परमाणु ईंधन संसाधन की उपलब्धता के मामले में भारत का विश्व में अद्वितीय स्थान है। हमारे पास यूरेनियम के सीमित लेकिन थोरियम के विशाल संसाधन हैं। केरल और उड़ीसा के समुद्र तट की रेत में मोनाज़ाइट के समृद्ध भंडार हैं, जिसमें लगभग 8 - 10% थोरियम होता है।

थोरियम का उपयोग परमाणु ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन इसके भौतिकी अभिलक्षण के कारण इसका उपयोग सीधे नहीं किया जा सकता। ईंधन के रूप में उपयोग करने से पहले इसे परमाणु रिएक्टर में ²³³U में परिवर्तित करना पड़ता है। ²³³U में अन्य विखंड्य ²³⁵U और ²³⁹Pu की तुलना में बेहतर भौतिकी अभिलक्षण होते हैं। उपलब्ध संसाधनों का दक्षतापूर्वक और स्थायी रूप से उपयोग करने के लिए एक त्रिचरणीय भारतीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम तैयार किया गया है।

हमारे परमाणु कार्यक्रम की शुरुआत से ही थोरियम पर काम किया जा रहा है। थोरियम ईंधन चक्र के सभी पहलुओं जैसे - खनन और निष्कर्षण, ईंधन संविरचन, इसका विभिन्न रिएक्टर प्रणालियों में उपयोग, इसके विभिन्न गुणों और विकिरण व्यवहार, पुनस्संसाधन और पुन:चक्रण का मूल्यांकन आदि पर अध्ययन किया गया है। कुछ महत्वपूर्ण उपलब्धियां/तकनीकी प्रगति इस प्रकार हैं:
मोनाजाइट से थोरिया उत्पादन की प्रक्रिया सुव्यवस्थित है। इंडियन रेयर अर्थ्स लिमिटेड (IREL) ने कई टन परमाणु ग्रेड थोरिया पाउडर का उत्पादन किया है। पाउडर-पेलेट विधि द्वारा थोरिया आधारित ईंधन संविरचन प्रक्रिया सुव्यवस्थित है। अनुसंधान और विद्युत रिएक्टरों में विभिन्न किरणनों के लिए बीएआरसी और एनएफसी में कुछ टन थोरिया ईंधन का निर्माण किया गया है।
ईंधन प्रबंधन, रिएक्टर नियंत्रण और ईंधन उपयोग के संबंध में विभिन्न प्रकार के रिएक्टरों में थोरियम के उपयोग से संबंधित अध्ययन किए गए हैं।
एक क्रांतिक सुविधा का निर्माण किया गया है और इसका उपयोग थोरिया आधारित ईंधन के साथ प्रयोग करने के लिए किया जा रहा है।

1. हमारे अनुसंधान और विद्युत रिएक्टरों में थोरिया आधारित ईंधन किरणन किया गया है।
2. अनुसंधान रिएक्टर साइरस के परावर्तक क्षेत्र में थोरिया ईंधन की छड़ें।
3. अनुसंधान रिएक्टर ध्रुव में अभिक्रियता भार के रूप में थोरिया ईंधन समुच्चय।
4. दाबित भारी पानी रिएक्टरों (PHWRs) के प्रारंभिक कोड में अभिवाह सपाटन के लिए थोरिया ईंधन बंडल।
5. द्रुत प्रजनक परीक्षण रिएक्टर (FBTR) में थोरिया आवरक समुच्चय।
6. अनुसंधान रिएक्टर साइरस और ध्रुव में क्वथन जल रिएक्टर (BWR), दाबित भारी पानी रिएक्टर (PHWR) और प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) डिजाइन के (Th-Pu) मिश्रित ऑक्साइड (MOX) ईंधन पिन।

किरणित दाबित भारी पानी रिएक्टर (PHWR) थोरिया ईंधन बंडलों और (Th-Pu) मिश्रित ऑक्साइड MOX ईंधन पिनों पर पश्च किरणन जांच की गई है।
थोरिया आधारित ईंधन के लिए उष्मा-भौतिकीय और उष्मागतिकी गुणों का मूल्यांकन किया गया है। साइरस में किरणित थोरिया ईंधन छड़ों को यूरेनियम थोरियम पृथक्करण सुविधा (UTSF) बीएआरसी में पुनस्संसाधित किया गया है।
पुन:प्राप्त ²³³U का निर्माण कामिनी रिएक्टर के लिए ईंधन के रूप में किया गया है। द्रुत प्रजनक परीक्षण रिएक्टर (FBTR) में किरणित थोरिया आवरक समुच्चयों को इंदिरा गाँधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (IGCAR) में पुनस्संसाधित किया गया है।
पुन:प्राप्त ²³³U का उपयोग द्रुत प्रजनक परीक्षण रिएक्टर (FBTR) में प्रोटोटाइप द्रुत प्रजनक रिएक्टर (PFBR) प्रकार के ईंधन समुच्चयों के प्रायोगिक किरणन के लिए किया गया है।
दाबित भारी पानी रिएक्टरों (PHWRs) में किरणित थोरिया ईंधन बंडलों को विद्युत रिएक्टर थोरियम पुनस्संसाधन सुविधा (PRTRF) में पुनस्संसाधित किया जाएगा। पुन:प्राप्त ²³³U का उपयोग प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR)-क्रांतिक सुविधा में रिएक्टर भौतिकी प्रयोगों के लिए किया जाएगा।

