இந்த பதிவில் இடப்படும் இடுகைகள் காப்புரிமை பெற்றவை.

Wednesday, September 5, 2012

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 7


அணு உலை விபத்து பற்றி பார்க்கலாம்.

அணு உலையில் இந்த அணு உலை எதிர்ப்பாளர்கள் கேட்காத கேள்வி ஒன்னு இருக்கு. அது

அணு உலை எல்லாம் சரியாத்தான் கட்டியிருக்கு என சொல்றீங்க.
பூகம்பம் போன்ற இயற்கை பேரிடர் வராத இடத்தில் கட்டியிருக்கு என சொல்றீங்க.

ஆனா யாராச்சும் அந்த இடத்துல குண்டு வச்சுட்டா?
அணு உலைக்கு வைக்கலீன்னாலும் அதோட கண்ட்ரோல் ரூம்முக்கு வச்சுட்டா என்ன செய்ய?
குண்டு கூட வேணாம் போர் வந்து மேலேருந்து குண்டு வீசினா என்ன செய்ய?
இல்லாட்டி 9/11 தாக்குதல் மாதிரி விமானத்தோடு மோதினா?

ஆபத்து தானே? (எப்படி எல்லாம் எதிர் தரப்புக்கு எடுத்து சொல்லிக்கொடுக்கவேண்டியிருக்குது  :-))))) )

சரியான கேள்வியே. இதுக்கும் ஏற்பாடு பண்ணியிருக்காங்க.

மிக எளிமையான தீர்வே. மொத்த அணு உலையும் ஒரு பெரிய காங்கிரீட் கட்டிடத்திற்குள் இருக்கும். வெளியில் இருந்து எதுவும் உள்ளே போகாது, உள்ளே இருந்தும் எதுவும் வெளியே வராது. என்ன குண்டு போட்டாலும் எதுவும் ஆகாது.

இதை செர்னோபில் போன்ற விபத்துக்களுக்கு அப்புறம் கத்துக்கிட்டாங்க. இப்பவும் புகுஷிமாவில் அணு உலை பார்க்கமுடியும். ஆனால் கூடங்குளத்திலோ மற்ற இந்திய அணு உலைகளிலோ பார்க்கமுடியாது. நமக்கு தெரிவது இந்த காங்கரீட் கட்டிடமே. இதனுள் இருக்கும்போது வெடித்தாலும் பாதிப்பு வெளியே வராது.

அடுத்து கழிவு நீர்

அணு உலையில் இருந்து வெளியேறும் நீரால் கடல்வாழ் உயிரினங்களுக்கு பாதிப்பு என இங்கு பலர் சொல்லக்கேட்டிருப்பீர்கள்

ஆனால் அணு உலையின் வடிவமைப்பை பார்த்தாலே இது நடக்க முடியாத ஒன்று என புரியும். அணு உலையின் குளிர்விக்கும் நீர் பாய்லர்களில் எப்படி பயன்படுகிறதோ, நிலக்கரி கொண்டு செயல்படும் அனல் மின்நிலையத்தில் எப்படி பயன்படுகிறதோ அப்படி மட்டுமே பயன்படும். ஆனால் இது ஏன் திரும்ப திரும்ப சொல்லப்படுகிறது.

இது புரிதலில் இருக்கும் பிரச்சினை.

அணு உலையை அனல் மின்சாரம் போல் நினைத்து

நிலக்கரி = யுரேனியம்
ஆக்சிஜன் = யுரேனியம்

என்று நினைத்துக்கொள்வதால் வரும் பிரச்சினை. ஆனால் அணு உலையில் மின்சாரம் எடுக்க ஆக்சிஜன்/காற்று தேவையில்லை என தெரிந்தால் இது புரியும். ஆனால் இதிலே இன்னோன்றும் இருக்கிறது.

சென்னையின் கூவத்தை கடலில் விட்டுவிட்டு அதனால் குறையும் மீன் வளத்திற்கு கல்பாக்கத்தை காரணமாக சொல்வது. நாம் பயன்படுத்தும் சோப்பு, கிருமிநாசினிகள் என பலவும் கூவம் வழியாக கடலுக்கே செல்கினறன. அதனால் விளையும் அபாயங்கள் பல. ஆனால் இதை வசதியாக மறைந்துவிட்டு அணு உலையின் மீது பழிபோடுவது எளிதான செயல் என்பதால் இது நடக்கிறது.

இதிலே இன்னோன்றும் உண்டு. வெப்பம் அதிகமாக இருந்தால் குறைத்துக்கொள்ளலாம். அது எவ்வளவு என்பதை ஆய்வாளர்கள் தான் முடிவு செய்யவேண்டும்.

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 6

இதிலே மாற்று வழி மின்சாரம் பற்றி கொஞ்சம் விளக்கம் பார்ப்போம். அணு உலை பற்றி பேசும் போது மாற்றுவழி மின்சாரம் பற்றி பேசுவது தவிர்க்க இயலாததாகிறது.

அணு உலை வேண்டாம் என்று சொல்பவர்கள் பெரும்பாலானோர் அணு உலையை ஆதரிப்பவர்களை கொடூரர்களாக, மனித உயிர்களை பலி கொடுத்து தன்னுடைய சுயநலத்தை அடைபவர்களாக சித்தரிப்பது வழக்கமாக நடக்கிறது. அணு உலைக்கு ஆதரவு என சொன்னாலே அடுத்த நிமிடமே அணு குண்டு நாட்டின் மீது வீசப்படுவது போன்ற சித்தரிப்பு நடக்கும் போது ஏன் வேண்டும் அணு உலை என சொல்லியாகவேண்டும்.

