அறிவியல் ஆயிரம்

விவரங்கள்

இராசேந்திர சோழன்

பிரிவு: தொழில்நுட்பம்

வெளியிடப்பட்டது: 06 டிசம்பர் 2012

• அணு உலைகள்

இதுவரை அணுக்கருப் பிளவு, அப் பிளவினால் வெளிப் படும் ஆற்றல், கதிரியக்கத்தினால் வெளிப்படும் கதிர் வீச்சு, அதன் பண்புகள் பற்றி ஓரளவு பார்த்தோம்.

இனி அணுகுண்டு எவ்வாறு செயல்படுகிறது, அணு உலை எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பது குறித்து ஓரளவு பார்ப்போம்.

அணுகுண்டு என்பது அணுக் கருச் சக்தியைக் கொண்டு அதாவது அணுக்கருவைப் பிளப்பதன் மூலம் வெளிப்படும் ஆற்றலை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்படுகிறது என்று நமக்குத் தெரியும்.

இந்த அடிப்படையில் யுரேனிய அணுக் கருவின் மீது நியூட்ரான் துகள்களை அதிவேகமான பாய்ச்சலோடு செலுத்தித் தாக்குதல் தொடுக்கிறார்கள். இந்த நியூட்ரான் துகள்கள், யுரேனிய அணுக்கருவைப் பிளந்து, அதிலுள்ள துகள்களை அதே துரித வேகத்தில் வெளிப்படச் செய்கிறது. அதே சமயம் அணுக் கருப் பிளப்பினால் உண்டான நியூட்ரான் துகள் களிலிருந்து ஏராளமான ஆற்றல் பிறக்கிறது. யுரேனியத்தின் அணுக் கருவிலிருந்து பேரியம் மற்றும் கிரிப்டான் ஆகியவற்றின் இரண்டு அணுக்கருக்கள் உண்டாகின்றன. கூடவே சில நியூட்ரான்களும் 20 கோடி எலக்ட்ரான் வோல்ட் ஆற்றலும் வெளிப்படுகிறது. இவ்வணுக் கருப்பிளவின் மூலம் உண்டான நியூட்ரான் தொடர்ந்து யுரேனியத்தின் அடுத்தடுத்த அணுக் கருக்களைத் தாக்க மேற்கூறியவாறு ஒரு தொடர் நிகழ்வை ஏற்படுத்துகிறது.

இந்தத் தொடர் நிகழ்வு வெறும் சாதாரண ஒரு சங்கிலித் தொடர்போல் அல்லாமல் பல கிளைகளாகக் கிளைத்துப் பரவுகிறது. உதாரணமாக ஒரு நியூட்ரான் துகள் தாக்கி மூன்று நியூட்ரான்களை உருவாக்குகிறது என்று சொன்னால் அந்த மூன்று நியூட்ரான்களிலும் அதன் இருமடிப் பெருக்கமாக ஒன்பது நியூட்ரான்களையும், இதேபோல அந்த ஒன்பதும் எண்பத்தொரு நியூட்ரான்களையும் என்று இப்படியே இப் பெருக்கம் தொடர்கிறது. இப்படிப் பெருக்கம் செய்யும் இத் தொடர் நிகழ்வையே ‘Chain  Reaction’ என்கிறார்கள்.

இந்தத் தொடர் நிகழ்வினால் வெளிப்படும் வெப்பமும், கதிரியக்கமும் கூடவே மற்றொரு தொடர் நிகழ்வாகிறது. இந்தத் தொடர் நிகழ்வு கட்டுப்படுத்தப்படாது அதன் போக்கிற்கு வெளிப்படும்போது அதுவே அணுகுண்டு வெடிப்பாக மாறுகிறது. கீழ்க்கண்டுள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளவாறு இத்தொடர்வினை நிகழ்கிறது.

கிட்டத்தட்ட இப்படி ஓர் அணுகுண்டு செயல்படும் இதே அடிப்படையில்தான் அணு உலையும் செயல்படுகிறது.

ஆனால், அணு உலை இம்மாதிரி வெடிப்பு ஏற்படாத வண்ணம், கட்டுப்பாட்டுடன் பாதுகாப்பு வசதிகளோடு செயல் படுவதாகச் சொல்லப்படுகிறது.

அணு உலை என்பது மேலும் கீழும் வலுவாகச் சீல் வைக்கப்பட்ட கனமான உலோகத்தால் செய்யப்பட்ட பாய்லர் போன்ற ஓர் உலையாகும். இவ்வுலையின் உட்புறம் பாது காப் பான பெட்டகம் போன்ற துளைகள் நிறைந்த கனமான உலோகப் பெட்டியில், துளைகளில் யுரேனியத் தண்டுகள் செருகப்பட்டிருக்கும். இதுவல்லாமல் அணு உலைக்குத் தேவையான தொழில்நுட்பக் கருவிகள் பல இருக்கின்றன அவை பற்றிய முழு விவரமும் இங்கே நமக்குத் தேவையில்லை.

இங்கே நமக்குத் தேவையானது, பாதுகாப்பான பெட்டகம் போன்ற துளைகளில் செருகப்பட்டுள்ள யுரேனியத் தண்டுகள் மட்டுமே. இந்த யுரேனியத் தண்டுகள் குறிப்பிட்ட வேகத்தில் பாயும் நியூட்ரான் துகள்களால் (Slow Neutron or Thermal Neutron) தாக்கப்படுகின்றன. இந்தத் தாக்குதலால், அணுகுண்டின் செயற்பாட்டில் நிகழ்வது போலவே தொடர் நிகழ்வு ஏற் படுகிறது. அதன்மூலம் அளவு கடந்த வெப்பமும், ஆற்றல் மிக்க கதிர்வீச்சும் வெளிப்படுகிறது. இந்தத் தொடர்நிகழ்வு கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால் இதுவே அணுகுண்டாக மாறி அணு உலை வெடித்து, ஓர் அணுகுண்டைப் போட்டால் என்ன விளைவை ஏற்படுத்துமோ அதே போன்ற விளைவை ஏற்படுத்தும் என்கிறார்கள் என்பதை முதலிலேயே பார்த்தோம்.

