பூமிக்குள் பிறக்கும் சூரியன்! 

த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்,

‘பறவையைக் கண்டான் விமானம் படைத்தான்’ என்பதுபோல இயற்கை நிகழ்வுகளை உற்றுநோக்கி அவற்றின் உள்இயக்கத்தைப் புரிந்துகொண்டு, அவற்றை செயற்கை முறையில் படைப்பது மனிதனின் குணம். காய்ந்த மரக்கிளை ஒன்றுடன் ஒன்று உராய்ந்து அதிலிருந்து காட்டுத் தீ ஏற்படுவதை மனிதர்கள் கண்டு செயற்கையாகத் தீயை உருவாக்கினார்கள்; இயல்பில் விளையும் தாவரத்தை உற்றுநோக்கி விவசாயம் செய்ய ஆரம்பித்தார்கள். அதேபோல், சூரியன் உள்ளிட்ட விண்மீன்கள் எப்படிப் பெரும் ஆற்றலுடன் ஒளிர்கின்றன என்பதை ஆராய்ந்து அறிந்து, அதுபோல பூமியில் கையடக்க செயற்கைச் சூரியனை உருவாக்கும் முயற்சி நடைபெற்றுவருகிறது. பிரான்ஸின் செந்த்-போல்-லெ-டுரான்ஸ் நகரில் உள்ள கேதாராஷ் எனும் மையத்தில் அமைக்கப்பட்டுவரும் ‘ஈடெர்’ (இன்டர்நேஷனல் தெர்மோநியூக்ளியர் எக்ஸ்பெரிமென்ட்டல் ரியாக்டர்) எனப்படும் பன்னாட்டு வெப்ப அணுக்கருப் பிணைவுச் சோதனை ஆய்வு உலைதான் அது.

மனித இனம் தோன்றியதிலிருந்து இதுவரை பயன்படுத்திய ஆற்றலைவிட, ஒரே ஒரு நொடியில் சூரியன் உற்பத்திசெய்யும் ஆற்றல் அளவு மிகவும் அதிகம். 3.8க்குப் பிறகு 26 பூஜ்ஜியங்களை இட்டால் வரும் எண்ணிக்கை ஜூல் அளவில் ஆற்றலை ஒரு நொடியில் உற்பத்திசெய்கிறது சூரியன்.

சூரியன் ஒளிர்வது எதனாலே?

சூரியனில் 75% ஹைட்ரஜனும் சுமார் 25% ஹீலியமும் அடங்கியிருக்கின்றன. ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பிணைந்து ஹீலிய அணுக்கள் உருவாகும் அணுக்கருப் பிணைவு எனும் வினை மூலம்தான் பிரம்மாண்டமான அளவில் சூரியன் போன்ற விண்மீன்கள் ஆற்றலை உமிழ்கின்றன. பூமியை விட சுமார் 3,33,000 மடங்கு அதிக நிறை உடைய சூரியனின் மையத்தில் அழுத்தமும் வெப்பமும் மிக மிகக் கூடுதலாக இருக்கும். சுமார் 15 மில்லியன் டிகிரி வெப்பம்.

பூமியின் தரைக்கு மேலே உள்ள காற்றழுத்தம்போல சுமார் 25 கோடி மடங்கு அதிக அழுத்தம் கொண்டது சூரியன். மிக அதிகமான வெப்பத்தில் எதிர்மின்னணுக்கள் (எலெக்ட்ரான்கள்) விலகி, அணுக்கரு மட்டுமே இருக்கும். அழுத்தம் அதிகம் என்பதால், கூடுதல் அடர்த்தியில் சூரியனின் மையப்பகுதி இருக்கும். நெரிசல் அதிகமான சாலையில் இடித்துக்கொண்டு நடக்க வேண்டியிருப்பதைப் போல அடர்த்தி கூடுதலான சூரியனின் மையத்தில் அவ்வப்போது அணுக்கருக்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதிக்கொள்ளும்.

