தமிழுலக நண்பர்களுக்கு வணக்கம்,

கதிரியக்கம் ! கதிரியக்கம் !! கதிரியக்கம் !!!

என்னடா, கதிரியக்கத்தை இத்தன முறை எழுதியுள்ளான் என்று நினைக்கின்றீர்களா? ஆம், இன்று உலக அளவில் நடுக்கத்துடனும் அதீத எச்சரிக்கையுடனும் கையாளக்கூடிய ஆனால் தவிர்க்க இயலாத ஒன்றுதான் அணு உலைகள்.

மனிதனின் மின்சார பசிக்கு கிடைக்கும் துரித உணவுகள் இந்த அணு உலைகள். நம் தேவையைகளை உடனடியாக தீர்த்துவைத்தாலும் இவை மெல்ல மறைமுகமாக நம் உடலுக்கு உலை வைக்க தவருவதில்லை! அவற்றின் ஆபத்தான கதிரியக்கத்துக்கு பயந்து பற்பல ஆண்டுகளாக அதன் கழிவுகளை நாம் நமது கைகாசை செலவழித்து நம் பார்வைக்குள்ளேயே, என்ன செய்வதென்று தெரியாமல் காவல்காக்க வேண்டியுள்ளது. இந்த பிரச்சனை உலக நாடுகள் தொடங்கி நம் இந்தியா வரை, ஏன் தமிழகத்தில் உள்ள அணுமின் நிலையங்கள் வெளியேற்றும் கதிரியக கழிவுகளால் கூட கடல் சூழல் பாதித்து மீன் வளம் குன்றுகின்றது என்கின்றனர்(சரிசரி. இன்று இழுவை சற்று அதிகமாகிறதுவிசையத்துக்கு வரேன்)

இன்றைய நிலையில் பெரும்பாலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் மிங்காந்த தூண்டல்(Electromagnetic Induction)” என்ற விதியையே அடிப்படையாக கோண்டு செயல்படுகின்றது.(கா: அனல், புனல், அணு, காற்றாலை, கடலலை மற்றும் பல) இவையனைத்தும் அதீத இயங்கும் பாகங்களையும் அதீத பராமரிப்புகளையும் கொண்டதாக உள்ளது. இவையனைத்தின் குறிக்கோளே எப்படியாவது சுழலியை (Turbine) சுழல செய்ய வேண்டுமென்பதே! வேதி மின்கலங்கள், சூரிய மின்கலங்கள் போன்ற வேறுசில முறைகளும் உள்ளன. நாம் இன்று காணப்போகும் இடுக்கையும் இதுபோன்றதொரு வித்தியாசமான மின்கலனையே! ஆம், அதுதான் கதிரியக்க வைர மின்கலன். (முதலில் கதிரியக்கம் குறித்து ஏன் கதையளந்தேன் என இப்போது புரிகிறதா!)

கதிரியக்க வைர மின்கலன்கள்(Radioactive diamond batteries):

இங்கிலாந்திலுள்ள ப்ரிஸ்டொல் பல்கலைகழகத்தின் (Bristol university) ஆராய்ச்சியாளர்கள் தான் இந்த கண்டுபிடிப்பின் நாயகர்கள்.

இந்த முறையின் மூலம்

எந்த ஒரு,

  • இயங்கும் பாகங்கள் இன்றியும்,
  • அடிக்கடி பராமரிப்பு தேவையின்றியும்,
  • கதிர் வீச்சு அபாயம் இன்றியும்,
  • நம்ப முடியாத அளவு அதீத ஆயுட்காலத்துடனும் சிறிய அளவிலான ஆனால் தொடர்ச்சியான மின்சாரத்தை பெற முடியும்.

வைரங்கள் அனைத்தும் கார்பனால் (carbon) ஆனவை என்பது நாம் அறிந்ததே…! பொதுவாக வைரங்கள் இரு வகைப்படும்.