கூடவே அணு உலையை தயாரித்து இயக்கி அதிலே வேலை செய்யும் அனைவரும் முட்டாள்களா? அவர்களுக்கு இது எதுவுமே தெரியாதா? மாற்று வழி இருக்கும் போது அதிலே போகவேண்டியது தானே எதற்கு இந்த வேண்டாத வெட்டி வேலை போன்ற கேள்விகளுக்கும் பதில் சொல்லவேண்டும்.

பதிலை ஆற்றலின் அழியா விதியில் இருந்து ஆரம்பிப்போம். ஆற்றலை ஆக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது. ஒரு ஆற்றலை மற்றோர் ஆற்றலாக மட்டுமே மாற்ற முடியும். இந்த விதி பெரும்பாலானோருக்கு தெரியும் என நினைக்கிறேன். :-)

இங்கே இரண்டு கேள்விகள். அதிகமாக கிடைக்கும் ஆற்றல் எது? அதை எதற்கு இன்னோர் ஆற்றலாக மாற்றவேண்டும்?

இந்த உலகத்தில் அதிகமாக கிடைப்பது வெப்பம். அது சூரிய ஒளி என சொல்லித்தெரியவேண்டியதில்லை. அடுத்து கிடைப்பது வேதிவினை ஆற்றல். மரத்தை எரிப்பதில் இருந்து டீசல், பெட்ரோலை எரிப்பது வரை எல்லாம் வேதிவினையே.
இதுவும் வெப்பமாகவே மாறும். சரி எதுக்கு இதை இன்னோர் ஆற்றலாக மாற்றவேண்டும்?

மனித குல வரலாற்றிலே போன இரண்டு நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்னாடி வரை இந்த ஆற்றலை மாற்றவேண்டிய அவசியம் வரவே இல்லை. வெப்பத்தை அப்படியே பயன்படுத்திக்கொண்டிருந்தார்கள்
. ஆற்றல் மாற்றத்தின் முதல் அவசியம் நீராவி இயந்திரத்தின் மூலம் வருகிறது. அதிலே வெப்பத்தை சுழலும் ஆற்றலாக மாற்றினார்கள். பின்பு பெட்ரோலியம் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பிறகு அதை கொண்டு வெப்ப இயந்திரங்கள் கொண்டுவரப்பட்டன. மின்சாரம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு அதன் மூலம் சாதனங்கள் இயங்க ஆரம்பித்த பிறகு பெரும்பாலான வெப்பம் மின்சாரம் ஆக்கவே செலவிடப்படுகிறது.

இங்க இன்னும் சிலகேள்விகள் கேக்கனும்.

இப்படி ஒரு ஆற்றலை இன்னோன்றாக மாற்றும் போது முழுவதுமாக மாறுமா இல்லை ஆற்றல் வீணாகுமா அதாவது பயன்படாமல் போகுமா? கூடவே ஏன் எல்லாத்தையும் மின்சாரம் ஆகவே மாத்தனும்? வீட்டுக்கொரு டீசல் என்ஜின் வச்சு அதன் மூலம் பேன், மிக்சி, கிரைண்டர், ஏசி கம்ப்ரஸர், பிர்ட்ஜ் கம்ப்ரஸர் எல்லாத்தையும் பெல்ட் போட்டு சுத்த விடக்கூடாதா? வீட்டுக்கொரு சோலார் பேனல் வைக்கலாம் என்றால் வீட்டுக்கொரு காற்றாலையும் டீசல் என்ஜினும் வைக்கலாம் அல்லவா?. அப்படிப்பட்ட யோசனை ஏன் உலகில் இருக்கும் அறிவாளிகளுக்கு தோணலை? :-)

ஏன் தோனலைன்னா வெப்ப எந்திரங்களின் பயனுறு திறன் மிகவும் குறைவு. டீசல் எந்திரங்கள் 30 சதம் தரும். அதிகப்படியா 50%. இது என்ஜினில் இருந்து வெளியே வரும் போது தான். அப்புறம் சக்கரத்தை சுழலவச்சு வண்டிய தள்ள வைக்கும் போது 10% சதம் தான் வரும். டுடால்ப் டீசல் 1892 இல் முதல் டீசல் என்ஜினை கண்டுபிடித்ததில் இருந்து இன்னைக்கு வரைக்கும் இப்படித்தான் இருக்கு. :-)
ஆனா மின்சாரத்தை வெப்பமாக மாற்றும் போதோ சுழல் ஆற்றலாக மாற்றும் போதோ 90% சதவீதம் வரை கிடைக்கும்.

அடுத்து வெப்பத்தை ஓரிடத்தில் இருந்து இன்னோர் இடத்திற்கு கடத்துவதோ அல்லது அந்த தொழிற்சாலைகளில் அருகில் மனிதர்கள் வசிப்பதோ முடியாத காரியம். மின்சாரம் என்றால் கடத்தல் வெப்பத்தை விட மிக எளிது.

இப்போ வெப்பத்தை நேரிடையாக மின்சாரமாக மாற்றும் அமைப்பு ஒன்னே ஒன்னு தான். அது சோலார் பேனல். அதை விட்டா சுழல் இயக்கத்தை கொண்டு தான் மின்சாரம் தயாரிக்கமுடியும். சுழல் இயக்கம் தர்ற டர்பனை நீராவி கொண்டோ அதிக உயரத்தில் இருந்து வரும் தண்ணீர் கொண்டோ சுழல வைக்கலாம். இல்லாவிடில் டீசல்/பெட்ரோல் என்ஜின் கொண்டு சுழல வைக்கலாம். நீராவி கொண்டு தான் டர்பைன் சுழல வச்சு அணு உலையிலும் மின்சாரம் எடுக்கப்படுதுன்னு முன்பே சொல்லியிருக்கேன்.