थोरियम के बड़े पैमाने पर उपयोग को प्रोत्साहन प्रदान करने के लिए प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) और प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) 300-LEU को बीएआरसी में डिज़ाइन किया गया है।

प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR)

प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) एक 300 मेगावाट का, ऊर्ध्वाधर दाब ट्यूब प्रकार, क्वथन हल्का पानी शीतित और भारी पानी विमंदित परमाणु रिएक्टर है। तीसरे चरण में थोरियम आधारित रिएक्टरों के दीर्घकालिक नियोजन को ध्यान में रखते हुए प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) को एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शन रिएक्टर के रूप में स्थापित किया जा रहा है। यह थोरियम के उपयोग के लिए आवश्यक प्रौद्योगिकियों के प्रदर्शन के लिए एक प्लेटफार्म प्रदान करेगा। रिएक्टर (Th-Pu) MOX और (Th-²³³U) MOX प्रकार के ईंधन का उपयोग करेगा। इस रिएक्टर के लिए विखंड्य ²³³U, इसके भुक्तशेष ईंधन के पुनस्संसाधन से प्राप्त किया जाएगा, जबकि प्लूटोनियम दाबित भारी पानी रिएक्टर (PHWR) के भुक्तशेष ईंधन के पुनस्संसाधन से प्रदान किया जाएगा। प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) में संवृत ईंधन चक्र को अपनाने से थोरियम से ऊर्जा का एक वृहत अंश उत्पन्न करने में मदद मिलती है। इस रिएक्टर के साथ एक सह-स्थापित ईंधन चक्र सुविधा (FCF) की योजना बनाई गई है जिसमें ईंधन संविरचन, ईंधन पुनस्संसाधन और अपशिष्ट प्रबंधन की सुविधाएं होंगी। इसमें कुछ तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण मुद्दे अत्यधिक रेडियोधर्मी ताजा ईंधन का प्रहस्तन, दूरस्थ ईंधन संविरचन की आवश्यकता और स्थायी थोरिया आव्यूह (MATRIX) के विलयन द्वारा तीन-धारा जलीय पुनस्संसाधन करना हैं।

प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) के लिए थोरियम ईंधन चक्र के संविरचन, पुनस्संसाधन और अपशिष्ट प्रबंधन में विभिन्न चुनौतियों पर व्यापक अध्ययन बीएआरसी में किया जा रहा है।

प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR)- निम्न संवर्धित यूरेनियम (LEU)

प्रगत भारी पानी रिएक्टर (AHWR) - निम्न संवर्धित यूरेनियम (LEU) एक 300 मेगावाट का, ऊर्ध्वाधर दाब ट्यूब प्रकार, क्वथन हल्का पानी शीतित और भारी पानी विमंदित परमाणु रिएक्टर है। यह रिएक्टर 19.75% तक समृद्ध 235U वाले LEU (निम्न संवर्धित यूरेनियम) के साथ ईंधन के रूप में (थोरियम-LEU) MOX का उपयोग करेगा। रिएक्टर को उसके जीवनकाल के दौरान एक बार ईंधन चक्र के आधार पर डिजाइन किया जा रहा है। इसलिए अनुवीक्षण और पुनर्प्राप्ति के साथ-साथ भुक्तशेष ईंधन के दीर्घकालिक भंडारण का प्रावधान किया गया है। ये प्रावधान बाद में भंडारण के दौरान आवश्यकता पड़ने पर भुक्तशेष ईंधन के पुनस्संसाधन का विकल्प खुला रखेंगे। रिएक्टर के साथ ईंधन संविरचन संयंत्र का सह-स्थापन आवश्यक नहीं है क्योंकि उस रिएक्टर में निर्मित विखंड्य पदार्थ के पुन:चक्रण की परिकल्पना नहीं की गई है।