रिकॉर्ड बनाने वाली समुद्र के नीचे की रेल सुरंग के लिए चीनी इंजीनियरों ने पहली त्रि-घटक मिश्रित गैस प्रणाली तैनात की

समुद्र की गहराइयों में एक बड़ी सफलता

चीन ने जिंतांग समुद्रतलीय सुरंग के निर्माण में मदद के लिए अपनी तरह की पहली त्रि-घटक मिश्रित गैस शील्ड टनलिंग प्रणाली तैनात की है। 16.18 किलोमीटर लंबा यह रेलमार्ग दुनिया का सबसे लंबा समुद्र के नीचे का हाई-स्पीड रेलवे मार्ग बनेगा। देश में विकसित यह तकनीक कर्मचारियों को पारंपरिक सीमा से काफी अधिक दबाव में भी सुरक्षित रूप से काम करने की सुविधा देती है और भूमिगत इंजीनियरिंग में एक बड़ी प्रगति है। इस प्रणाली ने सुरंग के झोउशान छोर वाले हिस्से में काम करना शुरू कर दिया है, जहां कर्मचारियों को रेल निर्माण के इतिहास की कुछ सबसे कठिन परिस्थितियों का सामना करना पड़ रहा है। हीलियम, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को सटीक अनुपात में मिलाकर यह उपकरण ऐसे वातावरण में लोगों को जीवित और सतर्क रखता है, जहां पानी और मिट्टी का दबाव आम तौर पर सुरंग खोदने के बजाय गहरे समुद्र की खोज से जुड़ा होता है।

समुद्र के नीचे की सबसे लंबी हाई-स्पीड रेल सुरंग

जिंतांग सुरंग पूर्वी चीन के झेजियांग प्रांत में व्यस्त जलमार्ग के नीचे से निंगबो और झोउशान को जोड़ेगी। पूरी होने पर 16.18 किलोमीटर लंबा यह गलियारा समुद्र के नीचे की सबसे लंबी हाई-स्पीड रेल सुरंग का वैश्विक रिकॉर्ड बनाएगा और लंबाई तथा जटिलता, दोनों में मौजूदा समुद्रतलीय रेलमार्गों से कहीं आगे होगा। यह परियोजना एक बड़े परिवहन नेटवर्क का अहम हिस्सा है, जिसका उद्देश्य मुख्यभूमि को झोउशान से और निकटता से जोड़ना है। द्वीपसमूह में स्थित इस शहर की भौगोलिक अलगाव की स्थिति लंबे समय से यात्रियों और माल ढुलाई, दोनों के लिए लॉजिस्टिक चुनौतियां खड़ी करती रही है।

झोउशान छोर पर निर्माण दल 6,270 मीटर लंबे शील्ड टनलिंग हिस्से के लिए जिम्मेदार हैं। इसके लिए समुद्र तल के नीचे बदलती भूगर्भीय संरचनाओं से लगातार महीनों तक सुरंग खोदनी होगी। शील्ड मशीनें, जिन्हें अक्सर टनल बोरिंग मशीन या टीबीएम कहा जाता है, गोलाकार सुरंग बनाते हुए ढहने से रोकने के लिए सहायक संरचनाएं भी लगाती हैं। ये विशाल मशीनें चट्टान और तलछट को काटने के लिए घूमते कटर हेड पर निर्भर करती हैं, लेकिन काटने वाले औजार घिस जाते हैं और उनकी नियमित जांच या बदलाव जरूरी होता है। जलस्तर से काफी नीचे, दबावयुक्त कक्ष के भीतर यह रखरखाव करना सिविल इंजीनियरिंग के सबसे खतरनाक कामों में से एक है।

पारंपरिक तरीकों की सीमा क्यों आ गई

अत्यधिक उच्च दबाव वाले कक्षों में काम करना शील्ड टनलिंग उद्योग की सबसे गंभीर चुनौतियों में से एक है। दशकों से कर्मचारी खुदाई कक्ष में पानी रोकने और कटर हेड की मरम्मत के लिए श्रमिकों को भीतर भेजने हेतु संपीड़ित हवा प्रणालियों पर निर्भर रहे हैं। पारंपरिक संपीड़ित हवा तकनीकों में सुरक्षित दबाव की मान्य सीमा 0.5 मेगापास्कल है। इस सीमा से अधिक पर दबावमुक्ति से होने वाली बीमारी और अन्य शारीरिक खतरों का जोखिम तेजी से बढ़ जाता है, जिससे लोगों का भीतर जाना बेहद खतरनाक हो जाता है।