டீசல் என்ஜின் தான் ஒரு நூத்தி பத்து இருபவது வருசமா மாறலை அப்படீன்னா சோலார் பேனலும் அப்படித்தான் இருக்கு. சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்ற முடியும் என கண்டுபிடிச்சும் நூறு வருசத்துக்கு மேலாகுது. ஐன்ஸ்டைனுக்கு நோபல் பரிசு கிடைச்சதும் இந்த கண்டுபிடிப்புக்கு தான். ஆனா இன்னமும் சோலார் பேனலில் பயனுறு திறன் 20% வீதத்தை தாண்டல. அதிலே ஒரு சதவீதம் கூட்ட முயற்சி செய்த அமெரிக்க கம்பெனி போன வருடம் திவால் ஆனது.

சரி இன்னும் ஏதாவது இருக்கா? இருக்கு. டீசல், பெட்ரோல், நிலக்கரி இவற்றை எரித்தால் வரும் மாசை விட அவை முக்கியமான ஒன்றை தின்று தீர்க்கின்றன. அது உயிர் வாழ தேவையான ஆக்சிஜன். ஆக்சிஜன் அளவு குறைய குறைய நோய்கள் வருவது பல மடங்கு பெருகும். சென்னையில் இருக்கும் காற்று அசுத்தத்தாலே பெரும்பாலான நோய்கள் வருகின்றன என சமீபத்திலே வந்த ஆய்வு ஒன்று சொல்லியது.

ஆகவே தான் இவற்றுக்கு மாற்றாக அணு உலை முன் வைக்கப்படுகிறது. அணு உலையின் இருந்து கிடைக்கும் வெப்பத்திற்கு ஆக்சிஜன் தேவையில்லை. புகை போன்ற பிரச்சினைகள் கிடையா. பாதுகாப்பாக கட்டினால் இயக்கினால் சுத்தமான சுகாதாரமான நோய் நொடி தராத மின்சாரம் கிடைக்கும்.

இதனாலே தான் ஆவ்சம் அமெரிக்கா 140 அணு உலைகளை இயக்குகிறது. பெரும்பாலான பல்கலைக்கழகங்களிலே அணு உலை வைத்திருக்கிறது. சீனாவும் அதன் வழியிலே போய் 120 அணு உலைகளை கட்டப்போகிறது.

இதை முன்னெடுப்பவர்கள் சுற்றுப்புறச்சூழல் மாசடைவதை தடுக்க முயல்கிறார்கள் என பாராட்டப்படவேண்டுமே தவிர கொலைகாரர்களாக சித்தரிக்கப்படக்கூடாது.

அணு உலையின் பாதுகாப்பு பற்றி நாளை.

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 5

அமெரிக்காவில் கல்லூரிகளில் அணு உலை இருக்கிறது என்பது கொஞ்சம் ஆச்சரியமானதாகவும் இருக்கிறதா? சிலருக்கு அதிர்ச்சியாகக்கூட இருக்கலாம். என்னது அணு உலையைக்கொண்டு போய் ஒரு கல்லூரியில் வைப்பார்களா? என்று.

எக்ஸ்ரே எந்திரம், எம் ஆர் ஐ போன்று அதுவும் ஒரு எந்திரமே. பாதுகாப்பு ஏற்பாடுகளை செய்துவிட்டால் கல்லூரியில்மட்டும் அல்ல தனியார் கம்பெனிகள் கூட அதை உபயோகப்படுத்தலாம். சமீபத்தில் திவாலான கோடாக் இப்படி ஒரு வேலையை செய்து வந்தது இப்போது தான் தெரிந்திருக்கிறது.

அமெரிக்காவில் மட்டுமல்ல பல நாடுகளில் ஆராய்ச்சி அணு உலைகள் கல்லூரிகளில் அணு உலைகள் உண்டு. கனடா, சீனா அமெரிக்கா போன்ற நாடுகள் இந்த அணு உலைகளை மற்ற நாடுகளுக்கு கொடுக்கின்றன.

http://en.wikipedia.org/wiki/Research_reactor

டிரிகா எனப்படும் அணு ஆராய்ச்சி உலையை உலகின் பல இடங்களில் காணலாம்.

http://en.wikipedia.org/wiki/TRIGA

ஒருவேளை அந்த அமைப்பு இங்கிருந்திருந்தால் எல்லோரையும் கூட்டிக்கொண்டு போய் காண்பித்திருக்கலாம். அணு உலையை பற்றிய தேவையில்லாத பயமும் குறைந்திருக்கும்.

இந்த அணு உலைகள் அனைத்திற்கும் பாதுகாப்பு வழிமுறைகள் ஒன்னு தான். இயக்கும் முறையும் ஒன்னுதான். ஆனா என்ன வேலைக்கு வைத்திருக்கிறார்கள் என்பதை பொறுத்து யார் யாரை கிட்ட அனுமதிக்கலாம் என்பது மாறுபடும்.

உதாரணத்திற்கு 50 சிசி டூவீலர் வண்டிய 16 வயசு ஆளுங்க கூட ஓட்டலாம். 100 சிசி டூவீலர்ன்னா லைசென்ஸு எடுக்கனும். கார்னா அதுக்கு தனி லைசென்ஸு. லாரின்னா தனி லைசென்ஸு கூடவே பேட்ச் எடுக்கனும். இப்படி வண்டிய பொறுத்து லைசென்ஸு மாறுவது மாதிரி அணு உலையும். :-)

நம்மவீட்டு பிரிட்ஜ் அளவுக்கும் அணு உலை வைக்கலாம். ஒரு அப்பார்ட்மெண்ட் காம்பெளக்ஸ் அளவுக்கும் அணு உலை வைக்கலாம்.

