அணுப் பிணைவுச் சக்தி எப்படி ஆக்கப் படுகிறது ? – 5

This entry is part of 32 in the series 20071004_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா


பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பில் சிதறிப்
பொரி உருண்டை
பரமாணுக்களாகி,
துணுக்காகி அணுவாகி,
அணுவுக்குள் அணுவாகித் திரண்டு
அண்டமாகி,
அண்டத்தில் கண்டமாகித்
கண்டத்தில்
துண்டமாகிப் பிண்டமாகி,
பிண்டத்தில் பின்னமாகிப்
பிளந்து, பிளந்து தொடர்ப் பிளவில்
பேரளவுச் சக்தியாகித்
துணுக்குகள்
பிணைந்து, பிணைந்து பேரொளியாகிப்
பிரம்மாண்டப் பிழம்பாகி,
பரிதியாகி,
பரிதியின் கைப்பந்து களாகி,
அம்மானை ஆடினாள்
அன்னை !

பிண்டம், சக்திக்கு [Matter, Energy] உள்ள நெருங்கிய உறவை விளக்கும் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனின் ஒப்பியல் நியதியே [Theory of Relativity] இதுவரைப் படைத்த சமன்பாடுகளில் மகத்தானதோர் இணைப்பாகக் கருதப்படுகிறது.

பிரிட்டிஷ் மேதை, பெர்ட்டிரண்டு ரஸ்ஸல் [ஏப்ரல் 19, 1955]

இன்னும் சில பத்தாண்டுகளுக்கு நமது பூகோளத்தின் பெரும் பிரச்சனைகளாக எரிசக்திப் பற்றாக்குறையும், நீர்வளப் பஞ்சமும் உலக மனிதரை மிகவும் பாதிக்கப் போகின்றன !

முன்னாள் குடியர்சுத் தலைவர்: டாக்டர் அப்துல் கலாம் (2003)

Fig. 1
Fusion Reaction Model

சுதந்திர இந்தியாவின் ‘தொழில்யுகப் பொற்காலம் ‘

இருபதாம் நூற்றாண்டின் இறுதி ஆண்டுகளைச் சுதந்திர இந்தியாவின் ‘தொழில்யுகப் பொற்காலம் ‘ [Golden Time of the Industrial Age] என்று பாரத வரலாற்றில் பொன்னெழுத்துக்களால் பொறிக்கலாம். இந்தியாவின் மெய்யான ‘முழுமைத் தேசீயப் படைப்பு ‘ [Gross Domestic Product (GDP)] கடந்த ஆறு ஆண்டுகளின் வருடக் கூட்டு வளர்ச்சி 6.5% வீதமாகத் [(1993-1999) Compound Annual Growth Rate: 6.5%] தொடர்ந்து விருத்தியாகி உள்ளது என்று சிங்கப்பூர் அரசியல் எழுத்தாளர் பிரசென்ஜித் பாஸ¤ கூறுகிறார். இந்த வியக்கத் தக்க திறனியக்கம் [Performance] நிதிவள வேக வளர்ச்சியில் இந்தியாவை உலகக் குடியரசு நாடுகளிலே உன்னதத் தொழில்வள நாடாக உயர்த்துகிறது, என்றும் பாஸ¤ கூறுகிறார்.

‘அந்த ஆறு ஆண்டுகளில் மட்டும் 65% வீத வளர்ச்சியில் மிகைப் படுத்தப்பட்டு இந்திய மென்னியக்கிகள் [Software Programs] வெளிநாடுகளுக்கு ஏற்றுமதியாகி யுள்ளன. அந்த சமயம் வேளாண்மை விருத்தி 4% அதிகரித்திருக்கிறது. பாரதத்தில் உணவு தானிய வகைகளின் விளைச்சல் கடந்த முப்பதாண்டுகளாய் [1969-1999] மும்முறை பெருகியுள்ளன. முதியவர் கல்விப் புகட்டு 1991 இல் 51% ஆக இருந்தது, 1999 இல் 65% ஆக மிகுதி யடைந்தது! அவிழ்த்து விடப்படாமல் முடங்கிக் கிடக்கும் மானிடத்திறக் களஞ்சியங்கள் [Untapped Human Potentials] இந்தியா வெங்கும் தூண்டுவாரற்று இன்னும் குவிந்து கிடக்கின்றன! தொழிற் துறை வளர்ச்சியில் இன்னும் பாரதம் பன்மடங்கு பெருகி முன்னேற ஒளிமிகுந்த எதிர்காலம் கன்ணில் தெரிகிறது ‘ என்றும் சிங்கப்பூர் எழுத்தாளர் பாஸ¤ கூறுகிறார்.