ஆகவே, இப்படி ஆபத்து எதுவும் ஏற்பட்டு அணு உலை வெடித்துவிடாது இருக்க, இந்த அணுக்கருப் பிளவை ஒரு கட்டுப்பாட்டுக்குள் நிகழ்த்த, அதாவது இந்த அணுக்கருப் பிளவைத் தேவைக்கேற்ப நிகழ்த்தவும் வரம்புக்குள் வைக்கவும், காட்மியம் (Cadmium) அல்லது போரான் (Boron) ஆகிய பொருள்களை கட்டுப்படுத்துக் கழிகளாகப் (Control Rods) பயன்படுத்துகிறார்கள். இது எந்த அளவுக்குப் பாதுகாப்பானது என்பதைப் பிறகு பார்ப்போம். ஆக கட்டுப்படுத்துக் கழிகளைப் பயன்படுத்தி அணுக்கருப் பிளவைக் கட்டுக்குள் வைக்க முயல்கிறார்கள்.

சரி, அணுக்கருப் பிளவினால் உண்டான வெப்பமும், கதிர்வீச்சும் அடுத்து என்ன ஆகிறது என்று பார்ப்போம்.

இவ்வாறு அணு உலையில் உண்டான வெப்பம் அணு உலையோடு பொருத்தப்பட்டுள்ள, நீர்க்குழாயிலுள்ள அழுத்தம் நிறைந்த நீரை (Pressurised Water) வெப்பப்படுத்து கிறது. இந்த நீர் அணு உலையில் ஏற்பட்ட வெப்பத்தைத் தாங்கி, கொதிநிலையில் குழாய் வழியாக வெளிவருகிறது. இப்படி வெளிவரும் குழாய் நீர், நீராவி, டர்பைனை நோக்கிச் செல்லும் வழியில் இடை நிறுத்தப்படுகிறது. அங்குச் சாதாரண நீர் அடங்கிய குழாய் ஒன்று இந்த அழுத்தம் நிறைந்த வெப்பத்தைத் தாங்கி வெளிவரும் குழாய்க்குள் குழாயாகப் பொருத்தப்பட்டிருக்கிறது. ஆகவே, அழுத்தம் நிறைந்த வெப்ப நீரைத் தாங்கி வரும் குழாய் தன் வெப்பத்தைச் சாதாரண நீர்க் குழாய்க்குத் தந்து குளிரூட்டும் பகுதிக்குச் சென்று பின் மீண்டும் அணு உலைக்குச் செல்கிறது. இதோடு பொருத்தப் பட்டு உட்புறமாக உள்ள சாதாரண நீர்க் குழாய் அணு உலையிலிருந்து வெளிப்படும் அழுத்த நீர்க் குழாயின் வெப்பத்தை ஏற்று நீராவியாகி, டர்பைனை நோக்கிச் சென்று அதை இயங்கச் செய்து, கண்டென்சர் வழியாக மீண்டும் அழுத்த நீர்க் குழாய்க்குள் வருகிறது. வந்து மீண்டும் வெப்பமூட்டப் பட்டு டர்பைனை நோக்கிச் செல்கிறது.

ஆக அணுசக்தி உற்பத்தி என்பது மிக முக்கியமாக

1. அணு உலை, 2. அணு உலையில் உற்பத்தியாகும் வெப் பத்தைத் தாங்கி வெளிவந்து சாதாரண நீர்க்குழாய்க்கு வெப்பத்தைத் தந்து குளிரூட்டும் பகுதிக்குச் சென்று மீண்டும் அணு உலைக்கே செல்லும் அழுத்த நீர்க்குழாய், 3. அழுத்த நீர்க் குழாய்க்குள் பொருந்தி, அழுத்த நீர்க்குழாயின் வெப்பத்தை ஏற்று, வெளிவந்து டர்பைனை இயக்கி மீண்டும் கண்டென்சர் வழியாக அழுத்த நீர்க் குழாய்க்குள்ளாகவே செல்லும் சாதாரண குழாய் நீர், 4. டர்பைன் அதன் மூலம் இயங்கும் ஜெனரேட்டர். இப்படி நான்கு பகுதிகளைக் கொண்டதாக இயங்குகிறது.

இன்று அணு உலைகளில் பல புதிய கட்டமைப்புகள் வந்திருக்கலாம். என்றாலும் அதன் அடிப்படைச் செயல்முறை மேற்சொன்ன இந்த நான்கு பகுதிகளைக் கொண்டதாகவே இயங்குகிறது.

இங்கே ஒரு கேள்வி எழலாம். அதாவது அணு உலை யிலிருந்து வெப்பத்தைத் தாங்கிவரும் அழுத்தம் நிறைந்த நீர்க் குழாயை அப்படியே நேராக டர்பைனுக்கு அனுப்பிச் சுழலச் செய்து, பின் குளிரூட்டும் பகுதிக்கு அனுப்பிக் குளிரச் செய்து, அப்படியே அணு உலைக்கு அனுப்பினால் என்ன என்று தோன்றலாம்.

ஆனால் பிரச்சனையே இங்கேதான் இருக்கிறது. காரணம், அணு உலையில் அணுக் கருப்பிளவு ஏற்படும்போது அளவு கடந்த வெப்பம் மட்டும் ஏற்படுவதில்லை. கூடவே அபாய கரமான கதிரியக்கமும் ஏற்படுகிறது என்று பார்த்தோ மில்லையா?

இந்தக் கதிரியக்கம் என்பது ஒளி வேகத்தில் பாயக் கூடியது. கனமான எஃகுத் தகடுகளையும்கூட கடந்து ஊடுருவ வல்லது. உயிர்ச் செல்களுக்கு அபாயம் விளைவிக்கக்கூடியது, உயிர்ச் செல்களை எரித்துப் பொசுக்கிவிடும் தன்மையுடையது என்பதும் நமக்குத் தெரியும் இல்லையா.