தொழிற்சாலையில் இருக்கும் பாய்லர் கிட்ட போகவே லைசென்ஸ் வேணும் கிறது இண்டஸ்டிரியல் சேப்டி. வீட்ல தண்ணி யார்வேண்டுமனாலும் கொதிக்க வைக்கலாம். குக்கர்ல சாதம் வைக்கலாம். :-)

அணு உலையில் இருந்து கதிர்வீச்சு வெளியேறாது. அப்படி வெளியேறினா அங்க யாரும் வேலை செய்யமுடியாது. யுரேனியமே பாதிக்கப்படும் அளவு கதிர்வீச்சு வெளியிடாத தனிமம் தான். அணு உலை தயாரிக்கும் போதே இதுக்கெல்லாம் வழிமுறைகள் வச்சிட்டு தான் கட்டுவாங்க.

இது ஓரளவுக்கு புரியும் என்பதால் அடுத்து  

நீயூட்ரான் மூலங்கள் மற்றும் நீயூட்ரான் கட்டுப்படுத்துவான்கள்.

எப்படி மரமோ, டீசலோ எரிய ஆக்சிஜன் தேவைப்படுகிறதோ அப்படி அணுப்பிளவு தொடர்ந்து நடக்க நீயூட்ரான் தேவை. இந்த நீயூட்ரான் இரண்டு வகைப்படும்.

முதல்நிலை மூலம்: இவை அணு உலையை ஆரம்பிக்கும் போது மட்டும் வைத்திருந்து பின்பு நீக்கிவிடுவார்கள். இவை கலிபோர்னியம் 252, புளுட்டோனியம்-பெரிலியம் கலவை போன்றவை

இரண்டாம் நிலை மூலம்: இவை உள்ளேயே இருக்கும். ஆன்டிமொனி-பெல்லூரியம் கலவை, போரான் போன்றவை உபயோகப்படும்.

அடுத்து நீயுட்ரான் கட்டுப்படுத்துவான்கள்

இவை நீயுட்ரான்களை உறிஞ்சி அணுப்பிளவு சரியான முறையில் நடக்க உதவுகின்றன.

பார்க்க படம்




[Chain reaction with moderator.]

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 4

அணு உலையில் இருந்து மின்சாரம் எப்படி எடுக்கிறார்கள் என விளக்கும் படம்

File:PressurizedWaterReactor.gif


அணு உலைக்கு உள்ளே என்னென்ன இருக்கும் என்பதை சொல்லும் படம்

File:Reactorvessel.gif

அணு உலையின் உள்ளே எப்படி வினை நடக்கிறது என விளக்கும் படம்

File:Thermal reactor diagram.png


அணு உலையின் தலைப்பகுதி எப்படி இருக்கும் என்பதன் படம்

File:Reactor Vessel head.jpg


உருக்கப்பட்ட உப்பை எரிபொருளாக கொண்ட அணு உலையின் அமைப்பு

File:MSRE Core.JPG

RMBK எனப்படும் அணு உலை வகையின் எரிபொருள் கம்பிகள்

File:Rbmk fuel rods holder.png

அதன் உலை வடிவமைப்பு

File:RBMK English.PNG

அதன் கட்டுப்படுத்தும் கம்பிகளின் வடிவமைப்பு


File:RBMK Reaktor ChNPP-4.PNG

நீலம் - ஆரம்ப நீயூட்ரான் மூலங்கள்
மஞ்சள் - உலையின் அடிப்பகுதியில் இருக்கும் கட்டுப்படுத்தும் கருவிகள்.
பச்சை - கட்டுப்படுத்தும் கம்பிகள்
சிகப்பு - தானாக இயங்கும் கட்டுப்படுத்தும் கம்பிகள்

லித்துவேனியா நாட்டில் இருக்கும் இக்கலீனா அணு உலையின் உலை அறை.

File:RBMK reactor from Ignalina.gif


செர்னோர்வ் கதிரொளி எனப்படும் ஒளியில் ஒளிரும் அமெரிக்க ஓரிகான் மாநிலத்தில் இருக்கும் ரீட் கல்லூரியில் இருக்கும் ஆராய்ச்சி அணு உலை

File:Cerenkov Effect.jpg

அமெரிக்காவில் நார்த் கரோலினா மாநில பல்கலைகழத்தில் இருக்கும் அணு உலையின் கோர்


File:Pulstar2.jpg




அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 3

இதிலே யுரேனியத்தை அணு உலையில் ஏற்றுதல்

யுரேனியத்தில் இருக்கும் ஐசோடோப்புகளில் யூ235 தான் அணு உலையில் பயன்படுகிறது என பார்த்தோம். இந்த யூ235 இயற்கையாக கிடைப்பது குறைவு என்பதால் அதை சுத்திகரிக்கவேண்டும். யூரேனிய சுரங்கத்தில் இருந்து வெட்டியெடுத்துவிட்டு பின்பு நூற்றுக்கணக்கான செண்ட்ரிபியூஜ்கள் கொண்டு சுத்திகரிப்பாங்க. செண்ட்ரிபியூஜ் என்பது வீட்டுல இருக்கும் வாஷிங்மெஷினில் இருக்கும் டிரையர் போன்றது. அதுக்குள்ள ஒரு பெரிய அண்டா சுத்தும், அதன் சுத்தும் வேகத்தில் எடைக்கு தகுந்தவாறு உள்ளே இருக்கும் பொருள் பிரிக்கப்படும். கயிற்றில் ஒரு கல்லைகட்டி வேகமா சுத்தி கல்லை விட்டா கல் தூர போயி விழும் இல்லையா அது தான் செண்ட்ரிபியூஜிலும் நடக்கும். இந்த சுத்திரிகரிப்பு ரொம்ப கடினம். உலகத்திலேயே சில நாடுகள் (அமெரிக்கா, ரஷ்யா, சீனா, பிரான்ஸ், கனடா, இந்தியா) போன்ற நாடுகளிடம் மட்டுமே இந்த தொழில்நுட்பம் உண்டு. இப்படி சுத்திகரித்து எடுக்கப்பட்ட யுரேனியம் உருளைகளாக வார்க்கபட்டு அணு உலையில் ஏற்றப்படும்.