Fig. 1A
Fusion Power Generation

இருபதாம் நூற்றாண்டின் இடைக்காலத்தில் குமுறி எழுந்த இரண்டாம் உலக யுத்தத்தின் போது படைத்துப் பயன்படுத்தப்பட்ட அண்டவெளி யுகத்தைத் துவக்கிய ராக்கெட் நுணுக்கமும், அணுசக்தி யுகத்தைத் திறந்து வைத்த அணுப்பிளவு இயக்கமும் இருபெரும் விளைவுகள்! பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டில் காலூன்றிய தொழிற்புரட்சி அண்டவெளிப் பயண விருத்தியாலும், அணுப்பிளவுச் சக்தி வளர்ச்சியாலும் பூத ஆலமரம் போல் பெருகியது! மனிதன் ஆக்கிய அணுசக்திக்கு இரண்டு கரங்கள் உண்டு! ஹிரோஷிமா, நாகசாகி ஆகிய நகரங்களை வெடிப்பாலும், கதிர்வீச்சாலும் நரகமாக்கி நாசமாக்கிய அணு ஆயுதம் ஏந்திய ‘அழிக்கும் கரம் ‘ ஒன்று! பில்லியன் கணக்கான மின்விளக்குகளை உலகமெங்கும் ஏற்றி, மில்லியன் கணக்கான யந்திரங்களை ஓட்டும் ‘ஆக்கும் கரம் ‘ மற்றோன்று. 1944 இல் அணுவைப் பிளந்து பயிற்சி செய்த ஏழாண்டுகளில் [டிசம்பர் 1951] முதல் ஆய்வு அணு உலை மின்சக்தி உண்டாக்கி நான்கு மின்குமிழிகளுக்கு ஒளி ஊட்டியது! அமெரிக்காவின் கடற்படைக் கப்பல் ஒன்று 1953 இல் அணுசக்தியால் முதன்முதலில் இயக்கப் பட்டது! 1955 ஆம் ஆண்டில் அமெரிக்காவின் இல்லங்களுக்கு முதன்முதலில் அணுமின்சக்தி பரிமாறப் பட்டது!


Fig. 1B
Fusion Concept

எரிசக்தி பற்றாக்குறை பற்றி டாக்டர் அப்துல் கலாம்

இந்திய அணுசக்தித் துறையின் 50 ஆண்டு நிறைவுப் பொன்விழாக் கொண்டாடும் ஆண்டில் [1953-2003] 2003 டிசம்பர் 17 ஆம் தேதி கல்பாக்கத்தில் நிகழ்ந்த இந்திய அணுவியல் குழுவின் 14 ஆவது ஆண்டு நிறைவு விழாவின் போது, உலோகவியல் வல்லுநரான பேராசிரியர் சி.வி. சுந்தரம் அவர்களுக்குப் பாராட்டு விருது அளித்தார், ஜனாதிபதி மாண்புமிகு டாக்டர் அப்துல் கலாம். அந்த விழாத் துவக்கவுரையில் ஜனாதிபதி கூறியது: ‘இன்னும் சில பத்தாண்டுகளுக்கு நமது பூகோளத்தின் பெரும் பிரச்சனைகளாக எரிசக்திப் பற்றாக்குறையும், நீர்வளப் பஞ்சமும் மனிதரை மிகவும் பாதிக்கப் போகின்றன!