எனவேதான் கதிரியக்கமுள்ள அபாயகரமான அந்த நீரை அப்படியே ஜெனரேட்டருக்கு அனுப்பினால் ஜெனரேட்டர், டர்பைன் மற்றும் அதைச் சார்ந்த கருவிகள் எல்லாம் கதிரியக்கத்துக்குள்ளாகி, அங்குப் பணி புரிபவர்களின் உயிருக்கு அபாயம் விளைவிப்பதோடு, அக்கதிரியக்கம் வெளியிலும் பரவி, அப்பகுதி வாழ் மக்களது உயிருக்கும் ஆபத்து விளைவிக்கும் என்பதால், அக்கதிரியக்க அபாயமுள்ள நீரை அப்படியே நேராக ஜெனரேட்டருக்கு அனுப்பாமல், அதைச் சாதனமாகக் கொண்டு அதற்கு அப்பால் உள்ள சாதாரண கதிரியக்கமற்ற நீரை ஜெனரேட்டருக்கு அனுப்புவதாகச் சொல்கிறார்கள்.

நியாயம். இந்த அளவுகூட பாதுகாப்பு இல்லையென்றால் ஓர் அணுமின் நிலையம் கூட இயங்க முடியாது இல்லையா? எனவே, இப்படிப்பட்ட காப்பு ஏற்பாடுகள் அவசியமானதுதான். ஆனால் இந்த ஏற்பாடு முழுமையான பாதுகாப்புள்ளவை தாமா.... பாதுகாப்பு உள்ளவை என்றால் எவ்வாறு? என்று இதையெல்லாம் தெரிந்து கொண்டு பின் அணு சக்தியின் சாதக பாதகங்களைப் பற்றி ஆராய்வோம்.

விவரங்கள்

இராசேந்திர சோழன்

பிரிவு: தொழில்நுட்பம்

வெளியிடப்பட்டது: 27 நவம்பர் 2012

• கதிர்வீச்சு

இயற்கையில் பல தனிமங்கள் கதிரியக்கத் தன்மை உடையனவாக இருக்கின்றன என்றும், இக்கதிரியக்கம் அணுக்கருவில் நிகழும் மாற்றம் காரணமாக ஏற்படுவது என்றும், இக்கதிரியக்கமில்லாமல் அணுக்கரு ஆற்றலைப் பெற முடியாது என்றும் பார்த்தோம். இப்போது கதிரியக்கம் (Radio-activity), கதிர்வீச்சு (Radiation) என்றால் என்ன என்று பார்ப்போம்.

சாதாரணமாக வெப்பம் மூன்று வகைகளில் பரவுகிறது என்று நாம் பள்ளிக்கூட அறிவியல் பாடங்களில் படித்திருக்றோம். அதாவது வெப்பம், கடத்தல், சலனம், கதிர்வீச்சு என்ற மூன்று முறையில் பரவுகிறது. உதாரணமாக, இரும்புக்கம்பி ஒன்றை எடுத்து வெப்பப்படுத்துகிறோம். இந்தக் கம்பி சூடேறி கையைச் சுடுகிறது. அதாவது இந்தக் கம்பியில் உள்ள துகள்கள் வெப்பத்தை ஏற்று அதை அடுத்தடுத்த துகள்களுக்குத் தருகிறது. அதாவது, துகள்கள் இடம் மாறாமல் அது ஏற்கும் வெப்பம் மட்டும் அடுத்தடுத்த துகள்களுக்குக் கடத்தப் படுகிறது. இவ்வாறு கடத்தப்படும் முறையை வெப்பக் கடத்தல் என்கிறோம்.

ஒரு குவளையில் நீரை வைத்துக் காய்ச்சுகிறோம். கீழே மூட்டப்படுகிற வெப்பம் நீரைக் கொதிக்க வைக்கிறது. அதில் நீரிலுள்ள துகள்கள் வெப்பத்தால் இடப்பெயர்ச்சி அடைகின்றன. இதில் துகள்கள் இடம் பெயர்வதன் மூலமே வெப்பம் பரவுகிறது. அதனாலேயே நீர் கொதிக்கவும் முடிகிறது. ஆகவே, இதை வெப்பச் சலனமுறை என்கிறோம்.

ஆனால் அடுப்பு எரிகிறது. நாம் சற்றுத் தொலைவில் இருந்தாலும் அனல் அடிக்கிறது. வெப்பத்தை உணர்கிறோம். சூரியன் நமக்கு 5 கோடி கிலோ மீட்டர் தொலைவில் இருக்கிறது. இருந்தாலும் அதன் வெப்பம் நமக்குக் கிடைக்கிறது. இதெல்லாம் எப்படிக் கிடைக்கிறது? நாம் எதிலிருந்து வெப்பத்தைப் பெறுகிறோமோ அந்தப் பொருட்கள் அதனதன் சக்திக்கேற்ப ஆற்றல் குறைந்ததும், ஆற்றல் அதிகமானதுமான வெப்பக் கதிர்களை, ஒளிக்கதிர்களை வெளியிடுகின்றன. இக்கதிர்களை வெளிப்படுத்தும் பொருள்கள் எவ்வளவு தூரத்தில் இருந்தாலும், அதனதன் ஆற்றலுக்கு ஏற்ப கதிர்வீச்சு முறையில் பரவி நம்மை வந்தடைகின்றன.

இக்கதிர்கள் துகள் பண்பு கொண்டவையாகவும் இருக்கலாம். அலைப் பண்பு கொண்டவையாகவும் இருக்கலாம். அந்த ஆராய்ச்சி இங்கு நமக்கு முக்கியமல்ல. நமக்கு வேண்டியது வெப்பமோ, ஒளியோ குறிப்பிட்ட ஓர் ஊடகம் எதையும் சார்ந்திருக்காமல் தானே துகளாகவோ அலையாகவோ பரவி சுற்றுப்புறத்தைப் பாதிக்கிறது என்பது தான், இந்தச் செயல்முறையே கதிர்வீச்சு என அழைக்கப்படுகிறது என்பதுதான்.

