శాస్త్ర విజ్ఞానము ఇప్పుడు మిగతా భారతీయ భాషల్లో కూడా... ఇక్కడ నొక్కి చూడండి. For Science in other Indian Languages. Please Click here.

కేంద్రక శక్తి

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Sunday, March 19, 2017 0 comments



అప్పుడప్పుడే రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం మొదలవుతోంది. కేంద్రకంలోని అపారమైన శక్తి  నాజీల చేతికిందికి వస్తుందేమోనని అమెరికా ప్రభుత్వం బెంబేలు పడసాగింది. కనుక కేంద్రక శక్తిని వినియోగించే మారణాయుధాల మీద పరిశోధనలు మొదలుపెట్టింది.

ప్రయత్నంలో ఎన్నో సమస్యలు ఎదురయ్యాయి. కేంద్రక చర్యలో, న్యూట్రాన్లు పూర్తిగా యురేనియమ్ పదార్థాన్ని వదిలి వెళ్లిపోయేలోపు, వీలైనన్ని న్యూట్రాన్లు యురేనియమ్ కేంద్రకాలతో ఢీకొనెలా చెయ్యాలి. అది జరగాలంటే యురేనియమ్ నమూనా చాలా భారీగా ఉండాలి. దాన్నే కీలక ద్రవ్యరాశి (critical mass) అంటారు. కాని పరిశోధనలు మొదలైన నాటికి పెద్ద మొత్తాల్లో యురేనియమ్ లభ్యమై ఉండేది కాదు. ఎందుకంటే 1940 కి ముందు పదార్థం వల్ల పెద్దగా ప్రయోజనాలే ఉండేవి కావు.

మరో సమస్య ఏంటంటే చర్యలో పుట్టిన న్యూట్రాన్లు కేంద్రకాలతో చర్య జరపాలంటే న్యూట్రాన్లని తగినంతగా నెమ్మదింపజేయాలి. అందుకు ఒకశమనకారక’ (moderator)   పదార్థాన్ని వాడాల్సి వచ్చింది. పదార్థంలో తేలికైన పరమాణువులు ఉండాలి. న్యూట్రాన్లు వాటికి ఢీకొని తిరిగి వెనక్కి తుళ్లాలి. గ్రాఫైట్ ఘనాలని గాని, భారజలాన్ని (heavy water) గాని ప్రయోజనం కోసం వాడడం జరుగుతుంది.

మరో సమస్య ఏమిటంటే న్యూట్రాన్ తాడనం వల్ల అన్ని రకాల యురేనియమ్ పరమాణువులు విచ్ఛిన్నం కాలేవు. అరుదైన యురేనియమ్ ఐసోటోప్ అయిన యురేనియమ్-235 వల్ల మాత్రమే  అనుకున్న చర్య సంభవం అయ్యింది. కనుక యురేనియమ్-235 ని తగినంత మోతాదుల్లో శుద్ధి చేయడానికి విధానాలు రూపొందించవలసి వచ్చింది. అది గతంలో ఎన్నడూ నెరవేరని ఫలితం. అంత స్థాయిలో యురేనియమ్ శుద్ధి చేసే ప్రయత్నాలు ఎప్పుడూ జరగలేదు.

యురేనియమ్ హెక్సాఫ్లూరైడ్ మీద ఆధారపడ్డ ఒక విధానాన్ని విజయవంతంగా రూపొందించారు. అయితే విధానాన్ని వాడడం కోసం ఫ్లూరిన్ సమ్మేళనాల వినియోగంలో ఎంతో పురోగతి సాధించవలసి వచ్చింది. కృత్రిమ మూలకం అయిన ప్లూటోనియమ్ కూడా విచ్ఛిన్నం అవుతుందని తరువాత తెలిసింది. 1941 లో దాని ఆవిష్కరణ తరువాత దాన్ని పెద్ద మొత్తాల్లో ఉత్పత్తి చేసే ప్రయత్నాలు మొదలయ్యాయి.

ఎన్రికో ఫెర్మీ 1938 లో ఇటలీ వదిలిపెట్టి అమెరికాకి వలస వెళ్లాడు. అక్కడ ప్లూటోనియమ్ ని శుద్ధి చేసే బాధ్యత అతడి నెత్తిన పడింది. 1942 డిసెంబర్ 2 నాడు యురేనియమ్, యురేనియమ్ ఆక్సయిడ్, గ్రాఫైట్ లు కలిసిన సామగ్రికీలక స్థాయినిచేరుకుంది. అనుకున్నట్లుగానే గొలుసుకట్టు చర్య ఏర్పడింది. యురేనియమ్ విచ్ఛిత్తిలో అధిక శక్తి విడుదల అయ్యింది.

