়াম ও প্লুটোনিয়াম পদার্থ গুলো উচ্চ মাত্রায় রেডিও একটিভ (তেজস্ক্রিয়) পদার্থ। অর্থাৎ সব সময় এগুলো থেকে অত্যান্ত তীক্ষ্ণ ও ক্ষতিকর আলো বের হতে থাকে যা খালি চোখে দেখা যায়না। এবং এক্সরে রশ্মির মতো প্রায় সব কিছুই ভেদ করে চলে যেতে পারে।

মানবদেহ এগুলোর সরাসরি সংস্পর্শে দীর্ঘ সময় থাকলে তেজস্ক্রিয়তার কারণে তার ক্যান্সার সহ নানান জটিলতা দেখা দিতে পারে।

পৃথিবীতে সবচেয়ে বেশি ইউরেনিয়াম পাওয়া যায় কাজাখস্তানে, পৃথিবীর মোট উৎপাদনের প্রায় 40%। তারপর আছে কানাডা, দঃ আফ্রিকা, নামিবিয়া, অস্ট্রেলিয়া, মালাবি, নাইজার, রাশিয়া, যুক্তরাষ্ট্র, উজবেকিস্থান, চীন, ইরান, রাশিয়া, পাকিস্তান সহ আরো কয়েকটি দেশ।

এগুলো শুধু খনি থেকে পেলেই ব্যবহার করা যায়না! এগুলো খনি থেকে উত্তোলন করা থেকে শুরু করে বিশুদ্ধকরণ পর্যন্ত অত্যান্ত উচ্চ মানের প্রযুক্তিগত জ্ঞান ও যন্ত্রপাতির প্রয়োজন হয় যা পৃথিবীর অল্প কয়েকটি দেশের কাছেই আছে।

এই পদার্থ দুটি বিশুদ্ধকরণ, মানে খনি থেকে তুলে অন্যান্য পদার্থ থেকে আলাদা করা, যেমন এক ট্রাক পাথর প্রক্রিয়াজাত করে ৫০ গ্রাম ইউরেনিয়াম (U) বা প্লুটোনিয়াম (P) পাওয়া গেল। তখন এগুলোকে বলা হয় U235 এবং P239। এই দুটিই পারমাণবিক জ্বালানি।

আর যে দেশের এই বিশুদ্ধকরণ করার ক্ষমতা আছে সহজ কথায় তাদেরই পারমাণবিক বোমা বানানোর ক্ষমতাও আছে!

ইরানের আছে নিজস্ব ইউরেনিয়াম, বিশুদ্ধকরার ক্ষমতা এবং পারমাণবিক প্লান্ট…. আর আমেরিকার দুশ্চিন্তা এখানেই, আমেরিকা ভাবে সব কিছুই যেহেতু ইরানের আছে তাহলে ব্যাটারা নিশ্চয়ই বোমাও বানাবে! এটাই আমেরিকা – ইরানের বর্তমান সংঘাতের মূল কারণ।

পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্রের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অংশ হলো রিয়্যাক্টর (Reactor)। রিয়্যাক্টেরটি সাধারণত মাটির কয়েকশত ফুট গভীর থেকে প্রায় ৬ ফুট পুরো বা মোটা শক্তিশালী কংক্রিটের দেওয়ালের ভিতরে মোটা স্টিলের পাত স্থাপন করে গম্বুজ আকৃতিতে নির্মাণ করা হয় যাতে তেজস্ক্রিয় বিকিরণ চারদিকে ছড়াতে না পারে এবং দূর্ঘটনা হলে ক্ষয়ক্ষতি যেন কম হয়। রিয়্যাক্টরের ভিতরে সব সময় পানি পূর্ণ রাখা হয়।

রিয়্যাক্টরের ভিতরে স্থাপিত ফুয়েল রড ও কন্ট্রোল রডের ইউনিট টিকে বলা হয় কোর (Core)। মানুষের দেহে হৃৎপিণ্ড (Heart) যেমন, তেমনি এই কোর হলো এই বিদ্যুত কেন্দ্রের হৃৎপিণ্ড।
এই কোর টি আসলে একটি পারমাণবিক বোমা।

U235 বা P239 জ্বালানি গুলোকে সিরামিকের ছোট ছোট সিলিন্ডার আকার দিয়ে নির্ধারিত মাপে টুকরো করা হয়।

এগুলো একেকটি আকারে এক ইঞ্চিরও কম হয় এবং প্রায় দুই সেন্টিমিটার ব্যাসের হয়। একটি পেন্সিল ব্যাটরিকে সমান তিন টুকরো করলে যেমন দেখায়। (ছবি-২)

এই জ্বালানি টুকরো গুলোকে চিকন ধাতব পাইপের ভিতরে একটা একটা করে ঢুকিয়ে দুই মুখ বন্ধ করা হয়। এই জ্বালানি ভর্তি পাইপ গুলোকে বলা হয় ফুয়েল রড। এরকম কমবেশি ২০০ টি ফুয়েল রড বান্ডিল আকারে সাজিয়ে রিয়েক্টরের (কোরে) ভিতরে স্থাপন করা হয়। (ফুয়েল রডের ছবি-৩)