இந்தக் கதிர்வீச்சு முறை மற்ற கடத்தல், சலன முறைகளிலிருந்து அடிப்படையில் எங்கு மாறுபடுகிறது என்றால், இந்த முதல் இரு முறைகளிலும் வெப்பமூட்டப்பட்ட பொருள்களைத் தொடும்போது மட்டுமே நாம் வெப்பத்தை உணர்கிறோம், பாதிப்பு அடைகிறோம். ஆனால், இந்தக் கதிர்வீச்சு முறையில் பொருளை நாம் தொட வேண்டிய அவசியமேயில்லை. அதுவே தானாக நம்மை வந்து அடைந்துவிடும். இதுதான் இந்தக் கதிர்வீச்சு முறையில் மிகவும் முக்கியம். இதுதான் இந்தக் கதிர்வீச்சின் சிறப்புப் பண்பும்.

சரி இந்தக் கதிர்வீச்சு என்பது சில இயற்கைத் தனிமங்களிலிருந்து கதிரியக்கம் காரணமாக தானாக வெளிப்படுகிறது என்று பார்த்தோமில்லையா? இதுவல்லாமல் நம் பயன்பாட்டுக்காக நாம் உருவாக்கும் பல்வேறு விதப் பொருள்களிலிருந்தும் கதிர்வீச்சு நிகழ்கிறது. உதாரணமாக, சமைக்க அடுப்பு மூட்டுகிறோம். குளிர்காய மூட்டம் போடுகிறோம். ஒளியைப் பெற மண்ணெண்ணெய், மின்விளக்குகள் ஏற்றுகிறோம். இவற்றிலிருந்தெல்லாம் கதிர்வீச்சு வெளிப்படுகிறது. ஆனால் இதையெல்லாம் நாம் கதிரியக்கம் என்று சொல்வதில்லை. காரணம் இக் கதிர்வீச்சு நிகழ்வுகள் எதுவும் அணுக்கருவிலிருந்து வெளிப்படுவதில்லை. ஆகவே அணுக்கருவிலிருந்து ஏற்படும் கதிர்வீச்சு நிகழ்வை மட்டுமே நாம் கதிரியக்கம் என்கிறோம்.

அதோடு, செயற்கையாக நம் பயன்பாட்டுக்காக நாம் உருவாக்கும் பொருள்களிலிருந்து வெளிப்படும் கதிர்வீச்சை நாம் எப்போது வேண்டுமானாலும் தடுத்து நிறுத்திவிட முடியும். ஆனால், இயற்கையாக வெளிப்படும், அதாவது அணுக் கருவிலிருந்து வெளிப்படும் கதிர்வீச்சை நம்மால் தடுத்து நிறுத்த முடியாது, கட்டுப்படுத்தவும் முடியாது. அது அதன் சக்தியுள்ளவரை எத்தனை ஆயிரம் இலட்சம் அல்லது கோடி ஆண்டுகள் கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டதாக நிலவுகிறதோ, அத்தனை ஆண்டுகளுக்கும் அதன் கதிர்வீச்சு நிகழ்ந்துகொண்டே இருக்கும். இதை யாராலும் எந்தச் சக்தியாலும் தடுத்து நிறுத்திவிடவோ கட்டுப்படுத்தவோ முடியாது.

இங்கே இன்னொரு விசித்திரத்தையும் நாம் பார்க்க வேண்டும். இந்தக் கதிர்வீச்சு முறையில் வெப்பமும் ஒளியும் பரவுகிறது என்று பார்த்தோமில்லையா? இதில் சமைக்க என்று அடுப்பு மூட்டுகிறோம். நமக்குத் தேவை வெப்பம் மட்டும்தான். ஆனால் கூடவே ஒளியும் பிறக்கிறது. இருளைப் போக்க என்று மின்விளக்கு ஏற்றுகிறோம். நமக்குத் தேவை ஒளி மட்டுமே. ஆனால் கூடவே வெப்பமும் பரவுகிறது. ஒரு 40 வாட், 60 வாட் பல்பில் இந்த வெப்பம் நமக்குச் சட்டென்று தெரியாமலிருக்கலாம். ஆனால் ஒரு 100 வாட் 1000 வாட் பல்பில் வெப்பத்தை உடனே உணரலாம். எனவே வெப்ப மில்லாமல் ஒளியில்லை, ஒளியில்லாமல் வெப்பமுமில்லை என்பது புலனாகிறது அல்லவா?

ஆகவே வெப்பம் கதிர்வீச்சு மூலம் பரவுகிறது என்றால் அது ஒளியையும் பரப்புகிறது. ஒளி கதிர்வீச்சு மூலம் பரவுகிறது என்றால் அது வெப்பத்தையும் பரப்புகிறது என்றே பொருள்.

உதாரணத்துக்குச் சூரியன். அது கதிர்வீச்சின் மூலம் ஆற்றல் மிக்க வெப்ப ஒளிக் கதிர்களை உமிழ்கிறது. நாம் சூரியனுக்குப் பல இலட்சக்கணக்கான கிலோ மீட்டர் தூரத்தில் இருப்பதாலும், நம் பூமியைச் சூழ்ந்துள்ள வளிமண்டலத்தில் நிலவும் பல்வேறு வாயுப் படிமங்களை ஊடுருவி இக்கதிர்கள் நம்மை வந்து அடைவதாலும் நாம் எரிந்து சாம்பலாகிப் போகாமல் இருக்கிறோம்.

இதேபோலத்தான், நாம் மேலே பார்த்த, இயற்கை மற்றும் செயற்கைக் கதிர்வீச்சுகளும். இக் கதிர்வீச்சுகளும் வெப்ப ஆற்றலையும், ஒளி ஆற்றலையும் தாங்கியே வெளிப்படுகின்றன. ஆனால் சாதாரண அடுப்பு எரியும், விளக்கு எரியும் வெளிச்சம்போல, இதர ஆற்றல் மிக்க கதிர்வீச்சுகளின் ஒளி நம் கண்ணுக்குத் தெரிவதில்லை.