இங்க எவ்வளவு யுரேனியம் தேவைப்படும் என்ற கேள்வி எழுகிறது? ஒரு அணு உலையில் எவ்வளவு யுரேனியம் இருக்கும்? மொத்தமாகவே ஏத்திடுவாங்களா இல்லை கொஞ்சம் கொஞ்சமா ஏத்துவாங்களா?

இதுக்கு பதில் சொல்ல முன்ன சொன்ன தொடர் வினை என்பது பற்றி நன்றாக புரிந்து கொள்ளவேண்டும். தொடர்வினை என்றால் என்ன? ஒரு யுரேனியம் அணு அணுப்பிளவில் மூன்று நியூட்ரான்களை தரும். இந்த மூன்று நீயூட்ரான்களும் இன்னும் மூன்று அணுக்களை தாக்கி 9 நீயூட்ரான்களை தரும். இந்த 9 நீயூட்ரான்கள் 9 அணுக்களை தாக்கி 81 நீயூட்ரான்களை தரும். இப்படியாக நடக்கும் வினையை கட்டுக்குள் வைக்கவேண்டும். ஏட்டுக்கு இது சொல்லப்பட்டால் அணுப்பிளவில் வெளியேறும் எல்லா நீயூட்ரான்களும் போய் இன்னோர் அணுவை தாக்காது. வெளியேறும் வாய்ப்புகள் அதிகம். நீயூட்ரான்கள் மின்காந்த புலத்திற்கு கட்டுப்படாததால் அவற்றை பிடித்து வைக்கமுடியாது. அப்படி வெளியேறும் நீயூட்ரான்களுக்கு பதிலாக நீயூட்ரான்களை தந்துகொண்டே இருக்கவேண்டும். ஒருவேளை எல்லா நீயூட்ரான்களும் அணுக்களை தாக்கிவிட்டால் அதிகமாக வெளிப்படும் நீயூட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்ளும் அமைப்பும் இருக்கவேண்டும்.

இந்தமாதிரி இருக்கும் நிலையை சமநிலைத்தனமை என சொல்லலாம். ஆங்கிலத்தில் criiticallity  என சொல்வார்கள். அணு உலை கிரிட்டிகல் நிலையை அடைந்தது என செய்திகளில் கேட்டிருக்கலாம். அந்த கிரிட்டிகாலிட்டி இது தான். இதிலே மூன்று வகை.

1. குறைவான சமநிலைத்தன்மை : ஒன்றிற்கும் நீயூட்ரான் மட்டுமே அடுத்த அணுப்பிளவிற்கு ஏதுவாகிறது. இதிலே அணுபிளவு தொடர்ந்து நடைபெறாது

2. அதிக சமநிலைத்தனமை : ஒன்றிற்கு அதிகமான நீயூட்ரான்கள் அடுத்த அணுப்பிளவிற்கு ஏது. இதிலே அணுப்பிளவு தொடந்து தேவைப்படுதலை மீறி நடைபெறும். ஆனால் இது அணு குண்டு ஆகாது. ஏன் ஆகாது என கீழே விளக்குகிறேன்.

3. சமநிலைத்தன்மை. ஒரே ஒரு நீயூட்ரான் மட்டுமே அடுத்த அணுப்பிளவிற்கு தயாராக இருக்கிறது.

அடிப்படை அணு உலையில் வடிவமைப்பே குறைவான சமநிலைத்தன்மைக்கு போகுமே தவிர அதிக சமநிலைத்தன்மைக்கு போவதாக இருக்காது என்பது தான். அதிகமாக வெளிப்படும் நீயூட்ரான்களை கட்டுப்படுத்தும் அமைப்புகள் இருப்பதால் இது போவதற்கு வாய்ப்பே இல்லாமல் இருக்கும். இந்த அமைப்பை ஆங்கிலத்தில் Inherent safety என சொல்லுவார்கள். தமிழிலே அடிப்படையிலே பாதுகாப்பு உடைய அமைப்பு என சொல்லலாம். இதற்கு மாறானது engineered safety,  இந்த அமைப்பிலே ஏதேனும் தவறு அல்லது விபத்து ஏற்படும் பட்சத்தில் வெளியில் இருந்து மட்டுமே அணு உலையை பாதுகாக்க இயலும். இப்போது வரும் அணு உலைகள் அடிப்படையிலேயே பாதுகாப்புடன் வருகின்றன. இதை passive nuclear safety எனவும் சொல்வார்கள்.

அணு குண்டு என்றால் எப்படி இருக்கும்? அணு குண்டில் இருக்கும் அனைத்து யுரேனியம் அணுக்களும் ஒரே நேரத்தில் அணுப்பிளவிற்கு ஈடுபடுத்தப்படும். இதுவே மிகப்பெரும் வெப்பத்தை வெளிப்படுத்தும். இப்படி ஒரு அமைப்பை கொண்டுவருவது கடினம். இந்த கணக்கை போட்டு அதை பல முறை சோதனை செய்தால் மட்டுமே சாத்தியம். இல்லாவிடில் அது அணுகுண்டாக இருக்காது வெறும் புஸ்வாணம் தான்.

இங்கே ஒரு சிறு பெயர் விளக்கம். நான் அணு உலை எனப்படும் ஆங்கிலத்தில் core எனப்படும் யுரேனியம்+நீயூட்ரான் கம்பிகளை கொண்ட அமைப்புதான். ஒட்டு மொத்த அமைப்பையே அல்ல. அது அணு மின்சார நிலையம். அதை பின்பு விளக்குகிறேன்.