लेकिन जिंतांग सुरंग इन पुरानी सीमाओं से आगे जाती है। इसका सबसे गहरा हिस्सा समुद्र तल से 78 मीटर नीचे है, जहां पानी और मिट्टी का संयुक्त दबाव 0.85 मेगापास्कल तक पहुंच जाता है। इस दबाव की कल्पना ऐसे कीजिए: एक युआन के सिक्के से बड़े न होने वाले क्षेत्र पर करीब 30 किलोग्राम वजन दब रहा हो। मानक संपीड़ित हवा प्रक्रियाओं के तहत कर्मचारी इतने दबाव को सहन नहीं कर सकते। इस परियोजना के लिए जीवन-रक्षा और दबाव प्रबंधन का बिल्कुल अलग तरीका जरूरी था।

गहरे समुद्र से लिया सबक

इस चरम बाधा का सामना करते हुए निर्माण दल ने पारंपरिक खनन तकनीक के बजाय गहरे समुद्र में गोताखोरी का रुख किया। संतृप्ति डाइविंग और मिश्रित गैस से सांस लेने की प्रणालियों की मदद से वाणिज्यिक गोताखोर लंबे समय से समुद्र की उन गहराइयों में काम करते आए हैं, जहां साधारण संपीड़ित हवा जानलेवा हो सकती है। शरीर-विज्ञान के यही नियम लागू होते हैं, चाहे कोई कर्मचारी अपतटीय तेल मंच पर ढांचे की मरम्मत कर रहा हो या जमीन के सैकड़ों मीटर नीचे सुरंग के कटर हेड के घिसे हुए पुर्जे बदल रहा हो। इंजीनियरों ने इन समुद्री सिद्धांतों को अपनाकर खास तौर पर सुरंग निर्माण के लिए हीलियम, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की त्रि-घटक मिश्रित गैस प्रणाली बनाई।

हीलियम इस प्रणाली का बड़ा बदलाव लाने वाला घटक है। साधारण हवा के मुख्य घटक नाइट्रोजन के उलट, हीलियम का घनत्व कम होता है और यह ऊतकों में तेजी से फैलती है। अत्यधिक दबाव में सामान्य सांस की गैस के कारण नाइट्रोजन खतरनाक मात्रा में रक्तप्रवाह में घुल जाती है। इससे नाइट्रोजन नार्कोसिस हो सकता है, जिसे कभी-कभी ‘गहरे समुद्र का नशा’ कहा जाता है। इससे निर्णय क्षमता धुंधली पड़ जाती है और प्रतिक्रिया का समय धीमा हो जाता है। जमीन के सैकड़ों मीटर नीचे भ्रमित कर्मचारी अपने और सहकर्मियों के लिए खतरा बन सकता है। लंबे समय तक ऑक्सीजन का बहुत अधिक आंशिक दबाव पर सांस के साथ भीतर जाना भी विषाक्त हो सकता है। हीलियम इन दोनों समस्याओं से बचाती है और ऐसा अधिक सुरक्षित माध्यम देती है जो गहरे समुद्र तल जैसी परिस्थितियों में काम करते समय कर्मचारियों को मानसिक रूप से सतर्क और शारीरिक रूप से स्थिर रखता है।

डाइविंग तकनीक को टनलिंग में अपनाना बुनियादी ढांचा इंजीनियरिंग के उस बढ़ते चलन को दर्शाता है, जिसमें समाधान अलग-अलग विषयों की सीमाएं पार कर रहे हैं। अपतटीय तेल रिग पर गोताखोरों के लिए काम आने वाली तकनीक में सावधानीपूर्वक बदलाव करके जमीन के सैकड़ों मीटर नीचे रेल निर्माण दलों की सुरक्षा की जा सकती है। समुद्री विज्ञान और सिविल इंजीनियरिंग का यह मेल दुनिया भर के तटीय इलाकों में भूमिगत परियोजनाओं की अगली पीढ़ी को आकार दे सकता है।

