India's three-stage nuclear power programme
भारत का तीन चरणों वाला परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी होमी भाभा द्वारा 1950 के दशक में दक्षिण भारत के तटीय क्षेत्रों की मोनाज़ाइट रेत में पाए जाने वाले यूरेनियम और थोरियम भंडार के उपयोग के माध्यम से देश की दीर्घकालिक ऊर्जा स्वतंत्रता को सुरक्षित करने के लिए तैयार किया गया था। कार्यक्रम का अंतिम ध्यान भारत के थोरियम भंडार को देश की ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने में उपयोग करने में सक्षम बनाने पर है। थोरियम भारत के लिए विशेष रूप से आकर्षक है, क्योंकि भारत के पास वैश्विक यूरेनियम भंडार का केवल लगभग 1-2% है, लेकिन दुनिया के ज्ञात थोरियम भंडार का लगभग 25 प्रतिशत वैश्विक थोरियम भंडार का सबसे बड़ा हिस्सा है। हालांकि, थोरियम का उपयोग ईंधन के रूप में यूरेनियम की तुलना में अधिक कठिन है क्योंकि इसके लिए प्रजनन की आवश्यकता होती है, और वैश्विक यूरेनियम की कीमतें इतनी कम रहती हैं कि प्रजनन लागत प्रभावी नहीं है। भारत ने 2002 से 2006 तक के प्रत्येक वर्ष के दौरान अपने निकटतम प्रतिद्वंद्वियों के रूप में थोरियम पर लगभग दोगुने शोध पत्र प्रकाशित किए। भारतीय परमाणु प्रतिष्ठान का अनुमान है कि देश के आर्थिक रूप से निकालने योग्य थोरियम भंडार का उपयोग करके देश कम से कम चार शताब्दियों तक 500 जी. डब्ल्यू. ई. का उत्पादन कर सकता है। पहले प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर में बार-बार देरी हुई है-और वर्तमान में अक्टूबर 2022 तक चालू होने की उम्मीद है-और भारत रूस, कजाकिस्तान, फ्रांस और उज्बेकिस्तान से हजारों टन यूरेनियम का आयात करना जारी रखता है। 2005 के भारत-अमेरिका परमाणु समझौते और एनएसजी छूट, जिसने भारतीय असैन्य परमाणु कार्यक्रम के तीन दशकों से अधिक के अंतर्राष्ट्रीय अलगाव को समाप्त किया, ने तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम की सफलता के लिए कई अब तक के अज्ञात विकल्प बनाए हैं। उत्पत्ति और तर्क होमी भाभा ने भारत के सीमित यूरेनियम संसाधनों के आसपास काम करके परमाणु ऊर्जा विकसित करने के तरीके के रूप में तीन-चरणीय परमाणु कार्यक्रम की कल्पना की। थोरियम स्वयं एक विखंडनीय पदार्थ नहीं है, और इस प्रकार ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए विखंडन से नहीं गुजर सकता है। इसके बजाय, इसे अन्य विखंडनीय पदार्थों द्वारा ईंधन वाले रिएक्टर में यूरेनियम-233 में परिवर्तित किया जाना चाहिए। पहले दो चरणों, प्राकृतिक यूरेनियम-ईंधन वाले भारी जल रिएक्टर और प्लूटोनियम-ईंधन वाले तेज प्रजनन रिएक्टर, का उद्देश्य भारत के सीमित यूरेनियम संसाधनों से पर्याप्त विखंडनीय सामग्री का उत्पादन करना है, ताकि इसके सभी विशाल थोरियम भंडार का थर्मल ब्रीडर रिएक्टरों के तीसरे चरण में पूरी तरह से उपयोग किया जा सके। भाभा ने तीन-चरणीय दृष्टिकोण के लिए तर्क को संक्षेप में इस प्रकार प्रस्तुत कियाः नवंबर 1954 में, भाभा ने "शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के विकास" पर सम्मेलन में राष्ट्रीय विकास के लिए तीन-चरणीय योजना प्रस्तुत की, जिसमें भारत के पहले प्रधानमंत्री जवाहरलाल नेहरू ने भी भाग लिया था। चार साल बाद 1958 में भारत सरकार ने औपचारिक रूप से तीन चरणों वाली योजना को अपनाया। भारतीय ऊर्जा संसाधन आधार के नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए क्रम के कुल विद्युत ऊर्जा उत्पादन में सक्षम होने का अनुमान लगाया गया था। भारत सरकार ने माना कि थोरियम एक ऐसा स्रोत था जो भारतीय लोगों को लंबे समय तक शक्ति प्रदान कर सकता था। ईंधन भंडार और अनुसंधान क्षमता आई. ए. ई. ए. द्वारा जारी एक रिपोर्ट के अनुसार, भारत के पास सीमित यूरेनियम भंडार हैं, जिसमें लगभग 54,636 टन "उचित रूप से सुनिश्चित संसाधन", 25,245 टन "अनुमानित अतिरिक्त संसाधन", 15,488 टन "अनदेखे पारंपरिक संसाधन" और 17,000 टन "सट्टा संसाधन" शामिल हैं। एन. पी. सी. आई. एल. के अनुसार, ये भंडार लगभग 40 वर्षों के लिए लगभग 10 जी. डब्ल्यू. ई. उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त हैं। जुलाई 2011 में, यह