குளிர் அணு இணைப்பு cold fusion கேள்வி பதில்கள்

This entry is part of 37 in the series 20020310_Issue


குளிர் அணு இணைப்பு (cold fusion) என்றால் என்ன ?

குளிர் அணு இணைப்பு என்பதை கண்டு பிடித்தவர்கள் ஸ்டான்லி போன்ஸ், மார்டின் ஃப்ளெய்ஷ்மன் என்ற இருவர். இதனை மார்ச் 1989இல் அறிவித்தார்கள். சில வேளைகளில் உலோக ஹைட்ரைட்களில் (ஹைட்ரஜனும், பளுவான ஹைட்ரஜனும் உலோகத்தில் கரைந்த ஒரு நிலை) மிக அதிகமாக ஹைட்ரஜன் நிறைக்கப்பட்ட சில சூழ்நிலைகளில் இந்த அணு இணைப்பு நடைபெறுகிறது. இது உபரி வெப்பம், ஹீலியம், மிகக்குறைந்த அளவு நியூட்ரான்கள் ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது. சில பரிசோதனைகளில் உலோகம் வேறொரு உலோகமாக மாறிவிடுகிறது. இந்த குளிர் அணு இணைப்பு, பல்லாடியம், டைடானியம், நிக்கல் மற்றும் சில அதிவேக மின்சார கடத்தும் பீங்கான்களில் காணப்படுகிறது.

உயர்வெப்ப அணு இணைப்பு என்றால் என்ன ?

உயர்வெப்ப அணு இணைப்பு என்பது சூரியன், நட்சத்திரங்கள் உள்ளே நடைபெறும் அணுஇணைப்பு. ஹைட்ரஜனோ மற்ற தனிமங்களோ இணைந்து வேறு பல அதிக எண்ணுள்ள தனிமங்களை உருவாக்கும் போது, மீதமிருக்கும் மாஸ் வெப்பச்சக்தியாக மாறி ஒளியாக வீசுகிறது. இதுவே சூரியன் போன்ற நட்சத்திரங்கள் பிரகாசமாக எரிவதன் காரணம். பல கோடி டிகிரி வெப்பத்தில், ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒன்றை ஒன்று விலகி ஓடும் குணத்தை விட்டு, வெப்பத்தின் அழுத்தில் இணைந்து ஹீலியம் அணுக்கருவாக மாறுகின்றன. அணு இணைப்பு என்பது அணுப்பிளவுக்கு நேர்மாறானது. அணுகுண்டுகளில், மிகவும் அதிக எண்ணுள்ள தனிமங்கள் (புளூட்டோனியம், யுரேனியம் ஆகியவை) உடைந்து சிறுசிறு தனிமங்களாக மாறுகின்றன. மீதமிருக்கும் மாஸ் வெப்பமாக மாறி வெடிக்கிறது. இதுவே கட்டுப்படுத்தப்பட்டு அணு உலைகளில் மின்சாரம் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உபரி வெப்பம் என்றால் என்ன ?

பல வேதி, அணு முறைகள் எக்ஸோதெர்மிக் என அழைக்கப்படுகின்றன. அதாவது உள்ளே செலுத்தப்பட்ட வெப்பத்தை விட அதிக வெப்பத்தை உருவாக்க வல்லவை. உதாரணமாக, நீங்கள் ஒரு தீக்குச்சியை கிழிக்கும் போது, அதில் இருக்கும் எரிபொருள் எரிந்து அது வெப்பமாக வெளிவருகிறது. சில குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகள் இந்த தீக்குச்சி போல வேலை செய்கின்றன. அதனுள் வெப்பம் செலுத்தப்படுவதில்லை. ஆனால், அதிலிருந்து வெப்பம் தொடர்ந்து வெளிவருகிறது. மற்ற சில குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகள், எதிர்வினை தொடர்ந்து நடப்பதற்கு, வெளியிலிருந்து மின்சாரம் மூலம் சக்தியை கோருகின்றன. மின்சார சக்தி உள்ளே அனுப்புவது ஒருகுறிப்பிட்ட அளவு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. அதே நேரத்தில் குளிர் அணுஇணைப்பு மூலமும் வெப்பம் உருவாகிறது. குளிர் அணு இணைப்பு மூலம் உருவான, (உள்ளே செலுத்தப்பட்ட மின்சார சக்திக்கு அதிகமாக) வெளிவரும் வெப்பம் உபரி வெப்பம் என அழைக்கப்படுகிறது. உதாரணமாக, சில மின்வேதி குளிர் அணு இணைப்பு கருவியில் 1 வாட் சக்தியை மின்சாரம் மூலம் அனுப்பி, 3 வாட் வெப்பம் அதிலிருந்து கிடைத்தால், 2 வாட் வெப்பம் உபரி வெப்பம் என அழைக்கப்படுகிறது. சில மின்வேதி குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகள் மிகவும் குறைந்த அளவு ஒருவாட்டுக்கும் குறைவாக மின்சாரம் அனுப்பி, 400 அல்லது 500 வாட் வெப்பத்தை உருவாக்கி இருக்கின்றன.