1945 కల్లా చర్య మీద పని చేసే పరికరాలు తయారు అయ్యాయి. పరికరాలలో ముందు చిన్న మందుపాతరని పేల్చగా రెండు యురేనియమ్ ముక్కలు ఏకం అవుతాయి. రెండు ముక్కలు విడివిడిగా చూస్తే కీలక ద్రవ్యరాశి కన్నా తక్కువ ద్రవ్యరాశి కలిగి ఉంటాయి. కాని వాటి కలయిక వల్ల ఏర్పడ్డ ముక్క కీలక ద్రవ్యరాశిని అధిగమిస్తుంది. కాస్మిక్ కిరణాల తాడనం వల్ల వాతావరణంలో ఎప్పుడూ కొన్ని న్యూట్రాన్లు సంచారంలో ఉంటాయి. కనుక కీలక ద్రవ్యరాశి గల యురేనియమ్ లో ఒక సారి చర్య అంటూ మొదలైతే అది మహోగ్రమైన తీవ్రతతో పురోగమించి బ్రహాండమైన విస్ఫోటం సంభవిస్తుంది.

జులై 1945 లో మొట్టమొదటిఆటం బాంబుఅమెరికాలోని న్యూ మెక్సికో రాష్ట్రంలోని అలామోగోర్డో అనే ప్రాంతంలో విస్ఫోటం చెందింది. తదుపరి నెలలో మరి రెండు బాంబులు జపాన్ కి చెందిన హిరోషిమా, నాగసాకీ నగరాల మీద విస్ఫోటం గాంవించబడ్డాయి. విధంగా రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం అంతమయ్యింది.

అయితే యురేనియమ్ విచ్ఛిత్తిని కేవలం విధ్వంసాత్మక ప్రయోజనాల కోసమే వాడారు అనుకుంటే పొరబాటు. శక్తి విడుదలని సమమైన, సురక్షితమైన స్థాయిలో నిలుపగలిగితే కేంద్రక విచ్ఛిత్తిని నిర్మాణాత్మక ప్రయోజనాలకి కూడా వాడొచ్చు. 1950, 1960 లలో అధిక సంఖ్యలో న్యూక్లియర్ రియాక్టర్ల నిర్మాణం మొదలయింది. సబ్మరిన్ , మహా ఓడల చోదనకి కూడా శక్తి వినియోగం మొదలయ్యింది. సామాన్య సామాజిక అవసరాల కోసం విద్యుత్ ఉత్పత్తి కోసం కూడా శక్తిని వినియోగించడం మొదలుపెట్టారు.

భారీ పరమాణువులని బద్దలు కొట్టే పద్ధతిలోనే కాక తేలికైన పరమాణువులని కలిపి మరింత భారీ పరమాణువులని తయారు చేసే పద్ధతి లో కూడా శక్తిని పుట్టించొచ్చు. దీన్నే కేంద్రక సంయోగం (nuclear fission) అంటారు. ముఖ్యంగా హైడ్రోజన్ పరమాణువులని కలిపి హీలియమ్ పరమాణువుని సృష్టించినప్పుడు బ్రహ్మాండమైన శక్తి విడుదల అవుతుంది.

అడ్డుపడే ఎలక్ట్రాన్ తెరలని దాటుకుని రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులని కలపాలంటే అత్యధిక శక్తి అవసరమవుతుంది. అంత అపారమైన శక్తి సూర్యుడి కేంద్రం లోను, తారల కేంద్రంలోను లభ్యమై వుంటుంది. అనుక్షణం కొన్ని మిలియన్ల టన్నుల హైడ్రోజన్ యొక్క కేంద్రక సంయోగం  వలన పుట్టే శక్తే సూర్యుడి నుండి భూమిని చేరి భూమికి ఊపిరి పోస్తోంది.