बताया गया था कि हैदराबाद के पास कडप्पा जिले में तुम्मालापल्ले खदान में किए गए चार साल के लंबे खनन सर्वेक्षण से 49,000 टन के भंडार की पुष्टि हुई थी, जिसकी क्षमता 150,000 टन तक बढ़ सकती है। यह उस क्षेत्र के लिए 15,000 टन के पहले के अनुमान से वृद्धि थी। हालांकि भारत के पास वैश्विक यूरेनियम भंडार का केवल लगभग 1-2% है, लेकिन आई. ए. ई. ए. और अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के अनुसार थोरियम भंडार वैश्विक भंडार का लगभग 12-33% बड़ा है। कई गहन स्वतंत्र अध्ययनों ने भारतीय थोरियम भंडार को दुनिया के कुल थोरियम भंडार का 30 प्रतिशत बताया है। भारतीय यूरेनियम उत्पादन अयस्क की कमी के बजाय सरकारी निवेश निर्णयों से बाधित है। अगस्त 2011 में देश की संसद में साझा किए गए आधिकारिक अनुमानों के अनुसार, देश को 963,000 टन टी. ओ. 2 से 846,477 टन थोरियम प्राप्त हो सकता है, जो बदले में अन्य भारी धातुओं के साथ समुद्र तटों और नदी की रेत में पाए जाने वाले एक करोड़ 77 लाख टन मोनाजाइट से प्राप्त किया जा सकता है। भारतीय मोनाज़ाइट में लगभग 9-10% ThO2 होता है। 846, 477 टन का आंकड़ा भारत के लिए पहले के अनुमानों की तुलना करता है, जो आई. ए. ई. ए. और यू. एस. भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण द्वारा क्रमशः 319,000 टन और 290,000 से 650,000 टन के किए गए थे। 800, 000 टन का आंकड़ा अन्य स्रोतों द्वारा भी दिया गया है। 21 मार्च 2012 को देश की संसद में यह और स्पष्ट किया गया था कि, "भारी खनिजों के लगभग 100 भंडारों में से, वर्तमान में लगभग 40 लाख टन मोनाज़ाइट वाले केवल 17 भंडारों की पहचान शोषण योग्य के रूप में की गई है। खनन योग्य भंडार चिन्हित दोहन योग्य संसाधनों के ~70% हैं। इसलिए, परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम के लिए लगभग 225,000 टन थोरियम धातु उपलब्ध है। भारत थोरियम आधारित अनुसंधान में अग्रणी है। जहाँ तक थोरियम ईंधन के उपयोग का संबंध है, यह अब तक का सबसे प्रतिबद्ध राष्ट्र भी है, और किसी अन्य देश ने थोरियम पर न्यूट्रॉन भौतिकी का उतना काम नहीं किया है। देश ने 2002 से 2006 तक प्रत्येक वर्ष के दौरान अपने निकटतम प्रतिद्वंद्वियों के रूप में थोरियम पर लगभग दोगुने शोध पत्र प्रकाशित किए। भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (बीएआरसी) के पास इस अवधि के दौरान दुनिया के सभी शोध संस्थानों में थोरियम क्षेत्र में सबसे अधिक प्रकाशन थे। इसी अवधि के दौरान, भारत थोरियम पर शोध आउटपुट में संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद समग्र रूप से दूसरे स्थान पर है। संयुक्त राज्य अमेरिका में लॉस एलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशाला के पूर्व निदेशक (1986-1997) सिगफ्राइड हेकर के अनुसार, "भारत के पास दुनिया का सबसे तकनीकी रूप से महत्वाकांक्षी और अभिनव परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम है। इसकी परमाणु प्रायोगिक सुविधाओं की सीमा और कार्यक्षमता केवल रूस में उन लोगों से मेल खाती है और अमेरिका में जो बचा है उससे बहुत आगे है। हालांकि, पारंपरिक यूरेनियम-ईंधन रिएक्टर संचालित करने के लिए बहुत सस्ते हैं, इसलिए भारत विदेशों से बड़ी मात्रा में यूरेनियम का आयात करता है। इसके अलावा, मार्च 2011 में, आंध्र प्रदेश में कडप्पा बेसिन के दक्षिणी भाग में तुम्मालापल्ले क्षेत्र में यूरेनियम के बड़े भंडार की खोज की गई थी। चरण I-दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर कार्यक्रम के पहले चरण में, प्राकृतिक यूरेनियम ईंधन वाले दबावयुक्त भारी जल रिएक्टर (PHWR) उप-उत्पाद के रूप में प्लूटोनियम-239 का उत्पादन करते हुए बिजली का उत्पादन करते हैं। पहले चरण को लागू करने के लिए पी. एच. डब्ल्यू. आर. एक स्वाभाविक विकल्प था क्योंकि इसमें यूरेनियम उपयोग के मामले में सबसे कुशल रिएक्टर डिजाइन था, और 1960 के दशक में मौजूदा भारतीय बुनियादी ढांचे ने पी. एच. डब्ल्यू. आर. प्रौद्योगिकी को तेजी से अपनाने की अनुमति दी। भारत ने सही गणना की कि यूरेनियम संवर्धन सुविधाओं (एलडब्ल्यूआर के लिए आवश्यक) की तुलना में भारी जल उत्पादन