இதற்குக் காரணம், சாதாரண ஒலி அலைகளைப் பற்றிப் பேசும்போது 20 Hz முதல் 20,000 Hz வரை அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அலைகளைத்தான் நம் காதுகள் கேட்க முடியும். 20 க்குக் குறைவாகவோ அல்லது 20,000 க்கு அதிகமாகவோ அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அலைகளை நம் செவிப்புலன் உணர முடியாது என்று சொல்கிறார்கள் அல்லவா, அதேபோல ஒளி அலைகளுக்கும் சில கணக்கு வைத்திருக்கிறார்கள்.

ஒளியின் அலை நீளத்தை அளக்கப் பயன்படும் அலகு ஆங்ஸ்ட்ராங் அலகு A எனப்படுகிறது. இதன்படி 7,500 A க்கு மேற்பட்ட அலகுகள் அலை நீளம் கொண்டவை அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் (Infrared rays) எனவும், 4000A க்குக் கீழ்ப்பட்டவை புறஊதாக் கதிர்கள் (Ultraviolet rays) எனவும் அழைக்கப் படுகின்றன. இதில் இதற்கு இடைப்பட்ட அலகுகள் கொண்ட ஒளியை மட்டுமே நாம் நம் கண்ணால் காண முடியும். இதற்கு அதிகமானாலோ குறைந்தாலோ அவ்வொளியை நம் கண்ணால் காணமுடியாது.

இயற்கையில் நிகழும் கதிரியக்கம் மூலமாக வெளிப்படும் ஆற்றல் மிக்க ஒளிக்கதிர்கள், புற ஊதாக் கதிர்களை விட மிகமிகக் குறைந்த அலை நீளம் உடையவை. ஆகவே இது நம் கண்ணுக்குத் தெரிவதில்லை. இவற்றுள், 4000Aஅலை நீளத்திற்கும் கீழே 100A வரை ஆங்ஸ்ட்லாங் அலகு கொண்ட ஒளி புற ஊதாக் கதிர்கள். 100Aக்குக் கீழே 1A வரை அலகு கொண்டவை எக்ஸ் கதிர்கள். 1க்குக் கீழே உள்ளவை எல்லாம் காமாக் கதிர்கள் எனப்படுகின்றன. இவையெல்லாம் நம் கண்ணால் காண முடியாத கதிர்கள்.

எனவே, கதிர்கள் நம் கண்ணுக்குத் தெரியவில்லை என்பதால் இவை வெப்பமற்ற கதிர்கள் என்றோ அல்லது ஆற்றல் அற்ற கதிர்கள் என்றோ கருதிவிடக் கூடாது. காட்டாக எக்ஸ்ரே புகைப்பட நிகழ்வு மூலம் இதைத் தெளிவாய் உணரலாம்.

சாதாரணமாய் நம் புறத் தோற்றத்தைப் படம் பிடிக்கும் புகைப்படக் கருவிக்கே ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு ஒளி, நம் கண்ணுக்குத் தெரிந்த ஒளி, நம் உடம்பின் மீது படவேண்டியது அவசியமாயிருக்கிறது. இப்படிப்பட்ட ஒளி போதுமானதாக இல்லாத இடங்களில் ஃப்ளாஷ் பொருத்திய காமிராக்கள் மூலம் ‘பளிச் பளிச்’ என்று ஒளியைப் பாய்ச்சிப் புகைப்படம் எடுக்கிறோம். தற்போது டிஜிட்டல் புகைப்படக்கருவி வந்துள்ள நிலையிலும், இந்த ஒளி தேவைப்படுகிறது.

நம் புறத்தோற்றத்தைப் படம் எடுக்கவே இந்த ஒளிக் கதிர்கள் தேவை என்றால், நம் உடம்பிலுள்ள உள் உறுப்புகளை, எலும்புகளை, நாம் போட்டிருக்கும் உடைகளை மீறி, மூடியிருக்கும் தசைகளை மீறி படம் எடுக்க எப்படிப்பட்ட ஆற்றல் மிக்க ஒளிக்கதிர்கள் தேவைப்படும் என்று சிந்தித்துப் பார்க்க இது புரியும்.

எக்ஸ்ரே படம் எடுக்க நாம் போய் நிற்கும்போது என்ன நிகழ்கிறது? சாதாரண வெளிச்சமுள்ள ஓர் அறையில், ஓர் எந்திரத்தின் முன்னே நம்மை ஏறி நிற்கச் சொல்கிறார்கள். ஏதாவது நிகழும் என்று நாம் யோசிப்பதற்குள்ளாகவே... சரி, முடிந்துவிட்டது போகலாம் என்கிறார்கள். ரெடி இல்லை, ஃப்ளாஷ் இல்லை, பளிச் இல்லை. எதுவும் இல்லை. ஆனால் எந்திரம் புகைப்படம் எடுத்துவிடுகிறது. அடுத்த சில நிமிடங்களில் நம் எலும்புக்கூட்டின் படம் வந்துவிடுகிறது.

இதுதான் இக்கதிர்களின் ஆற்றல். இதுதான் சாதாரணமாக நிகழும் கதிர் வீச்சுக்கும், கதிரியக்கத் தனிமங்கள் மூலமாக அல்லது அணுக்கருப் பிளவின் காரணமாக, நிகழும் கதிரியக்கத்திற்குமான அடிப்படை வேறுபாடு. அதாவது, செயற்கையாக, நாம் உருவாக்கும் கதிர் வீச்சு என்பது கட்டுப்பாட்டுக்கு உட்பட்டது. நம்மால் தடுத்து நிறுத்தக் கூடியது. அடுப்பு, விளக்கு மற்றவை.

ஆனால், இயற்கையாக, கதிரியக்கத் தனிமங்களின் கதிரியக்கம் காரணமாக ஏற்படும் கதிர்வீச்சு நம் கட்டுப்பாட்டுக்கு அப்பாற்பட்டது. நம்மால் தடுத்து நிறுத்த முடியாது. காரணம் அது இயற்கையானது. நம் கட்டுக்கு அடங்காதது. சூரியன், மற்ற கதிரியக்கத் தனிமங்கள், அணுக்கருப் பிளவு ஆகியன இவ்வகை.