குளிர் அணு இணைப்பு, வேதியியலா, அணுவியலா, அல்லது வேறெதாவதா ?

குளிர் அணு இணைப்பு வேதி வினையாக இருக்க முடியாது. ஏனெனில் அதன் உள்ளே எந்த வித வேதி எரிபொருளும் இல்லை. வேதி வினையின் முடிவில் வரும் எந்த விதமான சாம்பலும் உள்ளே இல்லை. பெரும்பாலான குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகள் உள்ளே இருப்பது தண்ணீர்தான். இது எரிய முடியாது. இந்தக்கருவிகளுக்குள் உலோக ஹைட்ரைடுகள் இருக்கின்றன. இவைகளிலிருந்து மிகக்குறைந்த அளவுக்கு வேதி வெப்பம் உருவாக முடியும். ஆனால், குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகள், இந்த வேதி வினைகளிலிருந்து வரக்கூடிய வெப்பத்தை விட நூறுமடங்கு ஆயிரம் மடங்கு அதிகமான வெப்பத்தை உருவாக்கி இருக்கின்றன. உதாரணமாக, 40 மில்லிகிராம் உலோக ஹைட்ரைட் இருக்கும் ஒரு கருவி, இரண்டு மாதத்தில், 86 மெகா ஜ்ஊல் சக்தியை உருவாக்கி இருக்கிறது. மிகச்சிறந்த வேதி எரிபொருள் மண்ணெண்ணெய். சில ராக்கெட் எரிபொருள்கள் மட்டுமே, இருக்கும் எடைக்கு, மண்ணெண்ணெயைவிட அதிகமான வெப்பத்தை உருவாக்க வல்லவை. 86 மெகாஜ்ஊலை மண்ணெண்ணெய் உருவாக்க வேண்டுமெனில், 2 கிலோ மண்ணெண்ணெய் வேண்டும். ஆகவே குளிர் அணு இணைப்பு சுமார் 50000 மடங்கு சிறந்த எரிபொருள். மேலும், குளிர் அணு இணைப்புக்கருவிகளில் எரிபொருள் குறைவதால், வெப்பச்சக்தி குறைவதும் கிடையாது. இரண்டு மாதங்களுக்குப் பிறகு, இந்த கருவி நிறுத்தப்பட்டது. இது இன்னும் வருடம் முழுவதும் ஓடிக்கொண்டிருந்தால், எவ்வளவு வெப்பத்தை அளித்திருக்கும் என்று கணக்குப் போடப்படவில்லை. இது இன்னும் எவ்வளவு வருடம் ஓடியிருக்கும் என்பதுயாருக்கும் தெரியாது. குளிர் அணு இணைப்பு, அணு சாம்பலை உருவாக்குகிறது. ஹீலியம், மிகக்குறைந்த அளவு நியூட்ரான்கள், சில வேளைகளில் டிரிடியம், அடித்தளமாக இருக்கும் உலோகம் வேறொரு உலோகமாக மாறுவது ஆகியவை. பிளாஸ்மா அணு இணைப்பு நடந்தாலும், அணுப்பிளவு நடந்தாலும் வரும் நியூட்ரான்களை விட பலகோடி மடங்கு குறைந்த அளவே நியூட்ரான்கள் வருகின்றன. மேலும், வெளிவரும், ஹீலியம், நியூட்ரான்கள், அணுசாம்பல் ஆகியவைகளைக் கொண்டு, வெளியே வரும் வெப்பத்தை கணக்கிட முடியுமா என்று தெரியவில்லை. ஒருவேளை, இதுவரை அறியாத புதுவகை சக்தி மூலமாக இருக்கலாம்.