सुविधाओं (पीएचडब्ल्यूआर के लिए आवश्यक) का निर्माण करना आसान होगा। प्राकृतिक यूरेनियम में विखंडनीय समस्थानिक यूरेनियम-235 का केवल 0.7% होता है। शेष 99.3% में से अधिकांश यूरेनियम-238 है जो विखंडनीय नहीं है, लेकिन इसे रिएक्टर में विखंडनीय समस्थानिक प्लूटोनियम-239 में परिवर्तित किया जा सकता है। भारी जल (ड्यूटेरियम ऑक्साइड, डी2ओ) का उपयोग मध्यस्थ और शीतलक के रूप में किया जाता है। कार्यक्रम शुरू होने के बाद से, भारत ने मूल कनाडाई आपूर्ति किए गए कैंडु रिएक्टरों से प्राप्त आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर. श्रृंखला के तहत क्रमिक रूप से बड़े पी. एच. डब्ल्यू. आर. की एक श्रृंखला विकसित की है। आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर. श्रृंखला में क्रमशः आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर.-220, आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर.-540 और आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर.-700 पदनामों के तहत 220 एम. डब्ल्यू. ई., 540 एम. डब्ल्यू. ई. और 700 एम. डब्ल्यू. ई. क्षमता के तीन डिजाइन शामिल हैं। भारतीय यूरेनियम भंडार 420 जी. डब्ल्यू.-वर्ष की कुल बिजली क्षमता पैदा करने में सक्षम हैं, लेकिन भारत सरकार ने यह सुनिश्चित करने के प्रयास में कि मौजूदा संयंत्रों को यूरेनियम की आजीवन आपूर्ति मिले, विशेष रूप से स्वदेशी यूरेनियम भंडार द्वारा ईंधन वाले पी. एच. डब्ल्यू. आर. की संख्या को सीमित कर दिया। अमेरिकी विश्लेषक इस सीमा की गणना क्षमता में 13 गीगावाट से थोड़ी अधिक होने के रूप में करते हैं। कई अन्य स्रोतों का अनुमान है कि देश में प्राकृतिक यूरेनियम के ज्ञात भंडार स्वदेशी ईंधन वाले पी. एच. डब्ल्यू. आर. के माध्यम से केवल लगभग 10 गीगावाट क्षमता का निर्माण करने की अनुमति देते हैं। तीन-चरणीय कार्यक्रम स्पष्ट रूप से इस सीमा को पहले चरण के ऊपरी कट ऑफ के रूप में शामिल करता है, जिसके बाद पी. एच. डब्ल्यू. आर. बनाने की योजना नहीं है। तारापुर में दो उबलते जल रिएक्टर (बी. डब्ल्यू. आर.) इकाइयों को छोड़कर, भारतीय परमाणु ऊर्जा का लगभग पूरा मौजूदा आधार (4780 मेगावाट) आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर. श्रृंखला के पहले चरण के पी. एच. डब्ल्यू. आर. से बना है। कैगा स्टेशन की स्थापित क्षमता अब 880 मेगावाट है जिसमें चार 220 मेगावाट के आईपीएचडब्ल्यूआर-220 रिएक्टर शामिल हैं, जो इसे तारापुर (1400 मेगावाट) (2 x बीडब्ल्यूआर मार्क-1,2 x आईपीएचडब्ल्यूआर-540) और रावतभाटा (1180 मेगावाट) (2 x कैंडू, 2 x आईपीएचडब्ल्यूआर-220) के बाद तीसरा सबसे बड़ा रिएक्टर बनाता है। काकरापार, कलपक्कम और नरोरा में शेष तीन बिजली स्टेशनों में 220 मेगावाट की 2 इकाइयाँ हैं, इस प्रकार ग्रिड में प्रत्येक का योगदान 440 मेगावाट है। काकरापार और रावतभाटा दोनों में निर्माणाधीन 700 मेगावाट (आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर.-700) की 2 इकाइयाँ और बांसवाड़ा के लिए नियोजित एक इकाई भी कार्यक्रम के पहले चरण के अंतर्गत आएगी, जिसमें कुल 4200 मेगावाट की वृद्धि होगी। ये परिवर्धन पहले चरण के पी. एच. डब्ल्यू. आर. से कुल बिजली क्षमता को 10 जी. डब्ल्यू. की कुल नियोजित क्षमता के करीब लाएंगे जो तीन-चरणीय बिजली कार्यक्रम द्वारा अपेक्षित है। पी. एच. डब्ल्यू. आर. की पूंजीगत लागत रुपये की सीमा में है। प्रति मेगावाट 6 से 7 करोड़ (12 लाख डॉलर से 14 लाख डॉलर), 40 वर्षों के डिजाइन किए गए संयंत्र जीवन के साथ। निर्माण के लिए आवश्यक समय में समय के साथ सुधार हुआ है और अब यह लगभग पाँच साल का हो गया है। परिचालन संयंत्रों के शुल्क रुपये की सीमा में हैं। रिएक्टर के जीवनकाल के आधार पर 1.75 से 2.80 प्रति इकाई। वर्ष 2007-08 में औसत शुल्क रु। 2. 28। भारत आई. पी. एच. डब्ल्यू. आर. श्रृंखला के वर्तमान में तैनात पी. एच. डब्ल्यू. आर. के पूरक के लिए 900 एम. डब्ल्यू. ई. आई. पी. डब्ल्यू. आर.