அணுவில் இருந்து வெப்பத்தை எடுப்பதில் இருக்கும் சிக்கலை நன்றாக புரிந்து கொள்ளவேண்டும். அணு உலையில் சமநிலைத்தன்மை கொண்டு வருவது எப்படி கடினமோ அப்படி அணு குண்டு தயாரிப்பதும் கடினம். ஆக இந்த சிக்கலான அமைப்பிலே பல வேலைகள் செய்தே வெப்பத்தை தொடர்ந்து தயாரிக்கிறார்கள்.

அணு உலை எப்படி இருக்கும் என்பதற்கு சில படங்களை போடுகிறேன். புரியாத இடங்களை சொல்லுங்கள்.

Tuesday, September 4, 2012

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 2

இதிலே அணு உலையில் இருந்து எப்படி மின்சாரம் எடுக்கிறார்கள், அது எடுக்க என்னென்ன தேவை என பார்ப்போம்.

இந்த அணு உலை என்ற சமாச்சாரத்தை புரிந்து கொள்வதற்கு முன்பு இது எவ்வளவு சிக்கலான அமைப்பு என்பதை புரிந்துகொள்ளவேண்டியிருக்கும். ஒரு காலத்தில் நீராவியினால் வண்டி இழுப்பது என்பது மிகப்பெரும் விஷயமாக சொல்லப்பட்டது. நிலக்கரியினால் ஓடும் ரயில்வண்டிகள் வந்தபோது மாடுகள் கன்று போடாது, அது ஓரு பேய் போல வரும் என்றெல்லாம் பயந்தார்கள் என படித்திருக்கிறோம். ஆனால் இன்றைக்கு அந்த நீராவியில்லாமல் எந்த வீட்டிலும் சோறு வேகுவதில்லை. அதே போல் வெப்ப என்ஜின்கள் என சொல்லப்படும் டீசல்/பெட்ரோல் என்ஜின்களின் முன்னேற்றமும். நான் தினமும் அலுவலகம் போகும் யுனிகார்னின் என்ஜின் சக்கரம் ஒரு நிமிடத்திற்கு 5500 முறை சுழலும். அதாவது ஒரு நொடிக்கு 90 தடவை சுழலும். இப்படி சுழல்வதற்கு உள்ளே இருக்கும் பொறியியல் அற்புதங்கள் பலப்பல. ஒரு சாதாரண வண்டிக்கே இப்படி பொறியியல் நுணுக்கம் தேவைப்படுகிறது என்றால் அணு உலைக்கு எவ்வளவு நுண்மாண் நுழைபுலம் தேவைப்படும். இதை புரிந்து கொண்டால் அணு உலையில் இருந்து எப்படி மின்சாரம் எடுக்கிறார்கள் என்பது புரியும்.

சரி, அணு உலைக்கு என்னென்ன தேவை.

1. மூலப்பொருளான யுரேனியம். இதுவும் 235 எண்ணுடையது வேணும்.
2. அணுப்பிளவை தொடங்க ஒரு நீயூட்ரான் தேவை. இதை தொடக்க நீயூட்ரான் மூலத்தில் இருந்து பெறலாம். இயற்கையாகவே நீயூட்ரானை வெளியிடும் தனிமங்கள் இதற்கு பயன்படும்.
3. இந்த நீயூட்ரான்களை கட்டுப்படுத்தி தொடர் வினையாக ஆக்க ஒரு பொருள்
4. இதிலேயிருந்து ஏற்படும் வெப்பத்தை வெளியே எடுத்துச்செல்ல ஒரு பொருள். பொதுவாக இந்த இரண்டு பொருட்களும் ஒன்றாகவே இருக்கலாம். சில இடங்களில் தனியாகவும் இருக்கலாம்.
5. வெப்பதை அதில் இருந்து எடுத்து மின்சாரமாக மாற்றும் இயந்திரங்கள்.

முதலில் யுரேனியம். தமிழ் விக்கிபீடியாவில் இருந்து http://ta.wikipedia.org/wiki/%E0%AE%AF%E0%AF%81%E0%AE%B0%E0%AF%87%E0%AE%A9%E0%AE%BF%E0%AE%AF%E0%AE%AE%E0%AF%8D

யுரேனியம் என்னும் தனிமம் பளபளப்பான வெளிறிய சாம்பல் நிறத்தில் திண்ம நிலையில் இருக்கும் ஒரு பொருள். இதன் அணுவெண் 92, மற்றும் இதன் அணுக்கருவில் 146 நொதுமிகள் உண்டு. இதன் வேதியியல் குறியெழுத்து U ஆகும். இதுவே இயற்கையில் கிடைக்கும் அதிக அணுநிறை கொண்ட தனிமம். இதன் அணுநிறை வெள்ளீயத்தை விட ஏறத்தாழ இரண்டு மடங்கு அதிகம். இது தனிமங்களின் அட்டவனையில் ஆக்ட்டினைடுகள் வரிசையைச் சேர்ந்த ஒரு தனிமம். யுரேனியம் சிறிதளவு கதிரியக்க இயல்பு கொண்ட தனிமம். இத் தனிமம் நில உருண்டையில், மண்ணிலும் பாறைகளிலும், நீரிலும் மிகமிகச் சிறிதளவே கிடைக்கின்றது. பெரும்பாலும் யுரேனைட்டு போன்ற கனிமப்படிவுகளில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றது. கிடைக்கும் அளவு மில்லியனுக்கு ஒரு சில என்னும் சிற்றளவிலேயே கிடைக்கின்றது.