அதோடு, நம்மைச் சுற்றி நம் கண்ணுக்குத் தெரிந்து எந்த ஒளியும் தென்படவில்லை என்பதாலேயே, அங்கே எவ்வித கதிர்வீச்சும் இல்லை என்றும் கருதிவிட முடியாது. காரணம் நாம் ஏற்கெனவே பார்த்தபடி, நம் கண்ணுக்குத் தெரியாத ஒளியைப் பாய்ச்சும் கதிர்வீச்சுகள் பல நிலவுகின்றன என்பதுடன், நம் கண்ணுக்குத் தெரிந்த ஒளியை உமிழும் கதிர்வீச்சை விட நம் கண்ணால் காண முடியாத ஒளியை உமிழும் கதிர்வீச்சு மிகவும் ஆற்றல் மிக்கது, அபாயகரமாது என்பதும் மிகவும் முக்கியம்.

இந்த மட்டத்தில் நாம் கதிரியக்கத்தைப் புரிந்து கொண்டு இனி அதனால் ஏற்படும் பாதிப்புகளுக்குச் செல்வோம்.

கதிரியக்கத்தின் பண்புகள்

சாதாரண ஒரு மல்லிகைச் சரம் இருக்கிறது. இந்த மல்லிகைச் சரம் தான் இருக்கும் இடத்தைச் சுற்றிலும் மணம் பரப்புகிறது. மணம் பரப்புகிறது என்றால் என்ன அர்த்தம்? அந்தச் சரம் தன்னைச் சுற்றிக் காற்றில் கலந்துள்ள வாயுக்களின் பண்பில் ஏதோ ஒரு மாற்றத்தை நிகழ்த்துகிறது. அந்த மாற்றத்தின் வாயிலாகவே நாம் மணத்தை உணருகிறோம். இதேபோல ஒரு கழிவு நீர்க் குட்டை இருக்கிறது. அதிலிருந்து துர்நாற்றம் வீசுகிறது. துர்நாற்றம் வீசுகிறது என்றால் என்ன அர்த்தம்? இதுவும் தன்னைச் சுற்றிக் காற்றில் கலந்துள்ள வாயுக்களின் பண்பில் ஒருவித மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இதனாலேயே துர்நாற்றத்தை நம்மால் உணர முடிகிறது என்று அர்த்தம்.

மணம் என்பதும் துர்நாற்றம் என்பதும் வாயுக்களில் ஏற்படும் பண்பு மாற்றம் என்பதனாலேயே வேதியியல் முறையில் வெவ்வேறு பழச்சாறுகளின் தன்மையுள்ள குளிர்பானங்கள், மணம் பரப்பும் அழகு சாதனப் பொருள்கள் எல்லாவற்றையும் செயற்கையாக உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது.  சில சுத்திகரிப்புப் பொருள்கள், அழுக்கு, கறைநீக்கிகள், பூச்சிக்கொல்லி மருந்துகள் எல்லாம் துர்நாற்றம் மிகுந்ததாகவும் இருக்கிறது. ஆக, மணமோ துர்நாற்றமோ இவையெல்லாம் சாதாரணப் புலன்களால் உணர முடிந்த புலன் அறிஉணர்ச்சிகள்.

ஆனால் கதிரியக்கம் என்பது இப்படி நாம் சாதாரணப் புலன்களால் அறிய முடிகிற உணர்ச்சிகள் அல்ல. இவை நம் கண்ணுக்குத் தெரியாதவை, ஒளி அற்றவை, ஒலியற்றவை, மணம் அற்றவை, ருசியற்றவை. சாதாரண அளவில் எரிச்சலற்றவை. ஆகவே இவை எளிதில் நம்மால் உணர முடியாதவை.

அடுத்து மணமோ, துர்நாற்றமோ அது ஏற்படுத்தும் பொருளைச் சுற்றி, ஒரு குறிப்பிட்ட வட்டத்துக்குள்ளேயே இருக்கிறது. இது பொருளின் அளவு, தன்மையைப் பொறுத்து மாறுபடலாம். உதாரணமாக ஒரு மாம்பழத்தைவிட ஒரு பலாப்பழத்தின் வாசனை சற்று விரிவான பரப்பு கொண்டதாக இருக்கலாம். ஒரு சிறிய கழிவுநீர்க் குட்டையைவிட ஒரு கழிவுநீர்க் கால்வாய் அல்லது ஓடை அதிகமான தூரத்துக்குத் துர்நாற்றத்தைப் பரப்பலாம். ஆனால் எப்படியானாலும் சில கிலோமீட்டர் தொலைவுக்கு அப்பால் இதன் பாதிப்பு இருக்க முடியாது.

ஆனால், கதிரியக்கம் காரணமாக ஏற்படும் கதிர்வீச்சு என்பது பல ஆயிரக்கணக்கான கிலோ மீட்டர்கள் தூரம் வரை பரவி ஆபத்து விளைவிக்கும் ஆற்றல் மிக்கது. எப்படி மணம் பரப்பும் அல்லது துர்நாற்றம் வீசும் பொருளை நெருங்க நெருங்க, அந்த மணமோ துர்நாற்றமோ அதிகமாகப் பாதிப்பதும், அப்பொருளை விட்டு விலக விலகப் பாதிப்பு குறைவாகவும் இருக்கிறதோ அதேபோல ஒரு கதிரியக்கப் பொருளை நெருங்க நெருங்க கதிர்வீச்சின் பாதிப்பு அதிகமாகவும், விலக விலகப் பாதிப்பு குறைவாகவும் இருக்கிறது. ஆனால் மற்ற பொருள்கள் சில அடிகள் சில கிலோமீட்டர்கள் சுற்று வட்டாரத்தில் மட்டுமே பாதிப்பு ஏற்படுத்த முடியும். ஆனால் கதிரியக்கத்தின் மூலம் ஏற்படும் கதிர்வீச்சு பல ஆயிரம் கிலோ மீட்டர்கள் ஆரம் கொண்ட ஒரு வட்டம் வரைந்தால் எவ்வளவு பெரியதாக இருக்குமோ அவ்வளவு தூரத்துக்கும், அவ்வளவு பரப்புக்கும் அதிகமாகப் பாதிப்பை விளைவிக்கும். இதனால், மற்றப் பொருள்களில் அபாயத்தை உணர்ந்து, விரைந்து அந்த அபாய எல்லையைக் கடப்பதுபோல் கதிரியக்க அபாயத்திலிருந்து தப்ப முடியாது.