-900 रिएक्टर प्लेटफॉर्म विकसित करने के लिए अरिहंत-श्रेणी के पनडुब्बी कार्यक्रम पर काम से प्राप्त अधिक कुशल दबाव जल रिएक्टर प्रौद्योगिकी के आधार पर रिएक्टरों के डिजाइन पर भी काम कर रहा है। चरण II-फास्ट ब्रीडर रिएक्टर दूसरे चरण में, फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (एफ. बी. आर.) प्लूटोनियम-239 से बने मिश्रित ऑक्साइड (एम. ओ. एक्स.) ईंधन का उपयोग करेंगे, जिसे पहले चरण से खर्च किए गए ईंधन और प्राकृतिक यूरेनियम के पुनः प्रसंस्करण द्वारा पुनर्प्राप्त किया जाएगा। एफ. बी. आर. में, प्लूटोनियम-239 ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए विखंडन से गुजरता है, जबकि मिश्रित ऑक्साइड ईंधन में मौजूद यूरेनियम-238 अतिरिक्त प्लूटोनियम-239 में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रकार, चरण II एफ. बी. आर. को खपत से अधिक ईंधन "प्रजनन" करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक बार प्लूटोनियम-239 की सूची तैयार हो जाने के बाद थोरियम को रिएक्टर में एक कंबल सामग्री के रूप में पेश किया जा सकता है और तीसरे चरण में उपयोग के लिए यूरेनियम-233 में परिवर्तित किया जा सकता है। प्रत्येक तेज रिएक्टर में पैदा होने वाले अधिशेष प्लूटोनियम का उपयोग इस तरह के और रिएक्टर स्थापित करने के लिए किया जा सकता है, और इस प्रकार भारतीय असैन्य परमाणु ऊर्जा क्षमता को उस बिंदु तक बढ़ाया जा सकता है जहां ईंधन के रूप में थोरियम का उपयोग करने वाले तीसरे चरण के रिएक्टरों को ऑनलाइन लाया जा सकता है, जो कि 50 गीगावाट परमाणु ऊर्जा क्षमता प्राप्त करने के बाद संभव होने का अनुमान है। पहले चरण के पी. एच. डब्ल्यू. आर. में यूरेनियम जो एक बार के ईंधन चक्र में 29 ई. जे. ऊर्जा का उत्पादन करता है, फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों में कई चक्रों के माध्यम से 65 और 128 गुना अधिक ऊर्जा का उत्पादन किया जा सकता है। देश के पहले फास्ट ब्रीडर का डिजाइन, जिसे प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (पी. एफ. बी. आर.) कहा जाता है, इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (आई. जी. सी. ए. आर.) द्वारा किया गया था। परमाणु ऊर्जा विभाग (डी. ए. ई.) के तहत सार्वजनिक क्षेत्र की कंपनी भारतीय नबिकिया विद्युत निगम लिमिटेड (भाविनी) को भारत में फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों के निर्माण की जिम्मेदारी दी गई है। कलपक्कम में इस पी. एफ. बी. आर. का निर्माण 2012 में पूरा होना था। यह अभी पूरा नहीं हुआ है। आयोग की तारीख 2019 में पिछली तारीख से अक्टूबर 2022 तक विलंबित कर दी गई है। दोगुना समय उत्पादन के रूप में निकालने के लिए आवश्यक समय को संदर्भित करता है, विखंडनीय ईंधन की मात्रा को दोगुना करता है, जिसे ब्रीडर रिएक्टरों में इनपुट के रूप में दिया जाता था। यह मीट्रिक भाभा की योजना के दूसरे चरण से तीसरे चरण में संक्रमण के दौरान अपरिहार्य समय अवधि को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि तीसरे चरण की बड़ी तैनाती के लिए पर्याप्त रूप से बड़े विखंडनीय भंडार का निर्माण आवश्यक है। थोरियम की भूमिका पर भाभा के 1958 के लेखों में, उन्होंने टीएच-यू233 चक्र में यू-233 के प्रजनन के लिए 5 से 6 साल के दोगुने समय का चित्रण किया। उस समय अप्रत्याशित तकनीकी कठिनाइयों के कारण इस अनुमान को अब संशोधित कर 70 वर्ष कर दिया गया है। डी. ए. ई. वैज्ञानिकों द्वारा किए गए प्रकाशनों के अनुसार, इस तरह की असफलताओं के बावजूद, कम दोहरीकरण समय के साथ उपयुक्त तकनीकों का चयन करके फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों में विखंडनीय सामग्री के दोहरीकरण समय को लगभग 10 साल तक कम किया जा सकता है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग के लिए तैयार की गई एक अन्य रिपोर्ट में ऑक्साइड ईंधन के लिए 22 साल, कार्बाइड ईंधन के लिए 13 साल और धातु ईंधन के लिए 10 साल के दोगुने होने का सुझाव दिया गया है। स्टेज III-थोरियम आधारित रिएक्टर एक स्टेज III रिएक्टर या एक उन्नत परमाणु ऊर्जा प्रणाली में थोरियम-232-यूरेनियम-233 ईंधन वाले रिएक्टरों की एक आत्मनिर्भर श्रृंखला शामिल होती है। यह एक थर्मल ब्रीडर रिएक्टर होगा, जिसे सिद्धांत रूप में-अपने प्रारंभिक ईंधन चार्ज के बाद-केवल प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले थोरियम का उपयोग करके ईंधन भरा जा सकता है। तीन-चरणीय कार्यक्रम के अनुसार, भारतीय परमाणु ऊर्जा घरेलू यूरेनियम द्वारा संचालित पी. एच. डब्ल्यू. आर. के माध्यम से लगभग 10 जी. डब्ल्यू. तक बढ़ सकती है, और इससे ऊपर की वृद्धि एफ. बी. आर. से लगभग 50 जी. डब्ल्यू. तक आनी होगी। इस क्षमता को प्राप्त करने के बाद ही तीसरे चरण को तैनात किया जाना है। भारतीय संसद में दो अलग-अलग अवसरों, 19 अगस्त 2010 और 21 मार्च 2012 को सवाल-जवाब में दिए गए जवाबों के अनुसार, बड़े पैमाने पर थोरियम की तैनाती की उम्मीद केवल "कम दोहरीकरण समय के साथ फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों के वाणिज्यिक संचालन के 3-4 दशकों के बाद" की जा सकती है। भारत के घरेलू थोरियम भंडार का पूर्ण दोहन संभवतः वर्ष 2050 के बाद तक नहीं होगा। समानांतर दृष्टिकोण चूंकि तीन-चरणीय कार्यक्रम में सीधे थोरियम उपयोग से पहले एक लंबी देरी होती है, इसलिए देश रिएक्टर डिजाइनों पर विचार कर रहा है जो क्रमिक तीन-चरणीय कार्यक्रम के समानांतर थोरियम के अधिक सीधे उपयोग की अनुमति देते हैं। विचाराधीन तीन विकल्प भारतीय त्वरक चालित प्रणाली (आई. ए. डी. एस.), उन्नत भारी जल रिएक्टर (ए. एच. डब्ल्यू. आर.) और कॉम्पैक्ट उच्च तापमान रिएक्टर हैं। हाल की कुछ रिपोर्टों के आधार पर पिघला हुआ नमक रिएक्टर भी विचाराधीन हो सकता है और विकास के अधीन है। उन्नत भारी जल रिएक्टर (ए. एच. डब्ल्यू. आर.) विकल्पों में से ए. एच. डब्ल्यू. आर. के लिए डिजाइन परिनियोजन के लिए तैयार है। ए. एच. डब्ल्यू. आर. एक 300 एम. डब्ल्यू. ई. ऊर्ध्वाधर दबाव ट्यूब प्रकार है, जो यूरेनियम-233-थोरियम एम. ओ. एक्स. और प्लूटोनियम-थोरियम एम. ओ. एक्स. का उपयोग करते हुए हल्के पानी को ठंडा करता है और भारी पानी को नियंत्रित करता है। इससे अपनी 65 प्रतिशत बिजली थोरियम से उत्पन्न होने की उम्मीद है और इसे समृद्ध यूरेनियम और यूरेनियम-प्लूटोनियम एम. ओ. एक्स. सहित पूर्ण कोर में अन्य ईंधन प्रकारों को स्वीकार करने के लिए भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। 2007 में प्लूटोनियम-थोरियम कोर संयोजन के साथ इस तरह के ए. एच. डब्ल्यू. आर. के निर्माण की योजना थी। ए. एच. डब्ल्यू. आर. डिजाइन को परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (ए. ई. आर. बी.) द्वारा एक स्वतंत्र पूर्व-लाइसेंस डिजाइन सुरक्षा समीक्षा के लिए भेजा गया था, जिसके परिणाम संतोषजनक माने गए थे। ए. एच. डब्ल्यू. आर. ईंधन निर्माण के लिए बहुत कम वृद्धि की पेशकश करेगा जो तीसरे चरण की व्यापक तैनाती के लिए आवश्यक है, और शायद संचित विखंडनीय सामग्री पर प्रभाव नकारात्मक भी हो सकता है। ए. एच. डब्ल्यू. आर. डिजाइन जिसे निर्माण के लिए लिया जाएगा, उसे 20 प्रतिशत कम समृद्ध यूरेनियम (एल. ई. यू.) और 80 प्रतिशत थोरियम से ईंधन दिया जाना है। इस ए. एच. डब्ल्यू. आर. डिजाइन के लिए कम समृद्ध यूरेनियम (एल. ई. यू.) विश्व बाजार में आसानी से उपलब्ध है। नवंबर 2011 तक, 6 महीने के समय में स्थल की पहचान होने के बाद निर्माण शुरू हो जाएगा। विनियामक और पर्यावरणीय आधारों पर मंजूरी प्राप्त करने में और 18 महीने लगेंगे। निर्माण में छह साल लगने का अनुमान है। यदि सब कुछ योजना के अनुसार होता है, तो ए. एच. डब्ल्यू. आर. 2020 तक भारत में चालू हो सकता है। अगस्त 2017 में ए. एच. डब्ल्यू. आर. स्थान की घोषणा अभी तक नहीं की गई थी। त्वरक चालित प्रणाली भारत का परमाणु ऊर्जा विभाग और अमेरिका का फर्मीलैब अपनी तरह की पहली अनूठी त्वरक संचालित प्रणाली तैयार कर रहे हैं। किसी भी देश ने अभी तक बिजली उत्पादन के लिए त्वरक चालित प्रणाली का निर्माण नहीं किया है। परमाणु ऊर्जा आयोग के पूर्व अध्यक्ष डॉ. अनिल काकोडकर ने इसे एक विशाल विज्ञान परियोजना और मानव जाति के लिए एक "आवश्यकता" कहा। भारतीय पिघला हुआ नमक प्रजनन रिएक्टर (आई. एम. एस. बी. आर.) भारतीय पिघला हुआ नमक प्रजनन रिएक्टर (आई. एम. एस. बी. आर.) विकसित किया जा रहा है। भारतीय पिघले हुए नमक प्रजनन रिएक्टरों (आई. एम. एस. बी. आर.) के वैचारिक डिजाइन पर अध्ययन शुरू किया गया है। भारत-अमेरिका परमाणु