இயற்கையில் கிடைக்கும் யுரேனியம் அணுக்கள் பெரும்பாலும் யுரேனியம்-238 (99.275%), மற்றும் யுரேனியம்-235 (0.72%) என்னும் வகைகளாகவும், மிக மிகச் சிறிதளவு (0.0058%) யுரேனியம்-235 என்னும் வகையாகவும் உள்ளன. யுரேனியம் மிக மெதுவாக ஆல்ஃவாத் துகள்களை உமிழ்கின்றது. யுரேனியம்-238 இன் அரைவாழ்வுக் காலம் 4.5 பில்லியன் ஆண்டுகளாகும். யுரேனியம்-235 இன் அரைவாழ்வுக் காலம் 700 மில்லியன் ஆண்டுகளாகும். இதனை அடிப்படையாகக் கொண்டு நில உலகத்தில் ஒரு பொருளின் தின்மையை அறிய யுரேனிய-தோரிய தொன்மையறி முறை என ஒரு முறை நிறுவப்பட்டுள்ளது. யுரேனியமானது தோரியம், பொலோனியம் ஆகிய இரண்டுடன் சேர்ந்து உள்ள மூன்று அணுச் சிதைவு கொள்ளும் பொருட்கலுள் ஒன்றாகும். இவ்வாறு அணுச்சிதைவு கொள்ளும்பொழுது ஏராளமான வெப்பம் உண்டாவதால் அணு உலைகள் இயக்கி அணுகுண்டு முதலிய அணு ஆயுதங்கள் செய்ய உதவுகின்றது. குறைந்த அளவு யுரேனியம்-235 என்னும் ஓரிடத்தான் கொண்ட யுரேனியத்தை (யுரேனியம்-238), குறைவுற்ற யுரேனியம் என்று கூறுவர். இந்த குறைவுற்ற யுரேனியமும் மிகவும் அடர்த்தியான பொருளாகையால் (வெள்ளீயத்தை விட 70% அதிகம், அடர்த்தி = 19050 கிலோ.கி /மீ3 (kg/m³) ), இதனைக் கொண்டு, வலுவான தடித்த மாழைகளால் (உலோகங்களால்) ஆன சுவர்களையும் பிளக்கமுடியும்.[2]. எனவே போர்க்கருவிகளில் இது மிகவும் பயன்படுகின்றது. இதனால் மாந்தர்களுக்கு பல உடல்நலக் கேடுகளும் விளையும்.

இதிலே கவனிக்க வேண்டியது யுரேனியத்தின் கதிரியக்கம் மிகக்குறைவு. இயற்கையில் கிடைக்கும் அளவும் மிக அதிகம். அரை ஆயுட்காலம் 70 கோடி ஆண்டுகள். அரை ஆயுட்காலம் என்பது ஒரு கிலோ அரைக்கிலோவாக ஆவதற்கு எடுத்துக்கொள்ளும் காலம். ஆல்பா துகள் என்பது இரண்டு புரோட்டான், இரண்டு நியூட்ரான் கொண்ட துகள். இவற்றை வெளியிட்டு அதன் எடை குறையும். மனித உடலில் இருந்து யுரேனியம் வெளியேற எடுத்துக்கொள்ளும் நாட்கள் 15 நாட்கள்.

யுரேனியம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது 1789 இல். அதன் கதிரியக்கம் 1896 இல் தான் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. என்ரிகோ பெர்மி தான் 1934 இல் அதன் அணுப்பிளவு தன்மையை கண்டறிந்தார்.

யுரேனியம் இயற்கையில் எல்லா தாழ்வான இடங்களிலும் இருக்கும். ஒரு கிலோ மண்ணில் 300 மைக்ரோ கிராமில் இருந்து 11.7 மில்லி கிராம் வரைக்கும் யுரேனியம் இருக்கும். அதிக புரோட்டான் உள்ள தனிமங்களில் இயற்கையில் அதிக அளவில் கிடைப்பது யுரேனியம் மட்டுமே. பூமியின் நடுவில் இருக்கும் யுரேனியம், தோரியம், பொட்டாசியத்தின் கதிரியக்க வெப்பமே பூமியின் நடுப்பகுதியை திரவமாக வைத்திருக்கிறது.

யுரேனியத்தை அணு உலைகளில் உபயோகிப்பது பற்றி அடுத்த பதிவில்

அணு உலை - ஏன் எதற்கு எப்படி? - 1

அணு உலை பற்றிய வழக்கமான கேள்விகளுக்கு விடையாக இந்த தொடர் அமையும். கேள்விகள் உபயம் ரமேஷ் முருகன்

1. அணுவுலைன்னா என்ன?
2. அணுவுலையில் பயன்படுத்தபடும் மூலப் பொருட்கள் என்னென்ன??
3. அது எப்படி செயல்படுகின்றது?? (பெரிய கேள்வின்னு நினைக்கிறேன். ஏற்கனவே ஜெயபாரதன் அவர்களின் விளக்கத்தைப் படிச்சிருந்தாலும், அது புரியல. அதனால நீங்க கதை சொல்ற மாதிரி எழுதுங்க)
4. எப்படி ஹீட் எனர்ஜியை, மெக்கானிக்கல் எனர்ஜியா மாத்துறாங்க?? ( நிலக்கரியில் ஓடுன இரயில் இஞ்ஜின் மாதிரியா??)
5. மிக எளிதா அணுவுலையில் ஏற்படும் விபத்துகள் / ஆபத்துகள் என்னென்ன???
6. அணுவுலையின் செயல்பாடுகளை ஏன் உடனே நிறுத்த முடியாது??
7. ஏன் அணுவுலையை குளிர்விக்கும் செயல்பாடுகள் மிக கடினம்??
8. அணுவுலையில் வரும் கழிவுகள்னா என்ன?? அது எப்படி இருக்கும்??
9. கதிர்வீச்சு எப்படி இருக்கும். அதை நாம் எப்படி உணர்வது??
10. கழிவுகளை மக்க வைக்கவே முடியாதா?? அல்லது அணுகுண்டுகள் போன்றவற்றிற்கு பயன்படுத்த முடியாதா??
11. கதிர்வீச்சு, அணுவுலையின் பாதுகாப்பு வளையத்தைத் தாண்டி வெளியே வருமா??? காற்றில் கலக்குமா??? பயணிக்குமா???
12. வெளியேவரும் கதிர்வீச்சை அணுவுலை நிலையம் கணக்கிடுமா, கட்டுப் படுத்துமா??
13. அணுவுலையை குளிர்விக்கப் பயன்படுத்தும் நீரில் கதிர்வீச்ச்ய் இருக்குமா?? அதைக் கடலில் கலந்தால் நீரின் வழியாக கலலில் கதிர்வீச்சு கலக்குமா???
14. அணுவுலை வெடித்தால், ஏற்படும் நிகழ்வுகளை வரிசைப் படுத்தி விளக்கவும்.
15. அணுவுலை வெடித்தவுடன் நாம் செய்ய வேண்டியது என்னென்ன???