மின்சக்திப் பற்றாக் குறை உலக நாடுகளில் மெதுவாகத் தலை தூக்கி யிருக்கிறது! செல்வம் கொழித்த மேலை நாடுகளிலும் பற்றாக் குறையால் பல தொழிற்சாலைகள் பாதிக்கப் பட்டு வருகின்றன! சமீபத்தில் அமெரிக்காவில் மின்சக்திப் பற்றாக் குறை கலி·போர்னியாவில் தலை விரித்தாடி வர்த்தகங்களும், வாணிபத் தொழில்களும் கதவுகளை மூடி, பலர் வேலைகள் இழந்ததை யாவரும் அறிவர்! சென்ற நூற்றாண்டில் திரீமைல் தீவு, செர்நோபிள் அணுசக்தி நிலையங்களில் பெரும் விபத்து நேர்ந்து, கதிரியக்கத்தால் தீங்குகள் விளைந்து, புது அணுசக்தி நிலையங்கள் அமெரிக்காவில் கட்டப் படாமல் நிறுத்தப்பட்டன. ஆயினும் உலகில் பெருமளவு மின்சக்தியை இன்னும் பழைய அணுமின் நிலையங்கள்தான் பரிமாறிக் கொண்டிருக்கின்றன. எதிர் காலத்தில் மின்சக்திப் பற்றாக் குறை வினாவுக்கு முடிவான விடை, பெருமளவில் மின்திறம் வெளியாக்கும் பிணைவுச் சக்தி ஒன்றே ஒன்றுதான்! ஆனால் அந்த நிலையத்தை வர்த்தக முறையில் உருவாக்கி இயக்குவதுதான் உலக எஞ்சினியர்களுக்கு மாபெரும் போராட்டமாகவும், திறமையைச் சோதிப்பதாகவும் இருந்து வருகிறது!

Fig. 1C
Mass Energy Equation

கடந்த 50 ஆண்டுகளாக அணுசக்தி நுணுக்க வளர்ச்சி விரிவடைந்து, நமது அணுமின் நிலையங்கள் சீராக இயங்கி, பாதுகாப்பாகக் கவனிக்கப்பட்டு, உறுதி அளிக்கும் முறையில் 90% தகுதி இலக்க [Capacity Factor] நிலையை அடைந்துள்ளன. நமது மின்சக்தி தேவை இப்போதுள்ள 100,000 MWe தகுதியிலிருந்து, 2020 ஆம் ஆண்டில் 300,000 MWe ஆற்றல் நிலைக்குக் கொண்டு போகத் திட்டங்கள் உருவாகி வருகின்றன. அதில் 2020 ஆண்டு அணுசக்தியின் பங்கு 20,000 MWe ஆற்றலாக எடுத்துக் கொள்ளப்படும். யுரேனியத்தின் இடைப்பட்ட இருப்புக்கள் தீர்ந்தவுடன், புளுடோனியம்239 எருவை உலைகளில் பயன்படுத்தித் தோரியத்தை யுரேனியம்233 எருவாக ஆக்கி, வேகப் பெருக்கி அணுமின் நிலையங்கள் மின்சாரம் பரிமாறும் ‘.

சூரியன் ஓர் அணுப் பிணைவுத் தீப்பந்து!

சூரியன் பிணைவுச் சக்தியை [Fusion Energy] உற்பத்தி செய்யும், பிரம்மாண்டமான ஓர் அணுக்கருப் பிழம்பு உலை [Plasma Reactor]! அண்ட வெளியில் ஆயிரம் ஆயிரம் சூரியன்கள், சுய ஒளி விண்மீன்கள் அணுப் பிணைவுச் சக்தியைத் தான், பிரபஞ்சம் தோன்றியது முதல் வாரி இறைத்து வருகின்றன! 4000 மில்லியன் ஆண்டுகளாக, சூரியன் வினாடிக்கு 40 கோடி பில்லியன் MW வெப்ப சக்தியைத் தொடர்ந்து வெளியாக்கிக் கொண்டிருக்கிறது! தீக்கோளத்தின் நடுப் பகுதி உஷ்ணம் 20 மில்லியன் டிகிரி K! சூரியவாயு அழுத்தம், பூவாயு [Earth ‘s Atmosphere] அழுத்ததை விட 400 மில்லியன் மடங்கு மிகையானது! சூரிய கோள அமைப்பு, வெங்காயத் தோல்கள் போல் அடுக்கடுக்காக இருக்கிறது. வாயுக்களின் அடர்த்தி [Density] ஈயத்தைப் போல் 12 மடங்கு. சூரியன் பேரளவு உஷ்ணத்தில், தன் ஈர்ப்புப் [Gravitation] பேரழுத்தத்தில், வினாடிக்கு 4 மில்லியன் டன் வாயு அணுக்கருத் துகள்களைப் பிணைத்து, அளக்க முடியாத பிணைவு சக்தியை உண்டாக்குகிறது. ஒரு தம்ளர் நீரில் உள்ள ஹைடிஜன் வாயுவைப் பிரித்துப் பிணைக்க முடிந்தால், அதிலிருந்து வெளியாகும் சக்தி 600 ஆயிரம் லிட்டர் பெட்ரோல் எரிந்து தரும் சக்திக்குச் சமமாகும்! ஆனால் பூமியில் பிணைவுச் சக்தியைத் தூண்டி வெளிப்படுத்த, உலைகளில் சூரியவாயு போல் பேரழுத்தமும், பெருமளவு உஷ்ணமும், விஞ்ஞானிகளால் உண்டாக்க முடியுமா ?