त्रि-घटक मिश्रित गैस प्रणाली कैसे काम करती है

यह नया उपकरण केवल किसी ठेले पर रखे गैस सिलेंडरों का समूह नहीं है। इसमें दो प्रमुख मॉड्यूल हैं: एक गैस मिलाने के लिए और दूसरा गैस पहुंचाने के लिए। इनकी सहायता 113 विशेष उप-मॉड्यूल करते हैं, जिनमें गैस वितरण केंद्र, आपूर्ति केंद्र और व्यक्तिगत श्वसन उपकरण शामिल हैं। इस मॉड्यूलर संरचना से दबावयुक्त कक्ष में हर कर्मचारी को दी जाने वाली गैस के मिश्रण को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

यह प्रणाली 0.5 से 1 मेगापास्कल तक के दबाव में काम कर सकती है। इसकी ऊपरी सीमा जिंतांग सुरंग में दर्ज अधिकतम 0.85 मेगापास्कल दबाव से भी अधिक है, जिससे भविष्य की और कठिन परियोजनाओं के लिए सुरक्षा का अतिरिक्त अंतर मिलता है। गैस-मिश्रण के एल्गोरिदम कटर के सामने के हिस्से में मौजूद परिवेशी दबाव के अनुरूप हीलियम, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का अनुपात वास्तविक समय में समायोजित करते हैं। इससे सुरंग कितनी भी गहरी हो, कर्मचारियों को सांस लेने के लिए उपयुक्त मिश्रण मिलता है।

हर पुर्जे को खारे पानी के संक्षारक वातावरण, बोरिंग मशीन के लगातार कंपन और हाइपरबैरिक परिस्थितियों के यांत्रिक तनाव को झेलने में सक्षम होना चाहिए। इंजीनियरों ने अतिरिक्त सुरक्षा प्रणालियां बनाई हैं, ताकि किसी एक उप-मॉड्यूल की खराबी से पूरे दल की जीवन-रक्षा प्रणाली प्रभावित न हो। दूरस्थ निगरानी के जरिए सतह पर मौजूद दल गैस प्रवाह की दर, दबाव के स्तर और हर कर्मचारी के महत्वपूर्ण शारीरिक संकेतों पर नजर रख सकते हैं, बिना खुद कक्ष में दाखिल हुए।

चरम परिस्थितियों में कर्मचारियों की सुरक्षा

जब भी लोग दबावयुक्त खुदाई कक्ष में प्रवेश करते हैं, सुरक्षा सबसे अहम चिंता होती है। उच्च दबाव वाले वातावरण में नाइट्रोजन नार्कोसिस सबसे छिपे हुए खतरों में से एक है। दबाव में यह निष्क्रिय गैस तंत्रिका ऊतकों में घुल जाती है और शराब के नशे जैसे लक्षण पैदा करती है। इससे प्रभावित कर्मचारी को उल्लास या भ्रम महसूस हो सकता है, जिससे नियमित रखरखाव भी जानलेवा जोखिम बन जाता है। हीलियम ऐसा नशीला असर पैदा नहीं करती, इसीलिए गहरे समुद्र में गोताखोर और अब सुरंग कर्मचारी भी इसका इस्तेमाल करते हैं।

ऑक्सीजन विषाक्तता एक और खतरा है। जीवन के लिए जरूरी होने के बावजूद, अधिक आंशिक दबाव पर लंबे समय तक ऑक्सीजन सांस में लेने से फेफड़ों और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को नुकसान हो सकता है। ऑक्सीजन को हीलियम से पतला करके और मिश्रण में उसके अनुपात को सावधानी से नियंत्रित करके त्रि-घटक प्रणाली विषाक्त मात्रा बनने से रोकती है और साथ ही कठिन शारीरिक श्रम के लिए पर्याप्त गैस भी उपलब्ध कराती है।