समझौते के साथ संबंध अपने यूरेनियम भंडार की समग्र पर्याप्तता के बावजूद, भारतीय बिजली संयंत्र 2000 के दशक के अंत में पूरी क्षमता से काम करने के लिए आवश्यक मात्रा में यूरेनियम प्राप्त नहीं कर सके, मुख्य रूप से 1990 के दशक की शुरुआत में वित्तीय मितव्ययिता के परिणामस्वरूप यूरेनियम खनन और मिलिंग क्षमता में किए गए अपर्याप्त निवेश के कारण। उस अवधि में अमेरिकी कांग्रेस के लिए किया गया एक अध्ययन इस निष्कर्ष पर पहुंचता है, "भारत की वर्तमान ईंधन स्थिति का मतलब है कि नई दिल्ली अपने परमाणु हथियार कार्यक्रम और अपने अनुमानित असैन्य परमाणु कार्यक्रम दोनों के लिए पर्याप्त ईंधन का उत्पादन नहीं कर सकती है।" एक स्वतंत्र अध्ययन लगभग उसी निष्कर्ष पर पहुँचता है, "भारत का वर्तमान यूरेनियम उत्पादन 300 टन/वर्ष से कम नागरिक और सैन्य परमाणु ईंधन की अपनी आवश्यकताओं का अधिकतम दो-तिहाई पूरा कर सकता है।" सौदे की बातचीत के दौरान यूरेनियम की इस कमी को दोनों खिलाड़ियों ने एक अस्थायी विचलन के रूप में समझा था जिसे भारत के यूरेनियम मिलिंग बुनियादी ढांचे में आवश्यक निवेश के साथ हल किया जाना था। भारतीय पक्ष से सौदे के लिए चालक यह अनुमान लगाया गया था कि 2020 तक परमाणु ऊर्जा से 21 गीगावाट प्राप्त करने के बाद, आगे के विकास के लिए आयातित यूरेनियम की आवश्यकता हो सकती है। यह समस्याग्रस्त है क्योंकि तीसरे चरण की तैनाती के लिए पहले और दूसरे चरण के माध्यम से पहले से ही 50 गीगावाट स्थापित करने की आवश्यकता होती है। यदि आयातित यूरेनियम उपलब्ध कराया जाता है, तो परमाणु ऊर्जा विभाग (डी. ए. ई.) ने अनुमान लगाया कि भारत 2032 तक 70 जी. डब्ल्यू. और 2052 तक 275 जी. डब्ल्यू. तक पहुंच सकता है। ऐसे परिदृश्य में, तेजी से प्रजनन कार्यान्वयन के बाद तीसरे चरण को चालू किया जा सकता है, और परमाणु ऊर्जा क्षमता 530 गीगावाट तक बढ़ सकती है। 2020 तक लगभग 21 गीगावाट पर परमाणु ऊर्जा का अनुमानित ठहराव इस तथ्य के कारण होने की संभावना है कि ब्रीडर रिएक्टरों का छोटा "दोगुना होने का समय" भी काफी धीमा है, 10-15 वर्षों के क्रम पर। अकेले घरेलू यूरेनियम संसाधनों का उपयोग करके तीन-चरणीय कार्यक्रम को लागू करना संभव है, लेकिन सफल होने के लिए कई दशकों की आवश्यकता है। बाहर से विखंडनीय सामग्री के आयात से कार्यक्रम में काफी तेजी आएगी। शोध आंकड़ों के अनुसार, यू238-पू चक्र में बड़े अंतर से दोगुना होने का सबसे कम समय होता है, और फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों की संचालन विशेषताओं के बारे में कुछ बुनियादी धारणाएं करने के बाद, उस तकनीक की चक्रवृद्धि वार्षिक विखंडनीय सामग्री विकास दर की गणना निम्नानुसार की गई है। 2006 से पहले की 25 साल की अवधि में भारतीय बिजली उत्पादन क्षमता में 5.9 प्रतिशत प्रति वर्ष की दर से वृद्धि हुई है। यदि भारतीय अर्थव्यवस्था को 2006 से 2032 की अगली 25 साल की अवधि के लिए 8-9% की दर से बढ़ना है, तो कुल बिजली उत्पादन क्षमता को प्रति वर्ष 6-7% की दर से बढ़ाना होगा। चूँकि विखंडनीय पदार्थ की वृद्धि दर इस उद्देश्य को पूरा नहीं करती है, इसलिए विखंडनीय पदार्थ प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक तरीकों पर विचार करना आवश्यक हो जाता है। यह निष्कर्ष ज्यादातर भविष्य की तकनीकी सफलताओं से स्वतंत्र है, और तीन-चरणीय दृष्टिकोण के अंतिम कार्यान्वयन के लिए पूरक है। यह महसूस किया गया कि आवश्यक विखंडनीय सामग्री तक पहुंच प्राप्त करने का सबसे अच्छा तरीका यूरेनियम आयात के माध्यम से होगा, जो अमेरिका और एनएसजी द्वारा भारत के परमाणु अलगाव को समाप्त किए बिना संभव नहीं था। अमेरिकी विश्लेषक एशले जे. टेलिस का तर्क है कि भारत-अमेरिका परमाणु समझौता भारत के लिए आकर्षक है क्योंकि यह मुख्य रूप से अंतर्राष्ट्रीय परमाणु समुदाय से अपने अलगाव को समाप्त करके अपने असैन्य परमाणु कार्यक्रम पर कहीं अधिक विकल्पों तक पहुंच प्रदान करता है। इन विकल्पों में नवीनतम तकनीकों तक पहुंच, उच्च इकाई उत्पादन रिएक्टरों तक पहुंच जो अधिक किफायती हैं, रिएक्टरों के निर्माण के लिए वैश्विक वित्त तक पहुंच, अपने स्वदेशी छोटे रिएक्टर आकार के पीएचडब्ल्यूआर