திண்ணை

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

பிண்டமும் சக்தியும் ஒன்றே
என்று கூறினார்,
ஆக்கமேதை ஐன்ஸ்டைன் !
சக்தி அழியாதது !
பிண்டம் நிலையானது !
சக்தி நிலை மாறுவது !
பிண்டமும் சக்திபோல் உருமாறும் !
இயல்பாகவே
தேய்ந்து மெலியும் ரேடியம்
ஈயமாய் மாறும் !
யுரேனியம் சுயப்பிளவில்
ஈராகப் பிரிந்து
வெப்பசக்தி உண்டாகும் !
பேரளவு உஷ்ணத்தில்
பரிதிக்கனல் பந்துபோல்
எளிய அணுக்களின் உட்கருக்கள்
இணைந்து
கதிரியக்கம் இல்லாமல்
பிணைவு சக்தி
வெளியேறும் !

Fig. 1
Nuclear Fusion Power Station
Concept

விஞ்ஞானப் பொறியியல் தொழிற்துறைகள் மட்டுமே, உலக நாடுகளில் செல்வம் செழித்து முன்னேற ஆக்க வினைகள் புரிந்துள்ளன ! அவ்விதமே விஞ்ஞானம், பொறிநுணுக்கத் தொழில்களை விருத்தி செய்து, இந்தியாவும் செல்வீக நாடாக முன்னேற வேண்டும் !

பாரதத்தின் முதல் பிரதம மந்திரி, பண்டிட் ஜவஹர்லால் நேரு. (1948)

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]

அணுவைப் பிளந்து சக்தியை வெளியாக்குவதுடன், கடல் அலைகளின் மட்ட ஏற்ற இறக்கத்தில் உண்டாகும் சக்தியைக் கையாண்டு, பரிதிக் கதிரொளி வெப்பத்தையும் கைப்பற்றி ஒருநாள் மின்சக்தி ஆக்குவோம்.

ஆக்கமேதை தாமஸ் ஆல்வா எடிஸன் (ஆகஸ்டு 22, 1921)

Fig. 1A
Periodic Table of Elements

முன்னுரை: பரிதியில் எழும் அணுப் பிணைவு சக்தி (Nuclear Fusion Energy) பல்லாண்டுகளுக்கு முன்பே, மாந்தர் கனவில் தோன்றிச் சித்தாந்த நிலை கடந்து, கணித முறையில் வரை வடிவம் பெற்று, பூமியிலே அமைக்கப்பட்டுத் தவழும் பருவத்தைத் தாண்டி, இப்போது நடக்கத் துவங்கி யுள்ளது! கட்டுப்படுத்த முடியாத பேரழிவுச் சக்தி உடைய வெப்ப அணுக்கரு ஆயுதங்கள் பலவற்றைச் சோதித்த பொறியியல் உலக விஞ்ஞானப் பொறியியல் நிபுணர்கள், பிணைவு சக்தியைக் கட்டுப்படுத்திக் கதிரிக்கம் இல்லாது பேரளவு மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய ஆராய்ந்து வருகிறார்கள்.

Fig. 1B
Fusion & Fission Regions

முப்பது ஆண்டுகளில் [1975-2005] உலக விஞ்ஞானப் பொறியியல் வல்லுநர்கள் டோகாமாக் அணுப்பிணைவு உலையில் [Tokamac Fusion Reactor] 10 watt வெப்பசக்தி ஆக்கத்தில் ஆரம்பித்து, 16 மில்லியன் watt [16 MW] வெப்ப சக்தியை உண்டாக்கிப் பிணைவு சக்திப் படைப்பில் மகத்தான சாதனையை நிலைநாட்டி யுள்ளார்கள்! அந்த வெற்றிகரமான சாதனை வெப்ப அணுக்கரு மின்சக்தி வணிகத்துறை நிலையங்கள் பெருக உலக வாயிலைத் திறந்து விட்டிருக்கிறது! பிணைவு சக்தி ஆராய்ச்சி தற்போது அடிப்படை ஆய்வு நிலையைத் [Research Stage] தாண்டி, ‘முன்னோடி மாடல் சோதனை ‘ [Prototype Model Testing] நிலைக்கு உயர்ந்து முன்னேறியுள்ளது !