दबावमुक्ति की प्रक्रियाओं का सावधानीपूर्वक प्रबंधन भी जरूरी है। पारी पूरी होने पर कर्मचारियों को दबाव के कई चरणों से गुजरते हुए धीरे-धीरे ऊपर आना पड़ता है, ताकि शरीर में घुली गैसें धीरे-धीरे बाहर निकल सकें। तेजी से दबाव घटने पर रक्त में बुलबुले बन सकते हैं, जिससे दबावमुक्ति से होने वाली बीमारी शुरू हो सकती है। यह दर्दनाक और जानलेवा स्थिति हो सकती है। मिश्रित गैस प्रणाली हर पारी के दौरान शरीर में जमा गैस की मात्रा के अनुरूप नियंत्रित दबावमुक्ति कार्यक्रमों का समर्थन करती है।

वैश्विक बुनियादी ढांचे के लिए इसका महत्व

चीन की इस त्रि-घटक मिश्रित गैस शील्ड टनलिंग प्रणाली की सफल तैनाती दुनिया भर की बुनियादी ढांचा परियोजनाओं के लिए सबक देती है। टोक्यो से न्यूयॉर्क तक तटीय शहर जलमार्गों के नीचे परिवहन नेटवर्क का विस्तार करने का दबाव महसूस कर रहे हैं, लेकिन कई संभावित मार्गों में निंगबो-झोउशान गलियारे जैसी भूगर्भीय परिस्थितियां हैं। 1 मेगापास्कल तक के दबाव में सुरक्षित रूप से काम करने की क्षमता ऐसे मार्ग खोलती है जिन्हें पहले बनाना असंभव था। इससे इंजीनियर अधिक गहरे और सीधे मार्गों पर विचार कर सकते हैं, जो यात्रा का समय और पर्यावरण पर पड़ने वाला असर कम करते हैं।

चीन में यह नवाचार बड़े पैमाने पर सुरंग निर्माण में चीनी इंजीनियरों की अग्रणी भूमिका को और मजबूत करता है। देश में पहले से ही दुनिया की कुछ सबसे महत्वाकांक्षी भूमिगत परिवहन प्रणालियां संचालित हैं। यह तकनीक समुद्र के नीचे रेलमार्गों के विकास को सीमित करने वाली एक प्रमुख बाधा दूर करती है। अन्य क्षेत्रों को भी इससे फायदा हो सकता है। भूमिगत खनन, समुद्रतलीय केबल बिछाने और वैज्ञानिक ड्रिलिंग परियोजनाओं में भी हाइपरबैरिक परिस्थितियां होती हैं, जहां मिश्रित गैस वाली जीवन-रक्षा प्रणाली उपयोगी साबित हो सकती है।

खास तौर पर जिंतांग सुरंग के लिए, यह प्रणाली सुनिश्चित करती है कि झोउशान का 6,270 मीटर लंबा हिस्सा कर्मचारियों की सुरक्षा से समझौता किए बिना तय समय-सारिणी के अनुसार आगे बढ़े। सुरंग पूरी होने पर मुख्यभूमि और द्वीपसमूह के बीच यात्रा का समय काफी घटेगा और झेजियांग प्रांत में आर्थिक एकीकरण तथा पर्यटन को बढ़ावा मिलेगा।

मुख्य बातें

• चीन ने झेजियांग प्रांत में जिंतांग समुद्रतलीय सुरंग परियोजना में देश में विकसित अपनी पहली त्रि-घटक मिश्रित गैस शील्ड टनलिंग प्रणाली चालू की है।
• 16.18 किलोमीटर लंबी यह सुरंग निंगबो और झोउशान को जोड़ते हुए दुनिया की सबसे लंबी समुद्र के नीचे की हाई-स्पीड रेल सुरंग बनेगी।
• पारंपरिक संपीड़ित हवा विधियों की सीमा 0.5 मेगापास्कल है, जबकि जिंतांग सुरंग का सबसे गहरा हिस्सा समुद्र तल से 78 मीटर नीचे 0.85 मेगापास्कल तक पहुंचता है।
• नई प्रणाली हीलियम, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाकर सांस लेने की अधिक सुरक्षित परिस्थितियां बनाती है और अत्यधिक उच्च दबाव में काम के दौरान नाइट्रोजन नार्कोसिस तथा ऑक्सीजन विषाक्तता को रोकती है।
• इंजीनियरों ने गहरे समुद्र में डाइविंग की तकनीकें अपनाकर यह प्रणाली विकसित की है। इसके 113 एकीकृत उप-मॉड्यूल 0.5 से 1 मेगापास्कल के दबाव में काम करने में सक्षम हैं।