இவைகளை ஒவ்வொன்றாக பார்க்கலாம்.


முதலில் அணு உலை என்றால் என்ன?

அணு உலை என்பது அணு பிளவின் மூலமாகவோ அல்லது அணு சேர்ப்பின் மூலமாகவோ வெப்பத்தை ஏற்படுத்தி அந்த வெப்பத்தை கொண்டு மின்சாரம் தயாரிப்பது. இதிலே மின்சாரம் தயாரிக்கும் முறையானது அனல் மின்சாரம் அதாவது நிலக்கரி எரித்து மின்சாரம் தயாரிக்கும் முறை போன்றது தான். இங்கு நிலக்கரியை எரித்து கிடைக்கும் வெப்பத்திற்கு பதிலாக அணுப்பிளவின் மூலம் கிடைக்கும் மின்சாரம்.

இதுல இரண்டு விஷயம் சொல்லியிருக்கேன். அணுப்பிளவு, அணு சேர்க்கை. இரண்டின் மூலமும் வெப்பம் வெளிப்படும் இரண்டின் மூலமும் மின்சாரம் எடுக்கலாம். ஆனால் இப்போதைக்கு இருக்கும் அணு உலைகள் அனைத்தும் அணுப்பிளவு மூலம் செயல்படுவை தான். அணுச்சேர்க்கை மூலம் செயல்படும் அணு உலை இயற்கையில் தான் உண்டு. அது சூரியன் போன்ற நட்சத்திரங்கள் தான். அந்த தொழில்நுட்பம் இன்னமும் மனிதனால் கண்டறியப்படவில்லை.

அணுப்பிளவு

அணுப்பிளவு என்பது பற்றி பார்ப்போம். ஒரு அணுவை நீயூட்ரான் மூலம் பிளப்பது தான் அணுப்பிளவு. இதிலே பிளக்கப்படும் அணு தன்னுடைய எடையை விட குறைவான இரண்டு அணுக்களையும் மீதம் இருக்கும் எடையை வெப்பமாகவும் தரும்.

யூரேனியம் 235+ நீயூட்ரான் = பிளக்கப்பட்ட அணு + 2.4 நீயூட்ரான் + 192.9 மெகா எலக்ட்ரான் வோல்ட்(MeV)
புளுட்டோனியம் 239 + நீயூட்ரான் = பிளக்கப்பட்ட அணு + 2.9 நீயூட்ரான் + 198.5 மெகா எலக்ட்ரான் வோல்ட்(MeV)

இந்த எலெக்ட்ரான் வோல்ட் என்பது ஒரு அளவீடு. ஒரு டிரில்லியன் எலெக்ட்ரான் வோல்ட்டுகள் ஒரு பறக்கும் கொசுவின் சக்திக்கு சமமானது. (http://rajasankarstamil.blogspot.in/2011/10/45.html)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fission_chain_reaction.svg
File:Fission chain reaction.svg



இந்த வேலையானது ஐன்ஸ்டைனின் சமன்பாடான E = mC2 என்பதன் மூலம் செயல்படுகிறது.

இந்த அணுப்பிளவின் போது அதிகமாக வரும் நீயூட்ரான்கள் உடனே அடுத்த யூரேனியம் அணுவை தாக்கும். அது இன்னும் மூன்று நீயூட்ரான்களை வெளியிடும். இப்படி வெளியிடுவது கட்டுக்குள் இருந்தால் அது தொடர் வினை என அழைக்கபடுகிறது. அப்படி தொடர்வினையாக இருக்கும் போது வெளிவரும் வெப்பமும் ஒரே போல் இருக்கும்.


அணுச்சேர்க்கை

இது இரண்டு அணுக்களை ஒன்றாக சேர்ப்பதன் மூலம் வரும் வெப்பத்தை அடிப்படையாக கொண்டது. ஆனால் இதற்கு முதலில் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை வேண்டும் அப்போது தான் அணுச்சேர்க்கை நடைபெறும். அணுப்பிளவிற்கு அது தேவையில்லை. ஏன் இதற்கு ஓர் குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை வேண்டும்? ஏனென்றால் இரண்டு அணுக்களும் ஒன்றை ஒன்று விலக்கும், காந்த துருவங்கள் போல. அதை மீறவே இந்த வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது.

டிட்டூரியம் + டிரிட்டியம் = நீயூட்ரான் + ஹீலியம் + 18 மெகா எலெக்ட்ரான் வோல்ட்

இந்த டிட்டூரியம், டிரிட்டியம் என்பதெல்லாம் ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்புகள்.