Fig. 1C
Fission & Fusion Energy

அணுமின் உலை இயக்க அரங்குகளில் சூழ்மண்டலப் பாதுகாப்பு

1973 முதல் 2003 வரை சுமார் 30 ஆண்டுகள் உலகில் நானூறுக்கும் மேற்பட்ட அணுமின் நிலையங்கள் இயங்கி 78.7 மில்லியன் டன் ஸல்·பர் டையாக்ஸைடு வெளிவீச்சையும், 39.7 மில்லியன் டன் நைட்டிரஸ் ஆக்ஸைடு வெளியேற்றத்தையும் தவிர்த்துள்ளன! பாரதம் எரிவாயுவைப் பயன்படுத்தி 1000 MWe வெப்ப மின்சக்தி நிலையம் ஒன்றைக் கட்டினால், அது நாளொன்றுக்கு 5.5 டன் ஸல்·பர் டையாக்ஸைடு வாயு : 21 டன் நைட்டிரஜன் ஆக்ஸைடு வாயு : 1.6 டன். கார்பன் டையாக்ஸைடு வாயு போன்ற துர்வாயுக்களைச் சூழ்மண்டலத்தில் பரப்பும் ! ஆனால் அணுமின் உலையில் ஒரு டன் அணுக்கரு யுரேனிய எரு உண்டாக்கும் வெப்பசக்தி, (2-3) மில்லியன் டன் இயல்வள எருக்கள் [நிலக்கரி, எரிவாயு அல்லது எரி ஆயில்] தரும் வெப்பசக்திக்குச் சமம். 1000 MWe ஆற்றல் அளிக்கும் அணு உலை, ஸல்·பர் டையாக்ஸைடு, நைட்டிரஜன் ஆக்ஸைடு, கார்பன் டையாக்ஸைடு போன்ற எந்தவிதப் பசுமை அழிப்பு வாயுக்களை வெளியேற்றுவ தில்லை [No Greenhouse Gas Emission]!

Fig. 1D
Einstein’s Mass Energy Equation

ஓர் ஆண்டுக்கு 30 டன் உயர்நிலைக் கதிரியக்கக் கழிவு (தீய்ந்த எருக்கழிவு) [Spent Fuel: High Level Radioactive Wastes], 800 டன் தணிந்த & இடைநிலை கதிர்வீச்சுக் கழிவுகள் [Low & Intermediate Radiation Wastes] சேருகின்றன. 800 டன் தணிந்த இடைநிலைக் கழிவுகள் அழுத்தப்பட்டு வடிவம் 20 கியூபிக் மீடராகச் சுருக்கப்படுகிறது. ஓர் அணுமின் நிலையம் சாதாரணமாக ஆண்டுக்கு 20 மெட்டிரிக் டன் கதிரியக்கத் தீய்ந்த எருக்கழிவை [Radioactive Spent Fuel Wastes] உண்டாக்கும். உலக அணு உலைகள் அனைத்தும் ஆண்டுக்கு 2000 மெட்டிரிக் டன் எருக்கழிவை விளைவித்து வருகின்றன. கடந்த 40 ஆண்டுகளாக அகில அணு உலைகள் இதுவரைச் சுமார் 40,000 மெட்டிரிக் டன் எருக்கழிவை உண்டாக்கிப் பாதுகாப்பாகப் புதைத்து வைத்துள்ளன. அவை யாவும் தணிந்த கதிர்வீச்சு நிலைக்குத் தேய்ந்து குறைய 100 முதல் 500 ஆண்டுகள் வரை ஆகலாம்!

Fig. 1E
Fusion Power Progress

இருபதாம் நூற்றாண்டின் முடிவில் பிணைவு சக்தி ஆய்வில் முன்னேற்றம்!

முப்பது ஆண்டுகளில் [1975-2005] உலக விஞ்ஞானப் பொறியியல் வல்லுநர்கள் டோகாமாக் அணுப்பிணைவு உலையில் [Tokamac Fusion Reactor] 10 watt வெப்பசக்தி ஆக்கத்தில் ஆரம்பித்து, 16 மில்லியன் watt [16 MW] வெப்ப சக்தியை உண்டாக்கிப் பிணைவு சக்திப் படைப்பில் மகத்தான சாதனையை நிலை நாட்டி யுள்ளார்கள்! அந்த வெற்றிகரமான சாதனை வெப்ப அணுக்கரு மின்சக்தி வணிகத்துறை நிலையங்கள் பெருக உலக வாயிலைத் திறந்து விட்டிருக்கிறது! பிணைவு சக்தி ஆராய்ச்சி தற்போது அடிப்படை ஆய்வு நிலையைத் [Research Stage] தாண்டி, ‘முன்னோடி மாடல் சோதனை ‘ [Prototype Model Testing] நிலைக்கு உயர்ந்துள்ளது! கடந்த எட்டாண்டுகளாக பிணைவு சக்தி ஆய்வுகளின் சிறப்பான வெற்றியால், பொறியியல் துறை வளர்ச்சி பெற ‘உறுதிச் சான்றிதழ் ‘ [Certified for Engineering Development] அளிக்கப் பட்டுள்ளது! 2001 நவம்பர் 5 ஆம் தேதி அமெரிக்கா, கனடா, ரஷ்யா, ஐரோப்பிய நாடுகள், ஜப்பான் ஆகிய விஞ்ஞான முற்போக்கு நாடுகள் கனடா, டொரான்டோ [Toronto] நகரில் கூடி 5 பில்லியன் டாலர் செலவில் உருவாகப் போகும் மாபெரும் ‘அகில நாட்டு வெப்ப அணுக்கரு ஆய்வு உலை ‘ [International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER] ஒன்றைப் பற்றி முடிவு செய்தன!