குளிர் அணு இணைப்பு, அணு வினையாக இருந்தால், ஏன் அவை அதி உயர் வெப்பமுடன் இல்லை ?

அணு வினைகள் எல்லாமே அதி உயர் வெப்பத்துடன் இருக்கும் என நினைப்பது சரியல்ல. உதாரணமாக, ஒரு ரேடியம் இருக்கும் கல்லில் தொடர்ந்து அணுப்பிளவு நடந்துகொண்டிருந்தாலும், அது தொடுவதற்கு குளிராகவே இருக்கும். ஆனால் இவை ஆபத்தான, கதிரியக்கத்தை உருவாக்குகின்றன.

வலிமை (power) என்பது சக்தி (energy) என்பதும் என்ன ? வாட், ஜ்ஊல், கிலோவாட், பிடியூ ஆகியவை என்ன ?

பலர் வலிமையையும், சக்தியையும் குழப்பிக்கொண்டிருக்கிறார்கள். எனவே இந்த விளக்கம்.

வலிமையை (power) வாட்கள், கிலோவாட் போன்றவற்றில் அளக்கிறார்கள். சக்தியை (energy) கிலோவாட்-அவர் அல்லது ஜ்ஊல் என்ற அளவையில் அளக்கிறார்கள்.

உதாரணமாக, வீட்டில் 100 வாட் மின்சார விளக்கு, 60 வினாடிகள் தொடர்ந்து எரிந்தால், அது உபயோகித்த சக்தி 6000 ஜ்ஊல்கள். இதை இன்னொரு முறையில் பார்க்கலாம். ஒரு 100 வாட் மின்சார விளக்கை 60 வினாடிகள் எரிக்கத் தேவையான சக்தி 6000 ஜ்ஊல்கள்.

4.18 ஜ்ஊல் என்பது ஒரு கலோரி

ஒரு கிராம் தண்ணீரை, ஒரு டிகிரி செல்ஸியஸ் அதிகமாக சூடாக்குவதற்குத் தேவையான வெப்பம் 1 கலோரி.

ஏன் குளிர் அணு இணைப்பு கருவிகளிலிருந்து ஆபத்தான கதிரியக்கமும், நியூட்ரான்களும் வருவதில்லை ?

யாருக்கும் தெரியாது. இது இன்னும் விளக்கப்படாத அறிவியல் புதிர். எந்த வினையிலிருந்து நியூட்ரான்களும், அதிக சக்தி உடைய கதிரியக்கமும் வரவில்லையோ அது அணு வினை அல்ல என்று சில அறிவியலாளர்கள் கருதுகிறார்கள். மற்றவர்கள், கதிரியக்கம் உருவாவதாகவும், அது அருகாமையில் இருக்கும் உலோக ஹைட்ரைடுகளால் உறிஞ்சப்பட்டுவிடுவதாகவும் கருதுகிறார்கள். எது எப்படியாயினும், ஆபத்தான கதிரியக்கம் வராமல் இருப்பது நல்ல விஷயம் தான். அதிலிருந்து கதிரியக்கம் வந்தால், அதனை தடுக்க ஏராளமான தடுப்பான்களும், அதற்கு அதிக செலவும் ஆகும். அப்படி ஆபத்தான கதிரியக்கம் வருமாயின், குளிர்அணு இணைப்பை வியாபார ரீதியாக்கி பொது மக்களுக்கு அளிப்பதும் கடினமான விஷயமாகிவிடும். அறிவியல் ரீதியாக, கதிரியக்கம் வராதது எரிச்சலானது, புதிரானது. ஆனால், வியாபார ரீதியிலும், சுற்றுச்சூழல் ரீதியிலும், இது விலைமதிக்க முடியாத நல்ல விஷயம்.

அதிவெப்ப அணு இணைப்பு- இன்று எந்த நிலையில் இருக்கிறது ?