அடுத்து, மிக மிக முக்கியமான மற்றொன்று. ஒரு மல்லிகைச் சரம் புத்தம் புதிதாய் இருக்கும்வரை மணம் பரப்பும். பிறகு வலுவிழந்துவிடும். சாலையில் அடிபட்டு இறந்த நாய் ஒரு மூன்று நான்கு நாட்கள் வரை சகிக்க முடியாத துர்நாற்றத்தை வீசி வயிற்றைக் குமட்டும். பிறகு அதுவும் வலுவிழந்து அதாவது இயற்கையாகவே மண்ணாலும், காற்றாலும் சீரணிக்கப்பட்டு விடும். ஆனால் ஒரு கதிரியக்கத் தனிமம் தன் ஆற்றலை இழக்க அதனதன் சக்திக்கேற்ப சில நூற்றுக் கணக்கான, ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகள் பிடிக்கும்.

காட்டாக, யுரேனியம் தனிமம் தன்னில், தன் கதிரியக்கத்தில் பாதியை இழக்க 22,400 ஆண்டுகள் ஆகின்றன என்கிறார்கள். பிறகு எஞ்சியதில் பாதியை இழக்க மேலும் 22,400 ஆண்டுகள். இப்படியே தொடர்ச்சியாக அதில் பாதியை இழக்க 22,400 ஆண்டுகள். இவ்வாறு ஒரு கதிரியக்கத் தனிமம் தன் கதிரியக்கத்தில் பாதியை இழக்க எடுத்துக் கொள்ளும் காலத்தை அரை வாழ்வுக் காலம் என்கிறார்கள். இந்த அரைவாழ்வுக் காலம் தனிமத்துக்குத் தனிமம் சில விநாடிகள் முதல் பல ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகள் வரை வேறுபட்டதாய் இருக்கிறது. எனவே, மற்றப் பொருள்களிலிருந்து வீசும் மணம், துர்நாற்றம் போல இது வெறும் அற்ப ஆயுள் கொண்டதோ ஒரு சில மணிகளில், நாட்களில் வலுவிழந்து போவதோ கிடையாது.

அதோடு, இதில் மிகவும் முக்கியமானது. மேற்சொன்ன மணமோ, துர்நாற்றமோ எதுவும் நாம் நினைத்தால் தடுத்து நிறுத்தக் கூடியது, கட்டுப்படுத்த அல்லது அப்புறப்படுத்தக் கூடியது, அல்லது முற்றாக மாற்றிவிடவும் சாத்தியமுடையது. ஆனால் இந்தக் கதிரியக்கம் என்பது அப்படியல்ல. இது நம்மால் கட்டுப்படுத்த முடியாதது, தடுத்து நிறுத்த முடியாதது, கட்டுக் கடங்காதது, அளப்பரிய ஆற்றல் மிக்கது. அழிக்கவோ வேறு ஒன்றாக மாற்றவோ முடியாதது, கொடும் ஆபத்தையும் விளைவிக்க வல்லது.

சாதாரணமாய் இப்படிப்பட்ட கதிரியக்கம் காரணமாக வெளிப்படும் கதிர்களைப் பொதுவில் விஞ்ஞானிகள் மூன்று வகையாகக் குறிப்பிடுகிறார்கள். இவை ஆல்ஃபா, பீட்டா, காமா  எனப்படுகின்றன. இவை கிரேக்க மொழியின் அகர வரிசை எழுத்துகளில் முதல் மூன்று எழுத்துகளைக் குறிப்பதாகவும் அதனடிப்படையில் இவற்றுக்கு இப்பெயர் இடப்பபட்டதாகவும் சொல்லப்படுகிறது.

ஆல்ஃபாக் கதிர் : இது இரண்டு புரோட்டான் துகளும், இரண்டு நியூட்ரான் துகளும் கொண்டது. எனவே இதை இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நீக்கப்பட்ட ஹீலியம் அணுக்கருவுக்கு ஒப்பாகச் சொல்வார்கள். இதில் இரண்டு புரோட்டான்கள் இருப்பதால் இரண்டு அலகு நேர்மின்சுமை உடையது. இதன் ஊடுருவும் தன்மை மிகவும் குறைவு. சாதாரண தாள்கள், அட்டைகள் போன்ற பொருள்களை மட்டும் இது ஊடுருவும்.

பீட்டாக் கதிர் : முழுக்கவும் எலக்ட்ரான் துகள்களால் ஆனவை. எலக்ட்ரான்கள் எதிர் மின்சுமை கொண்டவை என்பதால் இது ஓரலகு எதிர்மின் சுமைகளால் ஆனவை என்று சொல்லப்படுகிறது. இதன் ஊடுருவும் திறன் ஆல்பாக் கதிரைவிட 100 மடங்கு அதிகம். கிட்டத்தட்ட ஒளியின் வேகத்துக்கு நெருக்கமாகப் பாயும் ஆற்றல் கொண்டவை என்பதால், மனித உடல் உறுப்புகளையும் ஊடுருவும் சக்தி வாய்ந்தது.

காமாக் கதிர் : இது துகள்கள் ஏதும் கொண்டதாகச் சொல்லப்படவில்லை. எனவே, இக்கதிர்களில் மின்சுமையும் ஏதும் இல்லை. ஆகவே மின்புலம், காந்தப்புலம் எதனாலும் இது பாதிக்கப்படுவதில்லை. இப்படிப் பாதிப்பு எதுவுமற்றதாய் இருப்பதாலேயே இதன் ஊடுருவும் திறன் அதிகமாக உள்ளது. அதாவது இது, எக்ஸ் கதிர்களைவிட அதிகமாக ஊடுருவும் திறன் கொண்டது. ஒளியின் வேகத்துக்குச் சமமான வேகத்துடன் பாயக்கூடியது.