Fig. 2
Dr. Albert Einstein

பிரம்மாண்டமான 1000 MW ஆற்றல் கொண்ட அப்பிணைவு அணு உலைக்குத் தேவையான 100 Kg டிரிடியம் [Tritium] எரிவாயுவில், கனடா தனது அழுத்தக் கனநீர் அணு உலைகளில் [Pressurised Heavy Water Reactors] சேமித்துள்ள 55 Kg டிரிடியத்தை அளிக்க முன்வந்துள்ளது! அவ்வணு உலைக்கு இடமளிக்கக் கனடா, ஜப்பான் மற்றும் ஐரோப்பிய நாடுகளும் தயாராக உள்ளன! கனடாவின் பிளவு அணு உலைகளில் உள்ள மிகையான அளவு கனநீரில் [Heavy Water] இருக்கும் டியூடிரியம், டிரிடியம் [Deuterium, Tritium], பிணைவு அணு உலைகளுக்கு எருவாகப் பயன்படுவதால், ITER நிறுவகமாகக் கனடா தேர்ந்தெடுக்கப்பட காரண முள்ளது! மேலும் புதிய பிணைவு உலையில் உண்டாகும் மின்சக்தி ஆற்றல் 200 MW முதல் 1000 MW வரை இறங்கி ஏறப் போவதால், உறுதியாக இணைந்த வினியோகக் கம்பிகள் [Supply Grid Lines] தேவைப் படுகின்றன! அந்த வசதியும் கனடாவில் அமைந்துள்ளதால், அங்கே அகில உலக எதிர்கால முன்னோடிப் பிணைவு உலை நிறுவகமாக வாய்ப்புள்ளது!

Fig. 3
Fusion Reactor Cutaway

அணுப்பிணைவுச் சக்தி நிலையத்தின் நிறைபாடுகள்!

பிணைவு சக்தி பிளவு சக்தியை [Fission Energy] விட பல முறைகளில் மேன்மை உடையது. அணுப்பிணைவு சக்தியில், அணுப் பிளவு சக்திபோல் உயிரிஇனங்களைத் தாக்கி வதைக்கும் பயங்கரக் கதிரியக்கம் [Radioactivity] இல்லை! பிணைவுச் சக்தியில் கதிர்வீசும் கழிவுகள் இல்லை! அதில் எழும் கதிரியக்கம் மிகச் சிறிதளவே! அமெரிக்காவின் திரீமைல் தீவு, ரஷ்யாவின் செர்நோபிள் அணுப்பிளவு சக்தி நிலையங்களில் ஏற்பட்ட பயங்கர வெடி விபத்தின் போது, உலையின் எரிக்கோல்கள் உருகிப் பெரும் சிக்கலை உண்டாக்கியது! பிணைவு உலைகளில் வெடிப்பு விபத்துகள் ஏற்படா! இயக்கத்தின் போது எரிக்கோல் உருகிப் போகும் அபாயம் எதுவும் இல்லை! அணுப் பிணைவு நிலையங்களிலிருந்து தினம் வெளியேறும் கழிவு வாயுக்கள் மனிதர் மற்றும் இதர உயிரினங்களுக்குத் தீங்கு தருவன அல்ல! அவைச் சூழ்வெளியைச் [Environment] சுத்தமாக வைத்திருக்க உதவி புரிபவை! பிணைவு இயக்கத்தில் ரசாயனத் தீயின் கடும் விளைவுகள் உண்டாவ தில்லை! மேலும் பிணைவு உலைகளில் பயன்படும் எரி ஆவிகள் டியூட்டிரியம், டிரிடியம் இரண்டும் உலகெங்கும் நீரில் அளவற்ற கன அளவு கிடைக்கின்றன. எதிர் கால மின்சக்தி உற்பத்திக்குப் பல நூற்றாண்டுகளுக்கு வேண்டிய, வெப்ப அணுக்கரு எருக்களுக்குப் பஞ்சமே இருக்காது!