அவை,

    • இயற்கையான வைரங்கள்,
    • செயற்கையான வைரங்கள் அல்லது மனிதனால் உருவாக்கப்படும் வைரங்கள்(man-made-diamonds).

      carbon_basic_phase_diagram_ta
      கார்பனின் கட்ட வரைபடம்

இயற்கையான வைரங்கள்:

இவ்வகை வைரங்கள் புவியோட்டுக்கு கீழ் அதீத அழுத்தத்திலும் வெப்பத்திலும் கார்பன் ஆட்பட்டு வைரமாக மாறுகிறது.

செயற்கையான வைரங்கள் அல்லது மனிதனால் உருவாக்கப்படும் வைரங்கள்:

இவை மனிதனால் செயற்கையாக ஏதேனுமொரு சிறந்த கார்பன் மூலத்தை(கிராபைட் அல்லது கரி) அதீத அழுத்தத்தையும் வெப்பத்தையும் கொடுக்கும் எந்திரத்தில் இட்டு தயாரிக்கப்படுகிறது.

இவை இரண்டிம் வைரங்களே!

diamond_cubic-f_lattice_animation
வைரத்தின் படிக வடிவம்

பொதுவாக வைரம் தான் மனிதன் அறிந்த்திலேயே மிக அருமையாக வெப்பத்தை கடத்தும் திறனை உடையது. ஆனால், இயற்கை வைரங்கள்(தூய வைரம்) மின்சாரத்தை கடத்துவது கிடையாது. இயற்கையாகவே போரான் போன்ற மாசுகள் சில வைரங்களில் கலந்திருப்பதால் அவை பகுதியளவு மின்கடத்தும். இவை இயற்கை குறைகடத்திகள் எனப்படும். ஆனால், மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட வைரம் கூடுதலாக சிறப்பான ஒரு பண்பையும் பெற்றுள்ளது.

மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட வைரத்தை கதிர்வீச்சு புலத்திற்கு உட்படுத்தும் போது அது மின்சாரத்தை தருகிறது. இதுவே, அந்த சிறப்பு பண்பு ஆகும்.”

இக்குழு கதிரியக்க கழிவான கிராபைட்டிலிருந்து கதிரியக்கத் தன்மை உடைய செறிவூட்டப்பட்ட C14 பிரித்து அதை வைரமாக மாற்றுவதன் மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றனர். இதுவே, இதன் அடிப்படை கருத்தாகும். இது குறித்த நுணுக்கங்களை இனி காண்போம், வாருங்கள்

ஆய்வாளர்கள்:

Tomm Scott

இவர் Bristol university –ன் பேராசிரியரும் ஆய்வாளரும் ஆவார். இவர் இது குறித்து கூறுகையில்,

இதில் எந்த நகரும் பாகமும் இல்லை,

எந்த கதிரியக்க வெளியீடும் இல்லை,

எந்த பராமரிப்பும் தேவையில்லை

நேரடியாக மின்சாரம் பெறமுடியும்

என்று கூறுகிறார். மேலும் அவர்,

இன்றைய நிலையில் பல மில்லியன் டன் அளவுள்ள கதிரியக்க கிராபைட் கழிவுகள் செய்வதறியாது சேமித்து வைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த முறையின் மூலம் கிராபைட் கழிவுகளின் கதிரியக்க அபாயத்தை குறைக்க முடியும்.”

எங்கிறார்.

Dr. Neil Fox (Bristol’s school of chemistry)

இவர் C14 குறித்து கூறியதாவது,

இச்செயல்முறைக்கு C14(கார்பன்-14)-னே முதன்மை மூலப்பொருளாகும். ஏனெனில், C14 வெளியிடும் கதிரியக்கத்தின் எல்லை குறுகியதாக உள்ளது. மேலும், இதன் கதிரியக்கத்தை எந்தவொரு திடப்பொருளாலும் எளிதில் உட்கவர முடியும்.

அதுவும்,இந்த C14 ஒரு கதிரியக்கமற்ற வைரத்தின் பிடியில் இருக்கும் பொழுது அதன் கதிரியக்கம் நிச்சயம் ஊடுருவி தப்பவியலாது. ஏனெனில், இந்த C14வைரத்தை சுற்றி C12 வைரத்தைக் கொண்டு கவசமாகுகிறோம். எனவே, கதிர்வீச்சு தப்பிக்க வாயப்பேயில்லை.