சென்ற 40 வருடங்களாக பல அறிவியலறிஞர்கள் பல கோடி டாலர்கள் (அமெரிக்கா மட்டும் சுமார் 15 பில்லியன் டாலர் செலவிட்டிருக்கிறது. இது இந்தியப்பணத்தில் சுமார் 75000 கோடி ரூபாய்கள்) இந்த அதி வெப்ப அணு இணைப்பு ஆராய்ச்சிக்காக செலவிட்டிருக்கிறது. இது சூரியனின் அணுவினைகளை பூமியில் காப்பி அடிக்க பல கருவிகளை உருவாக்க செலவிட்டிருக்கிறது. மிக சக்தியும் அழுத்தமும் உள்ள காந்தங்களை உருவாக்கவும், மிகவும் அதிக வலிமையுள்ள லாசர்களை உருவாக்கவும், ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்புகளை உருவாக்கவும் இந்தச் செலவு செய்யப்பட்டிருக்கிறது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அதி வெப்ப அணு இணைப்பு ஆராய்ச்சி மிகவும் சிறப்பான முன்னேற்றங்களை காட்டியிருக்கிறது. ஆயினும், இதனைக்கொண்டு சக்தி தயாரிக்க இன்னும் ஆராய்ச்சியும், அந்த ஆராய்ச்சிகள் முடிந்து மின்சாரம் தயாரிக்க இன்னும் 30 வருடங்கள் ஆகும் என அனைவரும் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள். அதிவெப்ப அணு இணைப்பு மிகப்பெரிய தொழில்நுட்ப சவால். இப்போதைய வடிவமைப்பான டோகோமாக் அணு உலை வியாபார ரீதியில் உபயோகப்படுத்தக்கூடிய தொழில்நுட்பம் அல்ல என்று பலர் கூறுகிறார்கள்.

அமெரிக்க அதிவெப்ப அணு இணைப்பு அறிவியலாளர்கள், ராட்சச, பரிசோதனை அணு உலை (ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor) ஒன்றைக்கட்ட விரும்புகிறார்கள். இது 2005இல் கட்டி முடிக்கப்படலாம். வியாபார ரீதியில் ஒரு அணு உலை 2040க்கு முன்னால் வராது. அதிவெப்ப அணு இணைப்பு ஆராய்ச்சிக்கான அமெரிக்காவின் வருடாந்தர பட்ஜெட் சுமார் 500 மில்லியன் டாலர்கள் (சுமார் 2500 கோடி ரூபாய்கள்) ஆராய்ச்சியாளர்கள், மேற்கண்ட உலையைக் கட்டுவதற்காக அதிகப்பணத்தைக் கேட்டுக்கொண்டிருக்கிறார்கள்.

குளிர் அணு இணைப்பை விளக்கும் தேற்றங்கள் ஏதேனும் உள்ளனவா ?

கவனிக்கப்பட்ட குளிர் அணு இணைப்பின் விளைவுகளை விளக்க தேற்ற மாதிரிகளை உருவாக்க பல குளிர் அணு இணைப்பு ஆய்வாளர்கள் முயற்சித்திருக்கிறார்கள். மிகவும் அதிகமான வெப்ப வெளியேற்றம், குறைந்த அளவு அணு விளைவு, ஆபத்தான கதிரியக்கம் இல்லாமை, ஆகிய இதர அணு விளைவுகள். இவை எல்லாவற்றையும் விளக்கும் பொதுவாக ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட தேற்றம் இதுவரை இல்லை. இவை எல்லாம் இருக்கின்றன என்பதையும், இவைகளை விளக்க எதிர்காலத்தில் ஒரு தேற்றம் வரும் என்பதையும் மறுப்பதற்கில்லை.

எவ்வாறு உலோகத்துள் ஏராளமான ஹைட்ரஜனை திணிப்பது ?

எளிதல்ல! இதுவே குளிர் அணு இணைப்பு பரிசோதனையை பல இடங்களில் அதே போல திருப்பிச்செய்ய கடினமாக இருப்பதன் முக்கிய காரணம். எலக்ட்ரோலைட், ஹைட்ரஜன், டியூட்டிரியம் வாயு ஆகியவை சுத்தமாக எந்த வித அசுத்தமும் இல்லாமல் இருக்க வேண்டும். உலோகம் கவனமாக தயாரிக்கப்பட்டு, சுத்தப்படுத்தப்பட்டு, பரிசோதனைக்கு முன்னர் தயார் படுத்தப்பட வேண்டும். உலோகத்தின் அணுக்கள் அமைக்கும் கட்டமைப்புக்குள் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் திணிக்கப்படும்போது, ஏராளமான அழுத்தம் உருவாகிறது. இது பல வேளைகளில் இந்த் உலோகம் உடையக் காரணமாகிறது. குளிர் அணு இணைப்புக்கு அதிக அளவு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் இதற்குள் திணிக்கப்பட வேண்டும். இவ்வாறு அதிகத் திணிப்புக்கு (high loading) பல உபாயங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