का निर्यात करने की क्षमता, अपने शोध समुदाय के लिए बेहतर सूचना प्रवाह आदि शामिल हैं। अंत में, यह सौदा भारत को दो विकल्प भी देता है जो तीन-चरणीय कार्यक्रम से अपेक्षाकृत स्वतंत्र हैं, कम से कम सफलता या विफलता पर उनकी निर्भरता के मामले में। पहला विकल्प यह है कि भारत तब तक पहले चरण के रिएक्टरों के साथ रहने का विकल्प चुन सकता है जब तक कि यूरेनियम की वैश्विक आपूर्ति बनी रहे। इसका लाभ यह है कि यह तीन-चरणीय कार्यक्रम को लागू करने में अल्पकालिक देरी या विफलताओं से किसी भी जोखिम को शामिल करता है। नकारात्मक पक्ष पर, यह एक ऐसा विकल्प है जो थोरियम के दोहन के माध्यम से ऊर्जा स्वतंत्रता के अंतर्निहित उद्देश्य के विपरीत है। दूसरा विकल्प, और शायद अधिक दिलचस्प यह है कि भारत थोरियम रिएक्टरों के तीसरे चरण तक पहुंचने के लिए योजना के अधिक कठिन दूसरे चरण को छोड़ कर कुछ उचित रूप से चुने गए समानांतर दृष्टिकोण जैसे कि उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड रिएक्टर, पिघले हुए नमक रिएक्टर, या विभिन्न त्वरक संचालित प्रणालियों के माध्यम से उपयोग कर सकता है। इन संबंधों पर हितधारकों के विचारों पर भारतीय टिप्पणीकारों ने इस अवसर का केवल इसलिए स्वागत किया क्योंकि वे देख सकते थे कि भारत परमाणु मोर्चे पर अपने अंतर्राष्ट्रीय अलगाव को समाप्त करने और कुछ हद तक परमाणु हथियार राज्य के रूप में इसकी वास्तविक स्वीकृति प्राप्त करने में सक्षम होगा, इसके अलावा यह यूरेनियम प्राप्त करने में सक्षम होगा जो इसके तीन-चरणीय कार्यक्रम की सफलता क्षमता को बढ़ाएगा और साथ ही "न्यूनतम विश्वसनीय परमाणु निवारक" बनाने के अपने प्रयासों को भी बढ़ाएगा। यह अनुमान लगाया गया था कि आयातित रिएक्टरों द्वारा उत्पादित बिजली देश की मौजूदा परमाणु ऊर्जा लागत की तुलना में 50 प्रतिशत अधिक महंगी हो सकती है। हालाँकि, सौदे के व्यापक संदर्भ में इसे एक मामूली बिंदु के रूप में माना गया था। अमेरिकी सीनेट की विदेश संबंध समिति की सुनवाई में, राजनीतिक मामलों के अवर सचिव निकोलस बर्न्स की तैयार टिप्पणी में कहा गया था कि "भारत ने हमारे देशों के बीच विकसित हो रही नई साझेदारी में इसे केंद्रीय मुद्दा बना दिया था।" भारत सरकार भारत-अमेरिका परमाणु समझौते पर बातचीत करने और उसे लागू करने के लिए आगे बढ़ी, जिसने 2008 में भारत को अंतर्राष्ट्रीय यूरेनियम आयात पर एनएसजी छूट का मार्ग प्रशस्त किया। एक विदेशी विश्लेषक के अनुसार, इस समझौते के परिणामस्वरूप "समय के साथ भारत अपने तीन चरणों वाले परमाणु कार्यक्रम से दूर हो सकता है जिसमें एफ. बी. आर. और उन्नत पी. एच. डब्ल्यू. आर. शामिल हैं। ऐसा तब होगा जब भारत को विश्वास हो कि वह ऑस्ट्रेलिया सहित अपेक्षाकृत सस्ते प्राकृतिक यूरेनियम की आपूर्ति सुनिश्चित कर चुका होगा। बेशक, भारतीय परमाणु प्रतिष्ठान में कोई भी अभी तक उस संभावना को स्वीकार नहीं करेगा। परमाणु ऊर्जा आयोग के तत्कालीन अध्यक्ष अनिल काकोडकर ने देश के स्वदेशी फास्ट ब्रीडर कार्यक्रम को अंतर्राष्ट्रीय सुरक्षा उपायों के दायरे से बाहर रखने की नरम स्थिति को सार्वजनिक करने की हद तक कहा, "लंबे समय में, भारत में उपलब्ध परमाणु ईंधन संसाधनों (घरेलू यूरेनियम और थोरियम खानों से) से निकलने वाली ऊर्जा हमेशा परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम का बड़ा हिस्सा बननी चाहिए।" और "हमारी रणनीति ऐसी होनी चाहिए कि तीन चरणों वाले परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम को विकसित करने में हमारे सक्षम होने की अखंडता और स्वायत्तता बनी रहे, हम इससे समझौता नहीं कर सकते।" आयातित रिएक्टरों (काकोडकर की रक्षात्मक स्थिति से परे) के खर्च किए गए ईंधन से प्लूटोनियम को पुनः संसाधित करने की क्षमता रखने की भारतीय वैज्ञानिकों की पूरी मांग अंतिम सौदे में पूरी हुई प्रतीत होती है। भारत सरकार की आधिकारिक स्थिति के अनुसार, भारत का स्वदेशी तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम भारत-अमेरिका परमाणु समझौते से अप्रभावित है; "इसकी पूर्ण स्वायत्तता को संरक्षित किया गया है"। दक्षिणपंथी और वामपंथी दोनों राजनीतिक दलों ने संसद में इस समझौते का विरोध