Fig. 2
Fusion Plasma Concept

பிளவு சக்தி, பிணைவு சக்தியை ஈன்று அணுயுகம் பிறந்தது !

அகில விஞ்ஞான மேதை, ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் 1905 ஆம் ஆண்டிலேயே, பிண்டத்தைச் [Matter] சக்தியாக மாற்றலாம் என்று முதன் முதல் கணித மூலமாகவே ஒரு மாபெரும் மெய்ப்பாட்டைக் கணித்துக் காட்டினார்! அதுதான் ஐன்ஸ்டைன் ‘பளு சக்தி சமன்பாட்டு ‘ [Mass Energy Equation] நியதி. 40 ஆண்டுகள் கழித்து அமெரிக்காவில் நியூ மெக்ஸிகோ, லாஸ் அலமாஸில் அணுகுண்டு விஞ்ஞானிகள் அதைச் செயற்கை முறையில் செய்து காட்டி நிரூபித்தார்கள்! ஆனால் அண்ட வெளியில், ஆதவனும், எண்ணற்ற சுய ஒளி நட்சத்திரங்களும் அந்த நியதியைக் கோடான கோடி ஆண்டுகளாய் மெய்ப்பித்து வருகின்றன!

இரண்டாம் உலக மகா யுத்தத்தின் போது, 1945 இல் முதல் அணுகுண்டு வெடித்து அணுயுகம் பிறந்தது! லாஸ் அலமாஸில் விஞ்ஞானிகள் பிளவு அணுகுண்டை [Fission Bomb] ஆக்கும் முன்பே, ஹைடிரஜன் குண்டு தயாரிக்கும் முறையையும் உருவாக்கிப் பின்னால் தேவைப்படலாம் என்று ஒதுக்கி வைத்தார்கள். 1952 நவம்பர் முதல் தேதியில் அமெரிக்கா தன் முதல் ¨†டிரஜன் குண்டை வெடித்து, அணுப் பிணைவு சக்திக்கு விதை ஊன்றியது! பிளவுச் சக்தியில் வெடிப்பது, அணுகுண்டு! பிணைவுச் சக்தியில் வெடிப்பது, ஹைடிரஜன் குண்டு! அணுகுண்டு ஆக்கிய பிதா, அமெரிக்க பெளதிக விஞ்ஞானி, ராபர்ட் ஓப்பன்ஹைமர் [Robert Openheimer]. ஹைடிரஜன் குண்டு தயாரித்த பிதா, ஹங்கேரியன் பெளதிக விஞ்ஞானி, எட்வெர்டு டெல்லர் [Edward Teller]. எட்வெர்டு டெல்லர்தான் பிணைவுச் சக்தியை மின்சக்தி ஆக்கத்திற்குப் பயன்படுத்த அடிகோலிய பெளதிக விஞ்ஞானி. அழிவுச் சக்தியை ஆக்க சக்தியாக மாற்ற முற்படுவதும் விஞ்ஞானிகள்தான்!