வேறு எந்த பொருளாலும் இவ்வளவு சிறந்த பாதுகாப்பை தரவியலாது. ஏனெனில், நாம்றிந்த பொருட்களிலேயே மிக மிக கடினமானது வைரம்.

என கூறுகிறார்.

ஏன் குறிப்பாக C14 பயன்படுத்த வேண்டும் ?

முதலில் இக்குழுவானது கதிரியக்க தன்மையுடைய Ni64 ஐயே செயற்கை வைரத்தினுள் வைத்து மின்சாரத்தை எடுத்தனர் (இதுவே, இவர்களது முதல் மாதிரிவடிவம்). இதுபோல, வேறு எந்த கதிரியக்க தனிமத்தை வேண்டுமானாலும் பயன்படுத்தலாம். எனில், ஏன் குறிப்பாக C14 பயன்படுத்த வேண்டும் ? என்ற வினாவெழுகிறது!

Ni64 பயன்படுத்தினால், அதன் மூலம் உருவாக்கப்படும் வைர மிங்கலனின் மூலப்பொருள் Ni64 . எனவே, நாம் பிரத்தியேகமாக Ni64 உற்பத்தி செய்து பயன்படுத்த வேண்டும்.

Ni64 ன் அரையாயுட்காலம் 100 ஆண்டுகள். எனவே, 100 ஆண்டுகளுக்கு பின் அதன் திறன் பாதிகுறையும். அதாவது, இதன் ஆயுட்காலம் தோராயமாக 100 என குறிப்பிடலாம்.

அதேசமயம், C14 பயன்படுத்தினால் வரும் நன்மைகள்:

ஏற்கனவே குவிந்திருக்கும் கதிரியக்க கிராபைட்டில் இருந்து C14 பிரித்தெடுத்து பயன்படுத்தலாம். தனியே உற்பத்திசெய்ய வேண்டியதில்லை.

  • இதன்மூலம் கதிரியக்க கிராபைட்டை மறுசுழற்சி செய்ய வழி கிடைக்கிறது.
  • நம் வைர மின்கலனுக்குத் தேவையான கதிரியக்க மூலமான C14ம் கிடைக்கிறது.
  • மேலும், ஆச்சிரியப்படக்கூடிய அளவு ஆயுட்காலமாக 5730 ஆண்டுகள்…!

(ஒரே கல்லுல… … … மூனு, மாங்கா… … …!)

இதுவே, C14ஐ பயன்படுத்த தேவையான முக்கிய காரணங்கள் ஆகும்.

Diamond batter-ன் அமைப்பு மற்றும் செயல் நுட்பம்:

அணு உலைகளில் வினையை மிதமாக்க (கட்டுப்படுத்த) கிராபைட் தண்டுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. வினையின் தொடர் நிகழ்வு அதன் எல்லையை தாண்டும் போது இந்த தண்டுகளை சற்று வினை நிகழும் உலையினுள் செலுத்தி வினை தொடரந்து நிகழ காரணமான நியூட்ரான்களை உட்கவரந்து வினையின் வேகத்தை கட்டுப்படுத்துவார்கள். அப்பொழுது கிராபைடினுள் உள்ள C12ஆனது தன்னுள் இரு நியூட்ரான்களை உறிஞ்சி C14 ஆக மாறுகிறது. இது கதிரியக்க தன்மையை உடையது.

6C12 + 2n →  6C14

(C14 கதிரியக்க தன்மையை உடையது)

Bristol University –ன் மற்றொரு குழு கதிரியக்கத்தால் பாதிக்கப்பட்ட கிராபைட்டிலிருந்து C14ஐ பிரித்தெடுப்பது எளிதான ஒன்றே என கண்டறிந்துள்ளனர்.

