ஜூலை 18, 2013. கற்றனைத்தூறும்...... அணு மின் உற்பத்தி

அணு உடைப்பு அல்லது தொடர் அணுப்பிளப்பு என்பதே, அணு சக்தி மூலமான மின்சார உற்பத்திக்கு அடிப்படை.
அணுக்கள் தொடர்ந்து பிளவுபடும்போது வெப்ப வடிவில் ஆற்றல் வெளிப்படும். இந்த வெப்பம் தண்ணீரை ஆவியாக்கி நீராவியை உண்டாக்கும். இந்த நீராவி டர்பைன்களை இயக்கும். அதன் பலனாக ஜெனரேட்டர்கள் இயங்கும். ஜெனரேட்டர்கள் இயங்கும் போது மின்சாரம் உற்பத்தி ஆகும்.
தங்க அணு, தாமிர அணு, இரும்பு அணு என எவ்வளவோ வகையான அணுக்கள் உள்ள போதிலும், யுரேனிய அணுக்கள் மட்டுமே இதற்கு ஏற்றவை.
எந்த ஒரு யுரேனியக் கட்டியிலும் யுரேனியம்-235 என்ற வகை அணுக்கள் உள்ளன. அவை தான் தொடர்ந்து பிளவுபடக்கூடியவை.
எந்த அணுவிலும் எலக்ட்ரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் என மூன்று வகைத் துகள்கள் இருக்கின்றன. யுரேனியம்-235 அணு ஒன்றை ஒரு நியூட்ரான் தாக்கினால் அந்த அணு உடைந்து போய்விடும். அதை அப்படி உடைப்பதற்குரிய நியூட்ரான், அதே போன்ற இன்னொரு யுரேனியம் அணுவிலிருந்து வரும்.
யுரேனியம்-235 அணுவை ஒரு நியூட்ரான் மெதுவாகத் தாக்கினால், அணு உடைந்து பல்வேறு வகை அணுக்களாக மாறுகிறது. அப்போது ஒவ்வோர் அணுவிலிருந்தும் இரண்டு அல்லது மூன்று நியூட்ரான்கள் தோன்றுகின்றன.
அவை ஒவ்வொன்றும் மேலும் யுரேனியம்-235 அணுக்களைத் தாக்க வல்லவை. அப்போது மேலும் நியூட்ரான்கள் தோன்றும். இப்படியே போய்க் கொண்டிருந்தால் நொடியில் எண்ணற்ற யுரேனியம்-235 அணுக்கள் பிளவுபடும்.
அணு உலைக்குள் வைக்க வேண்டிய் யுரேனியத்தை சந்தன வில்லைகள் போல வில்லைகளாக்குவர். பின்னர் சுமார் 3 மீட்டர் நீளமுள்ள் குழல்களில் அவற்றை நிரப்புவர். ஒரு குழலில் சுமார் 350 வில்லைகள் இருக்கலாம். பிறகு பல நூறு குழல்களைக் குறிப்பிட்ட பாணியில் பக்கம் பக்கமாக அடுக்கி வைப்பர். இதற்கெல்லாம் கணக்கு உள்ளது. இவற்றை எரிபொருள் தண்டுகள் (Fuel Rods) என்று குறிப்பிடலாம். இந்த்த் தண்டுகளைச் சுற்றிலும் தண்ணீர் இருக்கும். இதுதான் அணு உலை. இக்குழல்களை இப்படி அடுக்கி வைத்ததைத் தொடர்ந்து நியூட்ரான்கள் யுரேனியம்-235 அணுக்களைத் தாக்க ஆரம்பிக்கும். தொடர் அணுப்பிளப்பு ஆரம்பித்த உடனேயே வெப்பம் வெளிப்பட ஆரம்பிக்கும். இதை அப்படியே விட்டால் வெப்பம் தாங்க முடியாத அளவுக்கு உயர்ந்து விடும். ஆகவே அந்த வெப்பத்தை வாங்கிக் கொள்வதற்காகத்தான் எரிபொருள் தண்டுகளைச் சுற்றிலும் தண்ணீர் இருக்கிறது.