1950 లలో అలాంటి శక్తిని కేంద్రక విచ్ఛిత్తి ద్వార సాధించవచ్చని కనుక్కున్నారు. కనుక ముందుగా విచ్ఛిత్తి బాంబుని పేల్చి విధంగా వచ్చిన శక్తిని వాడుకుని కేంద్రక సంయోగం మీద ఆధారపడే మరింత భయంకరమైన బాంబుని తయారుచెయ్యాలని అనుకున్నారు. తత్ఫలితంగా పుట్టిన బాంబునే హైడ్రోజన్ బాంబు అని, హెచ్ బాంబు అని అంటారు. వీటినే ఫ్యూషన్ బాంబులు అని కూడా అంటారు.

జపనీస్ నగరాలని నాశనం చేసిన ఆటమ్  బాంబుల కన్నా కొన్ని వేల రెట్లు శక్తి వంతమైన ఫ్యూషన్ బాంబులని నిర్మించి తయారుచెయ్యడం జరిగింది. ఒక్క పెద్ద ఫ్యూషన్ బాంబుతో మహానగరాన్ని నేలమట్టం చేయొచ్చు. ప్రస్తుతం ఉన్న ఫ్యూషన్ బాంబులన్నీ ఒక్కసారి పేలితే విస్ఫోటపు ధాటికి భూమి మీద జీవం మొత్తం రూపుమాసిపోతుంది.

ఫ్యూషన్ బాంబులకి కూడా కేవలం విధ్వంసాత్మక ప్రయోజనాలు మాత్రమే లేవు. కేంద్రక సంయోగ చర్యని వినియోగించుకోవాలంటే కొన్ని వందల మిలియన్ల డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రతని పుట్టించి ఉష్ణోగ్రతని స్థిరంగా నిలపగలగాలి. అంత అధిక ఉష్ణోగ్రతలని తగినంత సేపు స్థిరంగా నిలపగలిగితేనే ఫ్యూషన్ చర్య నడుస్తుంది.

అలాంటి చర్య నుండి అపారమైన శక్తి విడుదల అవుతుంది. అందుకు కావలసిన ఇంధనం డ్యుటీరియమ్ లేదా భార జలం (heavy water). ఇంధనం అపారమైన మోతాదుల్లో మన సముద్రాలలో వుంది. అలా పుట్టిన శక్తి కొన్ని మిలియన్ల సంవత్సరాలు మానవ జీవికకి సరిపోతుంది.

ఫ్యూషన్ బాంబుని దుర్వినియోగం చేస్తే మానవ జాతి నామరూపాలు లేకుండా పోయే ప్రమాదం వున్నా, అదే విధంగా దాన్ని సద్వినియోగం చేస్తే పుట్టే అపారమైన శక్తి సమాజంలో శాంతిని, సంపత్తిని పెంచగలదు.

సైన్స్ మనకి పరిజ్ఞానాన్ని పెంచుతోంది. కాని పరిజ్ఞానాన్ని సామాజిక శ్రేయస్సు కోసం వాడడానికి తగిన వివేకం మన సొంతం కావాలి.

(అధ్యాయం సమాప్తం)

postlink

సైన్సు పుస్తకాలు ఇక్కడ నుంచి కొనవచ్చు.. click on image

అంతరిక్షం చూసొద్దాం రండి

"తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" తరపున స్వాగతం... సుస్వాగతం!" "తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" గురించి ప్రత్యేకించి మీకు చెప్పనవసరం లేదు. తారాంతర యాత్రా సేవలు అందించడంలో మాకు 120 ఏళ్ల అనుభవం ఉంది. మా హెడ్ క్వార్టర్స్ భూమి మీదే ఉన్నా, సౌరమండలం బయట మాకు చాలా బ్రాంచీలు ఉన్నాయని మీకు బాగా తెలుసు. అంతరిక్షానికి వెళ్ళడానికి ఇక్కడ నొక్కండి

Printer-friendly gadget

Print

ఈ బ్లాగులోని పోస్ట్ లు ఆటోమేటిక్ గా మీ మెయిల్ ఇన్బాక్స్ లోకి చేరడానికి మీ ఈ-మెయిల్ ఐడీని ఎంటర్ చేసి చందాదారులు కండి Enter your email address:

Delivered by FeedBurner

Total

Blogumulus by Roy Tanck and Amanda FazaniInstalled by CahayaBiru.com

Label Category

Followers

archive

Total Pageviews

There was an error in this gadget
There was an error in this gadget

విజ్ఞానులు

GuestBooker 2.5

Recent Posts

Popular Posts

Follow by Email