எவ்வாறெனில், கதிரியக்கத்தால் பாதித்த கிராபைட்டின் மேற்புறத்தில் அதிகளவு C14 காணப்படும். அந்த கிராபைட் தண்டுகளை வெப்பப்படுத்தும் போது அதனின்று C14 புகையாக வெளிப்படும். இந்த புகையை அலேக்காக சேகரித்து அதை வைரமாக உருவாக்குகின்றனர். இப்போது, உருவாக்கப்பட்ட செயற்கை வைரம் கதிரியக்க காரிபனால் ஆனது. எனவே, இது β சிதைவின் படி கதிரியக்கத்தை உமிழும்.

6C14 → 7N14 + -1β

பொதுவாக, செயற்கை வைரம் கதிரியக்கத்துக்கு உட்படும் போது மின்சாரத்தை தரும். ஆனால், இங்கோ இவ்வைரமே கதிரியக்கத்தை வெளிளியிடுவதால் இது தற்சார்பாகவே மின்சாரத்தை தரும் வல்லமையுடையது. ஆனால், இதை இப்படியே பயன்படுத்தினால் அதன் கத்திர்வீச்சு நம்மை பாதிக்கலாம். எனவே, கதிர்வீச்சற்ற C12ஆல் உருவாக்கப்பட்ட வைரத்தை C14வைரத்திற்கு கவசம் போல் பொருந்தப்படுகிறது. அல்லது C12வைரத்தினுள் C14வைரம் வைக்கப்படுகிறது.

இதனால் நமக்கு மின்சாரம் கிடைப்பதில் எந்தவித தடையுமில்லை அதேசமயம் கதிர்வீச்சு குறித்து பயமுமில்லை (அதான், நம்ப உலக மகா பலவான் வைரம் அதை பாதுகாக்கிறதே…!)

சாதாரன AA Battery மற்றும் Radioactive Diamond Battery ஒப்பீடு:

20 கிராம் அளவுள்ள மின்னேற்ற இயலாத AA Battery 13,000 ஜூல் அளவு ஆற்றல் தரவல்லது. இது 24 மணி நேரம் தொடர்பயன்பாட்டிற்குப் பின் தீர்ந்துவிடும்.

அதேசமயம், ஒரு கிராம் அளவுள்ள C14 வைரத்தையும் ஒரு வெளிப்புற C12 வைரத்தையும் கொண்ட ஒரு வைர மின்கலனானது 15 ஜூல் ஆற்றல் நிலையாக 24 மணி நேரத்தில் தரவல்லது. இது AA battery உடன் ஒப்பிடும் போது குறைவாக தோன்றினாலும் இதன் வாழ்நாள் என்பது அதிசியக்கத்தக்க வகையில் 5730 ஆண்டுகள் அரையாயுட்காலத்தை கொண்டது C14. எனவே, இதனை உருவாக்கிய நாளிலிருந்து அதன் திறனானது 5730 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகே பாதியாக (50%) குறையும். இன்னும் பாதியளவு ஆற்றலை 5730 ஆண்டுகள் தரும்…! மேலும், கதிரியக்க சிதைவானது கருத்தியலாக முடிவிலா காலம் தொடரும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.”

முதல் 5730 ஆண்டுகள் 20 மில்லியன் ஜூல் அளவுள்ள திறனையும் அடுத்த 5730 ஆண்டுகள் 10 மில்லியன் அளவு திறனையும் தரவல்லது என கணித்துள்ளனர். (ம்ம்ம்….ஆச்சரியம் தான்,………..!!!)

5730 ஆண்டுகள் என்பதும் மனித இனம் படிப்படியாக நாகரிகம் அடைய தேவைப்பட்ட கால அளவாகும்.

இந்த அளவு நீண்ட கால அரையாயுட்காலத்தை உடையது நம் கதாநாயகனாகிய C14 என்பதுதான்

அருமை!

அட்டகாசம்!!”