किया। वामपंथियों को डर था कि यह सौदा देश को अमेरिकी हितों के अधीन कर देगा, जबकि दक्षिणपंथियों को लगा कि यह आगे परमाणु परीक्षण को सीमित कर देगा। भारतीय रक्षा प्रतिष्ठान के भीतर एक दृष्टिकोण के अनुसार, इस समझौते ने "सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए भविष्य में कुछ समय (लगभग 20 वर्षों) तक उच्च उपज वाले परमाणु हथियारों के परीक्षण और प्रमाण की भारतीय क्षमता को सीमित कर दिया है, जब थोरियम ईंधन पर आधारित भारतीय तीन-चरणीय परमाणु ईंधन चक्र मुख्यधारा के बिजली उत्पादन में परिपक्व हो जाता है, इस प्रकार एनएसजी देशों से आयातित परमाणु ईंधन पर भारतीय निर्भरता को समाप्त कर देता है या यदि वैश्विक परमाणु परीक्षण स्थगन में कोई ब्रेकआउट होता है।" भारतीय परमाणु ऊर्जा पूर्वानुमान तीन-चरणीय योजना के आधार पर और आशावादी विकास समय मानते हुए, पिछले कुछ वर्षों में परमाणु ऊर्जा के बारे में कुछ असाधारण भविष्यवाणियां की गई हैंः भाभा ने घोषणा की कि 1980 तक देश में 8,000 मेगावाट परमाणु ऊर्जा होगी। जैसे-जैसे साल बीतते गए, ये भविष्यवाणियां बढ़ती गईं। 1962 तक, भविष्यवाणी की गई थी कि परमाणु ऊर्जा 1987 तक 1,000 मेगावाट का उत्पादन करेगी, और 1969 तक, ए. ई. सी. ने भविष्यवाणी की कि 2000 तक 43,500 मेगावाट की परमाणु उत्पादन क्षमता होगी। यह सब देश में परमाणु बिजली की एक इकाई के उत्पादन से पहले था। वास्तविकता काफी अलग थी। 1979-80 में स्थापित क्षमता लगभग 600 मेगावाट, 1987 में लगभग 950 मेगावाट और 2000 में 2720 मेगावाट थी। 2007 में, पांच दशकों की निरंतर और उदार सरकारी वित्तीय सहायता के बाद, परमाणु ऊर्जा की क्षमता केवल 3,310 मेगावाट थी, जो भारत की कुल बिजली उत्पादन क्षमता के 3 प्रतिशत से भी कम थी। भारत की एकीकृत ऊर्जा नीति का अनुमान है कि वर्ष 2031-32 तक विभिन्न परिदृश्यों में कुल प्राथमिक ऊर्जा मिश्रण में परमाणु ऊर्जा की हिस्सेदारी 4 प्रतिशत से 6.4 प्रतिशत के बीच होगी। डी. ए. ई. द्वारा किए गए एक अध्ययन में अनुमान लगाया गया है कि वर्ष 2032 तक परमाणु ऊर्जा का हिस्सा लगभग 8.6% और वर्ष 2052 तक 16.6% हो जाएगा। डी. ए. ई. द्वारा वर्ष 2020 के बाद की संभावित परमाणु ऊर्जा क्षमता का अनुमान तालिका में दिखाया गया है। 2032 तक अपेक्षित 63 जी. डब्ल्यू. को 16 स्वदेशी दबावयुक्त भारी जल रिएक्टरों (पी. एच. डब्ल्यू. आर.) की स्थापना द्वारा प्राप्त किया जाएगा, जिनमें से दस पुनर्संसाधित यूरेनियम पर आधारित होंगे। 63 गीगावाट में से लगभग 40 गीगावाट का उत्पादन आयातित हल्के जल रिएक्टरों (एलडब्ल्यूआर) के माध्यम से किया जाएगा, जो एनएसजी छूट के बाद संभव हुआ है। भारतीय प्रधान मंत्री मनमोहन सिंह ने 2009 में कहा था कि देश 2050 तक 470 गीगावाट बिजली का उत्पादन कर सकता है यदि यह तीन-चरणीय कार्यक्रम को अच्छी तरह से प्रबंधित करता है। उन्होंने कहा, "यह जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को तेजी से कम करेगा और जलवायु परिवर्तन से निपटने के वैश्विक प्रयासों में एक बड़ा योगदान होगा। योजना के अनुसार, 2050 में भारतीय बिजली का 30 प्रतिशत थोरियम आधारित रिएक्टरों से उत्पन्न होगा। भारतीय परमाणु वैज्ञानिकों का अनुमान है कि देश के आर्थिक रूप से निकालने योग्य थोरियम भंडार का उपयोग करके देश कम से कम चार शताब्दियों तक 500 जी. डब्ल्यू. ई. का उत्पादन कर सकता है। थोरियम ऊर्जा पूर्वानुमान भारत के परमाणु ऊर्जा आयोग के अध्यक्ष श्रीकुमार बनर्जी के अनुसार, तेजी से प्रजनन करने वालों के कार्यान्वयन के बिना वर्तमान में उपलब्ध यूरेनियम भंडार 2025 तक 570 जी. डब्ल्यू. का समर्थन कर सकते हैं। यदि 16 मिलियन टन के कुल चिन्हित और अनदेखे यूरेनियम भंडार को ऑनलाइन लाया जाता है, तो बिजली की उपलब्धता को सदी के अंत तक बढ़ाया जा सकता है। थोरियम को एक ऊर्जा स्रोत और देश के स्वदेशी तीन-चरणीय कार्यक्रम के रूप में अधिक शोध का आह्वान करते हुए उन्होंने कहा, "दुनिया को हमेशा लगता था कि एक चमत्कार होगा। दुर्भाग्य से, हमने पिछले 40 वर्षों में कोई चमत्कार नहीं देखा है। जब तक हम जाग नहीं जाते, तब तक मनुष्य इस शताब्दी के बाद अस्तित्व में नहीं रह पाएंगे। ।