இம்மூன்று கதிர்களிலும் முதற்சொன்ன இரண்டு கதிர்களும் கதிர்கள் என்கிற பண்பு வகையில் அடங்காமல் இவை துகள் வடிவில் நிலவுவதால், இவற்றை ஆல்பாத் துகள், பீட்டாத் துகள் என்று சொல்வதே பொருத்தமாக இருக்கும் என்றாலும், அவை கதிர்ப் பண்புகளும் கொண்டு நிலவுவதால் அவற்றையும் கதிர்கள் என்று அழைப்பதே வழக்கில் உள்ளது. அல்லது கதிர் என்றும், துகள் என்றும் இரு வகையாலும் அழைக்கப்படுகிறது. இவற்றை (Alpha rays,  Beta rays) என்றும் (Alpha Particles, Beta Particles) என்றும் அழைக்கிறார்கள்.

ஆனால், காமாக் கதிர்கள் பொதுவில் காமாத் துகள்கள் என்று அழைக்கப் படுவதில்லை. காரணம் காமாக் கதிர்கள் ஆல்பா, பீட்டாக் கதிர்கள் போல அறியப்பட்ட துகள்களால் ஆக்கப்படாமல் உள்ளன. ஒருவேளை இது, இதுவரை அறியப்பட்ட நுண்ணிய துகள்களாலும் இதுவரைஅறியப்படாத மிக நுண்ணிய துகள்களாலும் ஆக்கப்பட்டிருக்கலாம். ஒளி என்பது எப்படி அலைப் பண்பு கொண்டதாகவும், துகள் பண்பு கொண்டதாகவும் நிலவுகிறதோ, அதேபோல பீட்டாவும் அலைப் பண்பு கொண்ட தாகவும், துகள் பண்பு கொண்டதாகவும் நிலவலாம். ஆனால் அது ஒளியின் வேகத்துக்குப் பாயக்கூடியது, மிகக் கனமான உலோகத் தகடுகளையும் ஊடுருவும் தன்மை மிக்கது என்று மட்டும் நாம் நினைவில் இருத்திக் கொண்டால் போதும்.

இந்தக் காமாக் கதிர்களின் ஊடுருவும் திறனைப் புரிந்து கொள்ள ஓர் உதாரணம் சொல்லலாம். சாதாரணமாக ஒரு பூனை அல்லது ஒரு நாய் நுழையக் கூடிய ஒரு கட்டம் கட்டமான ஒரு கம்பி வலையைக் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். அதில் மனிதன் நுழையமுடியாது. நாய் அல்லது பூனை போன்ற சிறு மிருகங்கள்தான் நுழைய முடியும். இப்போது வீட்டு ஜன்னல்களில் பொறுத்தப்படுகிற கம்பி வலைகளை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள். இதில் நாய், பூனை நுழைய முடியாது. ஆனால் பாம்பு, எலி நுழைய முடியும். அதை விடவும் மிகச் சிறிய துவாரமுள்ள கம்பி வலையானால் பாம்பு, எலி நுழைய முடியாது. ஆனால் பூரான், பல்லி நுழைய முடியும்.

இப்படியே நுழையும் பொருளையும், நுழைவாயில் துவாரங்களையும் சிறிதாக்கிக் கொண்டே செல்லுங்கள். காட்டாக, மணல் சலிக்கும் சல்லடை, ரவை சலிக்கும் சல்லடை, மாவு சலிக்கும் சல்லடைகளை நினைத்துப் பார்க்க, இது புரியும். ஆக, நுழையும் பொருள் சிறிது ஆக ஆக நுழைவுத் துவாரங்களும் சிறிதாகிக் கொண்டே வருகின்றன இல்லையா..? மாவு வரைக்கும் வந்தாயிற்று. இனி தண்ணீர், காற்றுக்கு வருவோம்.

ஒரு சிமெண்ட் சுவரில் சில துளி தண்ணீரை வீசுவோம். ஜிவ்வென்று உறிஞ்சி விடுகிறது. நீரை இழுக்கும் துவாரங்கள் சுவரில் உள்ளன என்று இதற்குப் பொருள். ஒரு காய்ந்த மண்கட்டியை எடுத்து நீரில் போடுவோம். காற்றுக் குமிழ்கள் வரும், காரணம் மண்கட்டியில் உள்ள துவாரங்களில் காற்று இருக்கிறது என்று அர்த்தம். ஆக, பொருள் அல்லது துகள் சிறிது ஆக ஆக அது மிகச் சிறிய துவாரத்திலும் ஊடுருவும் என்பதே இதன் பொருள்.

காற்றுக்கே இந்த நிலை என்றால், அதாவது ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன், கார்பன்-டை-ஆக்சைடு என்று பல்வேறு வாயுக்கள் கலந்த காற்றுக்கே இந்த ஊடுருவும் திறன் என்றால், இந்தக் காற்றை நாம் தனித்தனி வாயுவாகப் பிரித்து அவ்வாயுவில் உள்ள அணுக்களையும் பிரித்து அந்த அணுவையும் துகள்களாகப் பிரித்து, அந்த அணுவிலிருந்து வெளிவரும் மிக மிகச் சிறிய துகள்கள் அல்லது கதிர்கள் பற்றி ஆராயும்போது அவை எந்த அளவு மிகமிகச் சிறிய மிகமிக நுண்ணிய துகள்களாக இருக்கும். அவை எப்படிப்பட்ட துவாரங்களை ஊடுருவும் என்று புரிந்து கொள்ளலாம். அதுவும் எப்படிப்பட்ட வேகத்தில்? ஒளி வேகத்தில், விநாடிக்கு 3 லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில். ஆகவே இதன் ஆற்றல் எப்படிப்பட்டதாயிருக்கும் என்பதை நாம் உணர்ந்துகொள்ள வேண்டும்.