বিদ্যুত কেন্দ্র তথা রিয়্যাক্টরের আকার ও ধারণক্ষমতা অনুযায়ী এরকম কয়েক’শ থেকে এক হাজার বান্ডিল একসাথে সাজিয়ে তাতে ফিশন এবং চেইন রিয়্যাকশন ঘটানো হয়।

★ এবার উৎপাদন কাজ শুরু করলাম-

ফুয়েল রড সাজানো হয়ে গেলে অবশ্যই পুরো কোর টি পানি দিয়ে পূর্ণ করে রাখতে হয়। এই পানি সাধারণ পানি নয়, এগুলোকে বলা হয় ভারি পানি (Heavy water) বা ডিওটেরিয়াম, এর সংকেত D2O, ভারি পানি 101.4 °C তাপমাত্রায় ফুটে।

এই পানি এখানে দুটি কাজ করে-
১) রিয়্যাক্টর ঠান্ডা রাখে এবং
২) ফিশনের গতি কমায়।

ফিশন এবং চেইন রিয়্যাশন সম্পূর্ণ বন্ধ করতে কোরের ভিতরে কন্ট্রোল রড প্রবেশ করানো হয়। কন্ট্রোল রড হিসেবে সাধারণত বোরন, সিলভার ইত্যাদি ধাতব রড ব্যবহার করা হয়।

এগুলো থেকে অধিক নিউট্রন (নিরপেক্ষ চার্জ) কণা নির্গত হয়ে পুরো রাসায়নিক বিক্রিয়াটি অর্থাৎ ফিশন প্রক্রিয়া বন্ধ করে দেয়।

বিষয়টি এভাবে বুঝা যেতে পারে- একটি কোমল পানির বোতলের ভিতরে ফিশন প্রক্রিয়া চলছে এখন মুখের ছোট্ট ছিদ্র দিয়ে একটি স্ট্র বা নল ঢুকানো হলো। এই স্ট্র বা নলটিই কন্ট্রোল রড। অর্থাৎ কন্ট্রোল রড হলো পারমাণবিক রিয়্যাক্টরের মেইন স্যুইচ!

★বিদ্যুত উৎপাদন শুরুঃ

পূর্বেই বলেছি যে ফিশন বা চেইন রিয়্যাকশন শুরু হলে রিয়্যাক্টরের ভিতরে (কোর অংশে) প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়।

যেহেতু ভারি পানি দিয়ে কোর টিউবটি বা প্রেসার ভ্যাসেলটি ভর্তি থাকে তাই এই পানি অনেক উচ্চ তাপে গরম হয় এবং একটি ধাতব পাইপ যার দুই মুখ বন্ধ থাকে সেটা এই প্রেসার ভ্যাসেল-এর সাথে যুক্ত থাকে।

এই পাইপটি রিয়্যাক্টরের ভিতরে আরেকটি পানি ভর্তি বিশাল পাত্রের ভিতরে প্রবেশ করানো থাকে। ফলে প্রেসার ভ্যাসেলের প্রচন্ড গরম পানির পাইপের তাপে এই পানিও ফুটতে থাকে এবং প্রচুর বাষ্প তৈরি হয়। (রান্নার প্রসার কুকারের বিষয় টি কল্পনা করুন) এই বাস্পের চাপ আবার একটি পাইপের মাধ্যমে জেনারেটরের টারবাইন বা পাখায় গিয়ে চাপ সৃষ্টি করে প্রচন্ড গতিতে জেনারেটরকে ঘুরাতে থাকে এবং জেনারেটর বিদ্যুত উৎপন্ন করতে থাকে।

এই বিদ্যুত গিয়ে যুক্ত হয় জাতীয় গ্রিডে।
(ব্লক ডায়াগ্রাম দেখুন)

টারবাইনের নিচে বাষ্প থেকে তৈরি হওয়া পানিকে একটি কনডেন্সারে ঠান্ডা করে আবার কাজে ফিরিয়ে নেওয়া হয় এবং তখনো রয়ে যাওয়া বাষ্পকে একটি কুলিং টাওয়ারের ভিতরে ফেলে ঠান্ডা করা হয় কিন্তু একটি বড় অংশ বাষ্প আকারে উড়ে যায়। তাই পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্রের কুলিং টাওয়ারের উপর সব সময়ই বিশাল আকারের বাষ্প কুন্ডলী উড়তে দেখা যায়।

বিদ্যুত উৎপাদন কেন্দ্রের ক্ষমতানুযায়ী কুলিং টাওয়ারের সংখ্যা কমবেশি হয়ে থাকে।
এই ধরণের বিদ্যুত কেন্দ্রের জন্য সারা বছর প্রচুর পরিমাণে পানি প্রয়োজন হয়, ফলে পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্র গুলো কোন বড় জলাশয়ের তীর ঘেঁষে নির্মাণ করা হয়।

★পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্রের সুবিধাঃ

১) একবার সফলভাবে স্থাপন করলে যুগের পর যুগ নিরবিচ্ছিন্নভাবে বিদ্যুত উৎপাদন করা যায়।
২) চালুর পর রক্ষণাবেক্ষণ খরচ অন্যান্য বিদ্যুত উৎপাদন কেন্দ্রের চেয়ে অনেক কম।
৩) কোন প্রকার ধোঁয়া (Smoke) বা গ্যাস উৎপন্ন হয়না, ফলে পরিবেশের কোন ক্ষতি করেনা।
৪) অন্যান্য বিদ্যুত উৎপাদন কেন্দ্রের চেয়ে অনেক কম খরচে বেশি পরিমাণ বিদ্যুত উৎপাদন করা যায়।

এক কেজি ইউরেনিয়াম(U235) জ্বালানি থেকে যে পরিমাণ তাপ উৎপন্ন কর যায় তা পেতে ৩০০০ টন উন্নত মানের কয়লা প্রয়োজন হবে (1 kg= 3000000 kg)

★ অসুবিধাঃ

১) অনেক বেশি আর্থিক বিনিয়োগ এবং অত্যান্ত উচ্চ প্রযুক্তিমান সম্পন্ন জনবলের (Technology know how person) প্রয়োজন হয়।

২) পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্রের সবচেয়ে বড় অসুবিধা হলো- রিয়্যাক্টরে কোন ত্রুটি দেখা দিলে বা বিস্ফোরণ ঘটলে পারমাণবিক বোমার মতোই ক্ষতি সাধন করতে পারে।

৩) বিস্ফোরণের হলে চারদিকে কয়েক কিলোমিটার এমন কি কয়েক’শ কিলোমিটার পর্যন্ত এর তেজস্ক্রিয়তা ছড়িয়ে পড়তে পারে। (১৯৮৬ সালে ইউক্রেনের চেরনোবিল কেন্দ্রে এবং ২০১১ সালে জাপানের ফুকোশিমা কেন্দ্রে বিস্ফোরণ ঘটে পুরো প্রকল্প ধ্বংস হয়ে যায়)

৪) একবার ত্রুটি দেখা দিলে/ বিস্ফোরণ ঘটলে আর মেরামত করা সম্ভব হয়না।

৫) বিস্ফোরণ ঘটলে পরিবেশ ও মানবজীবনের জন্য ভয়াবহ হুমকি হয়ে দাড়ায়। বিস্ফোরণের পর থেকে চেরনোবিল এলাকা এখনো প্রায় জনমানবহীন।

৬) পারমাণবিক বর্জ্র ধ্বংস করা বা সংরক্ষণ করার ক্ষমতা সব দেশের নেই এবং এটি উৎপাদন কেন্দ্র নির্মাণের মতোই বেশ জটিল। এসব বর্জ্র এক লাখ বছর (জি, এক লাখ) পর্যন্ত তেজস্ক্রিয়তা বা রেডিয়েশন ছড়াতে পারে।

কিছু তথ্য জেনে নিতে পারেন—

* রুপপুরে ৩০ নভেম্বর ২০১৭ সালে আনুষ্ঠানিক নির্মাণ কাজ শুরু হয়।
* মোট দুটি ইউনিটের ধারণক্ষমতা হবে সর্বমোট ২৪০০ মেগাওয়াট।
* রাশিয়ার কারিগরি সহায়তায় প্রকল্পটি নির্মিত হচ্ছে।
* পারমাণবিক জ্বালানি বর্জ্য গুলো আবারও রাশিয়ায় ফিরিয়ে নেওয়ার নতুন করে আলাদা চুক্তি করতে হয়েছে।

* ১৯৬১ সালে রুপপুরে পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্র নির্মাণের পরিকল্পনা করা হয়, ১৯৭০ সালে পাকিস্তান সরকার তা বাতিল করে। ১৯৭৫ সালে বাংলাদেশ সরকার আবারও সিদ্ধান্ত নেয়। এতে পরমাণু বিজ্ঞানী ড. ওয়াজেদ মিয়ার গুরুত্বপূর্ণ অবদান রয়েছে।

* এখন পর্যন্ত ৩০ টি দেশে সক্রিয় পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্র রয়েছে।
* সারা বিশ্বে মোট ৪৫০ টি সক্রিয় বাণিজ্যিক রিয়্যাক্টর রয়েছে।
* পারমাণবিক বিদ্যুত উৎপাদনে প্রথম স্থানে যুক্তরাষ্ট্র, তারপর ফ্রান্স, রাশিয়া, দক্ষিণ কোরিয়া প্রভৃতি দেশ।

ধন্যবাদ
মাসুদ আলম
০১-৫-২০২০