பயன்பாடு:

Radioactive Diamond Batteries நாம் ஏற்கனவே கண்ட Piezoelectric Nano Genarator –களை போலவே சிறிய அளவிலான மின்சாரத்தை தொடர்சியாக தரவல்லது. (Piezoelectric Nano Genarator குறித்து மேலும் அறிய இங்கு சொடுக்கவும்…)

இவ்வகை மின்கலங்கள்

      • இதயத்துடிப்பு சீராக்கி(pacemaker),
      • விண்கலங்கள்(spacecraft),
      • செயற்கைக் கோள்கள்(satellites),
      • அதி உயர ட்ரோன்கள்(high altitude drones) போன்ற இடங்களில் பயன்படுகின்றன.

குறிப்பாக மறுபொருத்தம் செய்யவியலாத அல்லது நீண்ட நாள் பயன்பெற வேண்டிய இடங்களில் பயன்படும். மேலும், பல்வேறு இடங்களில் பயன்படலாம். அதுகுறித்த கருத்துக்களை இந்த ஆய்வுக்குழு பொதுமக்களிடம் கேட்கிறது. சமூக ஊடகங்களில் #DIAMONDBATTERY என #-tag செய்வதன் மூலம் உங்கள் கருத்துக்களை பகிறலாம்.

மற்றும் சில ஆச்சரியப்படக்கூடிய செய்திகள்:

    • இக்கருவியிலிருந்து வெளிப்படும் கதிரியக்கத்தின் அளவானது ஒரு வாழைப்பழத்திலிருந்து வெளிப்படும் கதிரியக்கத்தின் அளவைவிட மிகக் குறைவு. எனவே, கதிர்வீச்சு அபாயம் இல்லை.
    • இவ்வாய்வாளர்கள் வருகிற புத்தாண்டில் (01-01-2017) உலகிலேயே முதல் C14ஆல் ஆன கதிரியக்க வைர மிங்கலனை உருவாக்கி உலகிற்கு அளிக்க உள்ளனர்.
    • வருகிற புத்தாண்டில் தயாரிக்கப்படும் (01-01-2017) இந்த வைர மின் கலன் 7,747 ஆம் ஆண்டு வரை உழைக்கும்….
    • இதுவரை இங்கிலாந்து என்ற ஒரு நாட்டில் மட்டுமே 93,000 டன் அளவு கதிரியக்க கழிவானது உள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. எனில், உலக அளவில் எவ்வளவிருக்கும்…!
    • இந்த புதிய கண்டுபிடிப்பினை NASA ஆர்வத்துடன் வரவேற்றுள்ளது. ஒருவேளை இத்தொழில் நுட்பத்தை வணிகரீதியாக பயன்படுத்தும் முதல் அமைப்பாக NASA இருக்கலாம்! யாரறிவார்…? பொருத்திருந்து பார்ப்போம்……!!!

அனைத்து தமிழ் நெஞ்சங்களுக்கும் இனிய புத்தாண்டு  நல்வாழ்த்துக்கள்

தங்கள் கருத்துக்களை ஆவலுடன் எதிர்நோக்குகிறோம். பிழைகள் இருப்பின் தெரிவிக்கவும். திருத்திக்கொள்கிறோம்….
பிடித்து இருப்பின் ஊக்குவிக்கவும்…
பகிரவும்…

மீண்டும் ஒரு முறை…

அனைத்து தமிழ் நெஞ்சங்களுக்கும் இனிய புத்தாண்டு நல்வாழ்த்துக்கள்

நன்றி

 

உசாத்துணை:

1.  http://www.bristol.ac.uk/cabot/news/2016/diamond-battery.html

2.  வைரத்தின் படிக வடிவம்(animate gif):

http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/MP1.crystals/MP1.crystals.html 

3.  வைரத்தின் கட்ட வரைபடம்(pace diagram of carbon):

 https://ta.wikipedia.org/wiki/%E0%AE%AA%E0%AE%9F%E0%AE%BF%E0%AE%AE%E0%AE%AE%E0%AF%8D:Carbon_basic_phase_diagram_ta.png

4.  http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/nov/30/flash-physics-nuclear-diamond-battery-m-g-k-menon-dies-four-new-elements-named

5. பிற புகைப்படங்கள்     : cc search   –  https://search.creativecommons.org/ 

Advertisements