தண்ணீரானது அதிகமாகச் சூடேறும். எனினும் தண்ணீர் மிகுந்த அழுத்தத்தில் இருக்கும் என்பதால் ஆவியாகாமல் கடும் வெப்பத்தில் இருக்கும். ஒரு புறத்திலிருந்து அணு உலைக்குத் தண்ணீர் வந்து கொண்டே இருக்கும். சூடேறிய தண்ணீர் அணு உலையிலிருந்து வேறு பகுதிக்குச் சென்று கொண்டே இருக்கும். அணு உலையிலிருந்து வருவதால் அது ஆபத்தான கதிரியக்கம் கொண்டதாக இருக்கும். ஆகவே அத் தண்ணீரானது வேறு பகுதியில் வேறு குழாயின் ஊடே செல்லும். அப்போது வேறு குழாயில் அடங்கிய தண்ணீர் சூடேறிப் பின்னர் ஆவியாகி டர்பைன்களை இயக்கும். கதிரியக்கம் கொண்ட தண்ணீர் வேறு குழாயில் உள்ள தண்ணீருடன் கலக்காமல் மறுபடி அணு உலைக்கே திரும்பிவிடும்.
இயற்கையில் கிடைக்கும் யுரேனியத்தில் யுரேனியம்-235 அணுக்கள் 0.71 விழுக்காடே இருக்கும். அத்துடன் ஒப்பிட்டால் இயற்கை யுரேனியத்தில் 99.27 சதவிகித அளவுக்கு யுரேனியம்-238 என்ற வேறு வகை அணுக்களும் இருக்கும். ஆனால் யுரேனியம்-238 அணு ஒன்றை நியூட்ரான் தாக்கினால் அந்த அணு உடையாது. அது அந்த நியூட்ரானை விழுங்கி ஏப்பம் விடும். அப்படி விழுங்கிய பின்னர் அது புளூட்டோனியம்-239 என்ற அணுவாக மாறிவிடும். அது நல்லது தான். ஏனெனில் புளூட்டோனியம் அணுவானது யுரேனியம்-235 அணு போலவே நியூட்ரான்களால் பிளவுபடத்தக்கது.
ஆகவே அணு உலை ஒன்றில் தொடர்ந்து அணுப்பிளப்பு ஏற்படும்போது யுரேனியம்-235 அணுக்களும் உடையும். புதிதாகத் தோன்றும் புளூட்டோனியம்-239 அணுக்களும் உடையும். அணுமின் நிலையத்தில் உற்பத்தியாகும் மின்சாரத்தில் சுமார் மூன்றில் ஒரு பங்கு புளூட்டோனியம்-239 பிளவு மூலம் கிடைக்கிறது.
எந்த ஓர் அணுவாக இருந்தாலும் அதன் மையக் கருவில் (Nucleus) புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் சேர்ந்து இருக்கும். யுரேனியக் கட்டி ஒன்றில் இருக்கக்கூடிய கோடானு கோடி யுரேனிய அணுக்கள் ஒவ்வொன்றிலும் மிகச் சரியாக 92 புரோட்டான்கள் இருக்கும். அப்படி 92 புரோட்டான் இருப்பதால்தான் அது யுரேனியம் அணுவாக உள்ளது.
ஆனால் யுரேனியம் அணு ஒன்றின் மையக் கருவில் 143 நியூட்ரான்கள் இருக்கலாம். வேறு யுரேனிய அணுவில் 146 நியூட்ரான்கள் இருக்கலாம். 143 நியூட்ரான்கள் இருந்தால் அத்துடன் 92 ஐயும் சேர்த்துக் கூட்டி யுரேனியம்-235 என்று சொல்வார்கள். 146 நியூட்ரான்கள் இருந்தால் 92 புரோட்டான்களையும் சேர்த்து அது யுரேனியம்-238 என்பர். அதே போலவே புளூட்டோனியம் அணுவின் 94 புரோட்டான்களையும் 145 நியூட்ரான்களையும் சேர்த்தால் அது புளூட்டோனியம்-239. யுரேனியம் போல புளூட்டோனியமும் ஓர் உலோகமே.

ஆதாரம் : அறிவியல்புரம்