Fig. 3
Fusion Plasma Experiment

யுரேனியம் [Uranium235], புளுட்டோனியம் [Plutonium239] போன்ற கனமான உலோகங்களின் [Heavy Elements] அணுக்கருவை நியூட்ரான் கணைகள் தாக்கிப் பிளக்கும் போது எழுவது, ‘பிளவு சக்தி ‘. ஹைடிரஜன், டியூட்டிரியம், டிரிடியம், லிதியம் போன்ற எளிய மூலகங்களின் [Light Elements] அணுக்கருவை உஷ்ணத்தில் பிழம்பாக்கிப் பிணைத்தால், வெளிவருவது, ‘பிணைவு சக்தி ‘. பிளவு சக்தியும், பிணைவு சக்தியும் அணுக்கருவைப் [Nucleons] பிளப்பதாலும், இணைப்பதாலும் முறையே வெளியாகின்றன. பிளவு அணுக்கரு இயக்கத்தில் [Nuclear Reactions] கனப் பிண்டம் [Matter] உடைக்கப் பட்டு, முடிவில் சிறிய அணுக்கருப் பண்டங்கள் [Fission Products] விளைகின்றன. பிணைவு அணுக்கரு இயக்கத்தில் எளிய பிண்டங்கள் இணைந்து முடிவில் பெரிய அணுக்கருப் பண்டம் உருவாகிறது. இரண்டு அணுக்கரு இயக்கச் சமன்பாடுகளிலும் இறுதி மொத்தத்தில் ‘பளுவிழப்பு ‘ [Mass Defect] நேர்ந்து, அதற்குச் சமமான சக்தி வெளியாகிறது. இதுதான் ‘இணைப்புச் சக்தி ‘ [Binding Energy] என்று அணுக்கரு பெளதிகத்தில் கூறப் படுகிறது. சில சமயம் சக்தியுடன், நியூட்ரான், புரோட்டான் போன்ற பரமாணுக்களும் [Sub-atomic Particles] தோன்றுகின்றன.

பிண்டத்தைச் சக்தியாக மாற்றலாம்! எதிர்மறையில், சக்தியைப் பிண்டமாக மாற்றலாம்! இப்புதிய விஞ்ஞானத் தத்துவத்தை 1905 ஆம் ஆண்டில் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் தனது உலகப் புகழ் பெற்ற ‘பளு சக்தி சமன்பாட்டில் ‘ [Mass Enery Equation] கணித்துக் காட்டினார். பளுஇழப்பு நிறையை ஒளி வேகத்தோடு இரண்டு முறை அடுத்து அடுத்துப் பெருக்கினால் சக்தியின் அளவைக் கணக்கிட்டு விடலாம். இந்தச் சமன்பாட்டின்படி ஒரு பவுண்டு யுரேனியம்235 அணுக்கரு பிளவு பட்டால், சுமார் 11,000 மெகாவாட் வெப்ப சக்தி ஒரு மணி நேரம் வெளியாகும்!

Fig. 4
Fusion Power Preliminary
Planning

இயற்கையிலேயே சூரியனும், சுடரொளி விண்மீன்களும் பிணைவு இயக்கத்தால் சக்தியை உருவாக்கிக் கோடிக்கணக்கான ஆண்டுகள் வெப்பத்தையும், ஒளியையும் கொட்டிக் குவித்துக் கொண்டிருக்கின்றன! செயற்கை முறையில் அதை விஞ்ஞானிகள் நிகழ்த்திக் காட்ட, சூரியனில் தீவிரமாய்ப் பொங்கும் பயங்கர வெப்ப அழுத்தச் சூழ்நிலையைப் படைக்க வேண்டும். கோரத் தீப்பிழம்பில் பிண்டம் [Matter] எரிந்து, மின்னி வாயுக்களாய் [Ionized Gases] மாறியபின், மின் விலக்கலை [Electrical Repulsion] மீறி, அவை முட்டி மோதி இணைந்து, சக்தியை வெளியாக்கித் தொடரியக்கம் புரிவதை நடைமுறையில் காட்ட வேண்டும்!

ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வாயுப் பிழம்பை [Plasma] உண்டாக்கவும், அதைச் சூடாக்கவும் தெரியும். ஆனால் பிழம்பை ஒரு சூன்யக் கலனில் நீடித்து அடக்கி, பல மில்லியன் டிகிரி உஷ்ணத்தில் சூடாக்கிச், சூரியனைப் போன்று எப்படி பிணைவு இயக்கத்தை உண்டு பண்ணுவது ? தூண்டி விட்ட அப்பிணைவு இயக்கத்தைப் பின்பு எப்படி சுயமாய்த் தொடரும்படிச் [Self-Sustaining] செய்வது ? இந்தச் சிக்கலான நுணுக்க வினைகளே விஞ்ஞானிகளுக்கும், எஞ்சினியர்களுக்கும் திறமையைச் சோதிப்பதாய் இருந்து வருகின்றன!

Fig. 5
Inside of the International Thermo-nuclear Experimental Reactor

அணுப்பிணைவை ஆய்வுக் கூடத்தில் எவ்வாறு ஆக்குவது ?