1) ஒரிஜினல் போன்ஸ்-ஃப்ளெய்ஷ்மான் மின்வேதி முறை. ஹெவி வாட்டர் என்னும் அதிக எண்ணுள்ள ஹைட்ரஜன் கொண்ட தண்ணீரின் உள்ளே எலக்ட்ரோலைட்டாக லிதியம் டியூட்டிராக்ஸைட் (LiOD) பயன்படுத்துவது. பல்லாடியம் அல்லது பல்லாடியம் உலோகக்கலவை காத்தோடுக்கும், பிளாட்டினம் ஆனோடுக்கும் இடையே மின்சாரத்த்தை பாய்ச்சுவது.

2) ராண்டால் மில்ஸ் முறை. சாதாரண தண்ணீரின் உள்ளே பொட்டாசியம் கார்பனேட் (K2CO3) போட்ட எலக்ட்ரோலைட். நிக்கல் காத்தோடு, பிளாட்டினம் அல்லது நிக்கல் ஆனோடு.

3) டியூட்டிரியம் வாயு வெளியேற்றும் முறை. குறைந்த மின் அழுத்தம் மின்சார வெளியேற்றம் மூலமாக பல உலோகங்களுக்குள் டியூட்டிரியம் வாயு சூழலை ஏற்படுத்துவது.

4) அதி ஒலி முறை (Ultrasonic Activation)

சாதகமான விளைவுகளைக் காண்பித்த ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள்

Electric Power Research Institute (EPRI)/Stanford Research Institute (SRI)

Los Alamos National Laboratory

Oak Ridge National Laboratory

Naval Weapons Center at China Lake

Naval Research Laboratory

Naval Ocean Systems Center

Texas A&M University

California State Polytechnic University

ENECO, Salt Lake City

Hokkaido National University

ENEA (Italy)

National Institute for Nuclear Physics (Italy)

Osaka National University

National Institute for Fusion Science, Nagoya

Tokyo Institute of Technology

Bhabha Atomic Research Centre, Bombay, India

IMRA Corporation (Toyota subsidiary)

NTT (Nippon Telephone and Telegraph company)

E-Quest Sciences (California)

Shell Recherche SA (France)

Tsinghua University (China)

University of Illinois at Urbana

Many other private research laboratories, most in Japan

யார் குளிர் அணு இணைப்பு ஆராய்ச்சிக்கு அதிகப்பணம் செலவிடுவது ?

ஜப்பானிய மூலங்களே அதிகம். 10 பெரிய ஜப்பானிய நிறுவனங்களும், ஜப்பான் அரசாங்கமும் இணைந்து 1991இல் ஆராய்ச்சிக்காக கூட்டமைப்பு ஒன்றை உருவாக்கின. 24 மில்லியன் அமெரிக்க டாலரை செலவிடும் ஒரு 4 வருடத்திட்டத்தை எம்ஐடிஐ என்ற நிறுவனம் அறிவித்தது.

குளிர் அணு இணைப்புக்கு எதிர்காலம் இருக்கிறதா ?

துரதிர்ஷ்டவசமாக, இந்த குளிர் அணு இணைப்பு பரவலாக தாக்கப்பட்டு, சிறுமைப்படுத்தப்படுகிறது. ஐரோப்பாவிலும், அமெரிக்காவிலும் இதற்கான ஆராய்ச்சிக்காக பணம் செலவிடப்படுவதில்லை. இதற்குக்காரணம், பெட்ரோல் நிறுவனங்களும், அதிவெப்ப அணு இணைப்பு ஆராய்ச்சிக்காக பெரும் பணம் மான்யமாகப் பெரும் அறிவியல் சமூகமுமே என்று பரவலாக பேசப்படுகிறது. சென்ற மாதம் இது சம்பந்தமாக, அமெரிக்க பொது ஒளிபரப்பு நிறுவனத்தில் ஒரு செய்திப்படம் வெளியிடப்பட்டது.

Series Navigation