Fig. 4
Full Internal View of
ITER

மாபெரும் ஆற்றல் கொண்ட அணுப்பிணைவு நிலையத்துக்குத் தேவையானது சிறிதளவு எருதான்! உதாரணமாக 1000 MWe நிலையத்தின் ஓராண்டுக்கு வேண்டிய எரு 0.6 மெட்ரிக் டன் [1320 பவுண்டு] டிரிடியம்! அது அணுப்பிளவு நிலையமானால், 30 டன் யுரேனியம் டையாக்கஸைடு [UO2] தேவைப்படும்! அது வெப்ப மின்சக்தி நிலையமானால், 2.1 மில்லியன் டன் நிலக்கரி வேண்டியதிருக்கும்! இவற்றை ஒப்பு நோக்கினால், ஒரு டன் டியூடிரியம், அணுப்பிணைவு நிலயத்தில் 29 பில்லியன் டன் நிலக்கரி வெளியாக்கும் வெப்ப சக்தியைத் தருகிறது!

வெப்ப அணுக்கரு சக்தியே எதிர்கால மின்விளக்குகளுக்கு ஒளி ஊட்டும்

கடந்த 50 ஆண்டுகளாக அணுப்பிளவு உலைகளிலும், அணு ஆயுதப் பெருக்கங்களிலும் சேர்ந்த பல மடங்கு கதிரியக்கக் கழிவுகள் இன்னும் பாதுகாப்பான முறையில் புதைக்கப் படாமல் சூழ்மண்டலத்தை மாசு படுத்தித் தொடர்ந்து சேர்ந்து கொண்டே போகின்றன! இயற்கைத் தாது யுரேனியத்தின் பரிமாணம் உலகில் நாளொரு பொழுதும் குறைந்து கொண்டே போகிறது! எருப் பெருக்கும் எண்ணற்ற அணு உலைகள் [Breeder Reactors] யுரேனியம், தோரியம் ஆகிய செழிப்புத் தாதுக்களைப் [Fertile Materials] பயன்படுத்திச் சிறிய அளவு ஆற்றலில் [250 MWe] இயங்கி வந்தாலும், அணுப்பிளவு எரி பொருள் [புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233] பெருமளவில் சேர்ந்து இன்னும் 50 ஆண்டுகளுக்கு ஈடு செய்ய முடியும் என்பதை உறுதியாகக் கூற முடியாது!

Fig. 5
Fuel Consumption Comparision of
Coal, Oil & Nuclear Power Stations

2001 ஜூலையில் ஐரோப்பியக் குழுவினர், ரஷ்யக் கூட்டரசுகள், கனடா, ஜப்பான் ஆகிய உலக நாடுகள் தமது டிசைனை ஒப்புக் கொண்டு 3.8 பில்லியன் ஈரோ [Euro] நாணயத்தில் ‘அகில நாட்டு வெப்ப அணுக்கரு ஆய்வு உலையைக் ‘ [International Themonuclear Experimental Reactor, ITER] கட்ட முடிவு செய்துள்ளன. அது அடுத்து ஆறு, ஏழு ஆண்டுகளில் இயங்க ஆரம்பித்து, வெற்றிகரமாய் மின்சக்தி பரிமாறி, 2030-2040 வருடங்களில் உலகெங்கும் பல புதிய வணிகத்துறை அணுப்பிணைவு மின்சக்தி நிலையங்கள் ஓடத் துவங்கி, நமது மின்விளக்குகளுக்கு ஒளி ஊட்டப் போவதை நாம் உறுதியாக நம்பலாம் !

(தொடரும்)

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

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=40409094&format=html (இருபத்தியொன்றாம் நூற்றாண்டில் அணுவிலிருந்து மின்சக்தி உற்பத்தி) [Nuclear Energy in the Twenty First Century]

13. http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40311202&format=html (ஐம்பதாண்டுகளில் இந்திய அணுசக்தித் துறையின் மகத்தான விஞ்ஞானப் பொறியியற் சாதனைகள்) (1954-2004)

14. 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] September 27, 2007