ஹைடிரஜன் வாயுவுக்கு இரண்டு ‘ஏகமூலங்கள் ‘ [Isotopes] உள்ளன. ஒன்று டியூட்டிரியம் [Deuterium], மற்றொன்று டிரிடியம் [Tritium]. ஏகமூலங்கள் என்பவை, ஒரே புரோட்டான் [Proton] எண்ணிக்கை கொண்டு, வெவ்வேறு நியூட்ரான் [Neutrons] எண்ணிக்கை யுள்ள மூலகங்கள் [Elements]. ஏகமூலங்கள் ஒரே மின்னீர்ப்பு [Electric Charge] மேவி, வெவ்வேறு அணுப்பளுவைக் [Atomic Mass] கொண்டவை. மூலகங்களின் அணிப் பட்டியலில் [Periodic Tables of Elements], ஏகமூலங்கள் யாவும் ஒரே இல்லத்தில் இடம் பெறுபவை. டியூட்டிரியம் மூலஅணு [Molecule] நீரில் 7000 இல் ஒன்றாக இயற்கையில் இருப்பதை, ரசாயன முறையில் பிரித்து எடுக்க வேண்டும். டிரிடியம் கனநீர் யுரேனிய அணு உலைகள் [Heavy Water Uranium Reactors] இயங்கும் போது, கனநீரில் உண்டாகிறது. கனடாவில் இயங்கும் காண்டு [CANDU] அணு உலைகளில் நிறைய கனநீரும், டிரிடியமும் இருப்பதால், பிணைவுச் சக்தி ஆய்வுக்குத் தேவையான எளிய வாயு மூலகங்கள் [Light Elements] கனடாவில் எப்போதும் கிடைக்கின்றன. ஆராய்ச்சி முறையில் பயன் படுத்திய போது, எளிய மூலகங்களான ¨†டிரஜன், டியூட்டிரியம், டிரிடியம், லிதியம் ஆகியவற்றில், [டியூட்டிரியம் + டிரிடியம்] வாயு இணைப்பே அதிக வெப்ப சக்தியை ஈன்றதால், உலகில் பல நாடுகள் அணுப் பிணைவு உலையில், அவ்விரண்டு வாயுக்களையே எரிப் பண்டங்களாய் உபயோகித்து வருகின்றன. இந்த இயக்கம் தூண்டுவதற்கு வேண்டிய உஷ்ணம், 80 மில்லியன் டிகிரி C.

டியூட்டிரியம்+டிரிடியம்=†£லியம்+நியூட்ரான்+17.6 MeV சக்தி

Deuterium+Tritium=Helium+Neutron+17.6 MeV Energy

இருபதாம் நூற்றாண்டில் உருவான மிக மேம்பட்ட ஆய்வுப் பிணைவு உலை [Fusion Reactor] ‘டோகாமாக் ‘ [Tokamak] என்பது, காந்தக் கம்பிகள் சுற்றப் பட்டு டோனட் [Donut] வளையத்தில் அமைந்த ஒரு பிரம்மாண்டமான மின்யந்திரம். ‘டோகாமாக் ‘ என்பது ரஷ்யக் குற்றுப் பெயர். அதன் பொருள்: வளை காந்தக் கலம் [Toroidal Magnetic Chamber]. அதனுள்ளே பேரளவு காந்தத் தளத்தைக் கிளப்பி பல மில்லியன் டிகிரி உஷ்ணத்தில் மின்னியல் வாயுப் பிழம்பை [Plasma] உண்டாக்கி வளையச்சுவர் கடும் வெப்பத்தில் உருகிப் போகாமல் உள்ளடக்க வேண்டும்! இத் தேவைக்கு உகந்த உலோகம் இன்னும் கண்டு பிடிக்கப்படவில்லை!

Fig. 6
Fusion Power Station

பிண்டம் நான்கு வித வடிவுகள் [Four States of Matter] கொண்டது. திடவம், திரவம், வாயு, பிழம்பு [Solid, Liquid, Gas & Plasma]. வாயு அதிக உஷ்ணத்தில் நேர், எதிர் மின்னிகளாய்ப் [Positive, Negative Ions] பிரிந்து பிழம்பு வடிவாக மாறி மின்கடத்தி [Electrical Conductor] யாகிறது. பிணைவுச் சக்தியை மூலமாகக் கொண்டு இயங்கும் மின்சக்தி நிலையத்தில், †£லிய வாயு பிழம்பின் வெப்பப் போர்வையாகவும், கடத்தியாகவும் [Helium Blanket for Plasma & Heat Transport Medium] பயன் ஆகலாம். சூடேரிய †£லிய வாயு வெப்ப மாற்றியில் [Heat Exchanger] நீராவியை உண்டாக்கி டர்பைன் ஜனனியை [Turbine Generator] ஓட்டச் செய்யலாம். அமெரிக்காவின் மிகப் பெரும் ஆய்வு டோகாமாக், நியூ ஜெர்ஸி பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக் கழகத்தில் 1981 ஆம் ஆண்டு நிறுவப்பட்டு இயங்கி வருகிறது.

மூன்று வித முறைகளில் அனல் பிழம்பை அரணிட்டு [Plasma Confinement] அணுப்பிணைவு இயக்கம் நிகழ்த்தலாம். முதலாவது முறை ‘ஈர்ப்பியல் அரண் பிணைப்பு ‘ [Gravitational Confinement Fusion]. இம்முறைக்கு சூரிய, சுடரொளி விண்மீன்களில் இயங்கும் பேரளவு உஷ்ணம், வாயுப் பேரழுத்தம் தேவைப் படுகிறது. மனிதனால் இவற்றைப் பூமியில் சாதிக்க முடியாது!

அடுத்தது, ‘காந்தவியல் அரண் பிணைப்பு ‘ [Magnetic Confinement Fusion]. ஆய்வுக் கூடத்தில் இது சாத்திய மானது. 1950 ஆம் ஆண்டு முதல் ஆராய்ச்சி முறைக்கு உலகெங்கும் பயன் படுகிறது. இம்முறையில் உருவானதுதான் டோகாமாக் [Tokamak] யந்திரம். அனல் பிழம்பு நீடிக்க, மூன்று முக்கிய நிபந்தனைத் தொடர்புகள் பொருந்த வேண்டும்: உஷ்ணம், காலம், அடர்த்தி [Temperature, Time & Density]. 200 மில்லியன் டிகிரி உஷ்ணப் பிழம்பு சில வினாடிகள் நீடிக்க, வாயு அடர்த்தி ஓரளவு தேவை. இந்த உறவை ‘லாசன் நியதி ‘ [Lawson Criterion] என்று கூறுவர்.

Fig. 7
Detailed Fusion Reactions

மூன்றாவது முறை: ‘முடவியல் அரண் பிணைப்பு ‘ [Inertial Confinement Fusion]. இதில் லேசர் வீச்சுக் கதிர்களைப் [Laser Beams] பாய்ச்சி உள்வெடிப்பு [Implosion] நிகழ்த்தி அனல் பிழம்பு உண்டு பண்ணிப் பிணைப்பு சக்தி ஏற்படுத்துவது. இம்முறை பெரும்பாலும் அணு ஆயுதம் [Nuclear Weapons] தயார் செய்ய, யுத்த விஞ்ஞானிகளுக்குப் பயன் படுகிறது.

1991 நவம்பர் மாதம் முதன் முதலாக இங்கிலாந்தில் உள்ள, உலகிலே மிகப் பெரிய JET [Joint European Torus] டோகாமாக் யந்திரத்தில் டியூட்டிரியம், டிரிடியம் வாயுக்களைப் பயன்படுத்தி 200 மில்லியன் டிகிரி உஷ்ணத்தில் பிழம்பை 2 வினாடிகளுக்கு நீடிக்க வைத்து 1.8 MW பிணைவுச் சக்தியை உண்டாக்கினார்கள்! இதுவரை சாதித்தது இத்துணைச் சிறிய அளவுதான்! ஆனால் அது போதாது! குறைந்தது பிழம்பு நீடிப்பு 1000 வினாடிகளுக்குத் தொடந்து நிகழ்த்த முடிந்தால், ஆராய்ச்சியில் அது ஒரு மாபெரும் மைல்கல் வெற்றியாகும்!

1992 ஜூலை மாதம் அமெரிக்கா, ஐரோப்பா, ரஷ்யா, கனடா, ஜப்பான் ஆகிய உலக நாடுகள் இணைந்து 1000 மெகாவாட் ITER [International Thermonuclear Experimental Reactor] என்னும் மாபெரும் அகில டோகாமாக் யந்திரத்தை நிறுவி ஆராய்ச்சி செய்யத் திட்டங்கள் தயாராகி வருகின்றன. அதைக் கட்டி முடிக்க 6.6 பில்லியன் டாலர் தொகை ஒதுக்கப் பட்டுள்ளது. அந்த ஆய்வு நிலையம் 2005 ஆம் ஆண்டில் இயங்க ஏற்பாடுகள் நடைபெற்று வருகின்றன.

Fig. 8
Various Fuels Quantity
Comparision

அணுப்பிணைவு ஆராய்ச்சியில் அகில நாடுகள் போட்டி!

எதிர் காலத்தில் பல நூற்றாண்டுகளுக்கு மின்சக்தியை உலக மக்களுக்கு உறுதியாகப் பரிமாறத் தகுதிப் பெறுவது, அணுப்பிணைவு சக்தி ஒன்றே! இக் குறிக்கோளில் எள்ளளவு ஐயம் எவருக்கும் இல்லை! ஐம்பது ஆண்டுகளாக அமெரிக்கா, கனடா, ஜெர்மனி, ரஷ்யா, ·பிரான்ஸ், இத்தாலி, இங்கிலாந்து, ஜப்பான் ஆகிய செல்வம் கொழித்த நாடுகள் தனித்தோ, கூட்டாகவோ செய்யும் பிணைவுச் சக்தி ஆக்கத்தில், நீடித்த பிழம்பை அரணுக்குள் அடக்கி யார் முதலில் வெற்றி அடையப் போகிறார் என்று போட்டி நிகழ்ந்து கொண்டிருக்கிறது! ஆனால் பிணைவுத் துறை பொறி நுணுக்கமும், யந்திர சாதன அமைப்பும் மிக மிகச் சிக்கலானது! செப்பனிடச் சிரமமானது! பொறுமையைக் கொதிக்க வைப்பது! மேலும் செலவு கணக்கு மேல் நோக்கி மீறிக்கொண்டே போவது! ஆயினும், ஒருநாள் பிணைவு ஆராய்ச்சியில் ஒரு ‘திடார்த் திருப்பம் ‘ [Turning Point] ஏற்படத்தான் போகிறது! வர்த்தகத் துறை அணுப் பிணைவு மின்சக்தி நிலையம் உலகில் இயங்க இன்னும் பத்து அல்லது இருபது ஆண்டுகள் கூட ஆகலாம்!

***********************

தகவல்:

1. http://www.npcil.nic.in/index.asp [Nuclear Power Corporation of India Ltd Website for Nuclear Power Updates]

2. http://pib.nic.in/release/release.asp?relid=20878 [President Dr. Abdul Kalam Speech on Kudungulam (Sep 22, 2006)]

3. http://www.stratmag.com/issue2Nov-15/page03.htm
[Russia Breaches Nuclear Blockade against India By: C. Raja Mohan (Nov 16, 2001)]

4. World Nuclear Association – WNA Radiological Protection Working Group – RPWG (Official List – July 20, 2006)
http://www.world-nuclear.org/sym/2006/st_pierre.htm

5. World Nuclear Association – WNA Waste Management and Decommissioning Working Group – WM&DWG
(Official List – July 25, 2006) http://www.world-nuclear.org/sym/2006/st_pierre.htm

6. http://www.candu.org/npcil.html [Indian Heavywater Nuclear Power Plants]

7. Safety of Nuclear Power Reactors, [www.uic.com.au/nip14.htm] (July 2007)

8. Nuclear Power Plants & Earthquakes [www.uic.com.au/nip20.htm] (Aug 2007)

9. http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=80708091&format=html Letter By R. Bala (August 9, 2007)

10. http://www.wano.org.uk/WANO_Documents/What_is_Wano.asp [World Association of Nuclear Operation Website]

11 IAEA Incident Reporting System Using Operational Experience to Improve Safety (IAEA Instruction)

12. http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40303172&format=html (முப்பது ஆண்டுகளில் அணுப்பிணைவு சக்தி ஆக்கத்தில் வளர்ச்சி) [Nuclear Fusion Energy]

******************

S. Jayabarathan [jayabarat@tnt21.com] October 4, 2007

Series Navigation

சி. ஜெயபாரதன், கனடா