அவ்வாறு மோதும்போது நான்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்கள் பிணைந்து ஹீலியம் அணுக்கரு உருவாகும். நான்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் நிறைகளின் கூட்டுத்தொகையை விட, அதிலிருந்து உருவாகும் ஒரு ஹீலிய அணுவின் நிறை சுமார் 0.7% குறைவு. ஐன்ஸ்டைனின் பிரபலமான E=mc2 சூத்திரத்தின்படி நான்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பிணைந்து ஹீலியம் உருவானதும் எஞ்சும் நிறை ஆற்றலாக வெளிப்படும். இதுவே அணுக்கருப் பிணைவு ஆற்றல். இந்த ஆற்றல் வெளிப்படுவதால்தான் சூரியன் உட்பட எல்லா விண்மீன்களும் ஒளிர்கின்றன.

ஒரு நேர்மின்னணு (புரோட்டான்) மற்றும் ஒரு நியூட்ரான் கொண்ட டியூட்டிரியம், ஒரு நேர்மின்னணு இரண்டு நியூட்ரான்கள் கொண்ட டிரிட்டியம் ஆகிய ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்புகளைத்தான் செயற்கை அணுக்கருப் பிணைவுக்குத் தேர்ந்தெடுக்கிறார்கள். 1,000 மெகாவாட் நிலக்கரி மின்னுற்பத்தி நிலையத்துக்கு ஒரு ஆண்டில் 27 லட்சம் டன் அளவு நிலக்கரி தேவைப்படும். ஆனால், செயற்கை அணுக்கருப் பிணைவு உலைக்கு இதே அளவு ஆற்றலை உற்பத்திசெய்ய 125 கிலோ டியூட்டிரியம், 125 கிலோ டிரிட்டியம் போதுமானது.

செயற்கை அணுக்கருப் பிணைவு

செயற்கையாக அணுக்கருப் பிணைவு செய்வதற்குப் பல சவால்கள் உள்ளன. ஒரே மின்னேற்றம் கொண்ட இரு பொருட்கள் ஒன்றை ஒன்று விலக்கும். அணுக்களின் வெளியே சுற்றிவரும் எதிர்மின்னணுக்கள் மற்றொரு அணுவை நெருங்கவிடாது. ஆகையால், முதலில் அணுக்களை முழுமையாக அயனியேற்றம் செய்து எல்லா எதிர்மின்னணுக்களையும் அப்புறப்படுத்திவிட வேண்டும். ஒரு சில கிராம் டியூட்டிரியம், டிரிட்டியம் அணுக்களை லேசர் ஒளிகொண்டு செயற்கை அணுக்கருப் பிணைவைத் தூண்டும் வகையில் மில்லியன் டிகிரி வெப்பத்துக்கு உயர்த்த முடியும்.

ஆனால், அவ்வளவு வெப்பத்தில் பிளாஸ்மா வடிவில் மாறும் டியூட்டிரியம், டிரிட்டியம் கலவைகளை எதில் பிடித்து வைப்பது? பல மில்லியன் டிகிரி வெப்பத்தைத் தாங்கும் பொருள் எதுவுமில்லை. இந்தச் சவாலை எதிர்கொண்டு சோவியத் இயற்பியலாளர்கள் ஆந்திரே சாகரவ்வும் இகோர் டம்மும் டோகாமாக் (tokamak) எனும் கருவியை வடிவமைத்து செயற்கை அணுக்கருப் பிணைவுப் பரிசோதனைக்கு 1960-களில் வித்திட்டார்கள்.

செயற்கையாக அணுக்கருப் பிணைவு வினை ஏற்படுத்த முதலில் வெற்றிடத்தை உருவாக்க வேண்டும். அங்கே டியூட்டிரியம், டிரிட்டியம் கலவையைப் புகுத்த வேண்டும். லேசர் உதவியோடு 150 மில்லியன் டிகிரி வெப்பத்தை உருவாக்க வேண்டும். இப்போது டியூட்டிரியமும் டிரிட்டியமும் பிளாஸ்மா நிலைக்குச் செல்லும். எதிர்மின்னணுக்களை இழந்த டியூட்டிரியமும் டிரிட்டியமும் பிளாஸ்மா நேர்மின்னேற்றம் கொண்டதாக இருக்கும். மையத்தில் ஓட்டையுடன் மெதுவடை உருவில் காந்தப் புலத்தை ஏற்படுத்தினால் பிளாஸ்மாவை அந்தரத்தில் மிதக்கச் செய்யலாமென இந்த இரு விஞ்ஞானிகள் நிறுவினார்கள். பிளாஸ்மாவை அடைத்து வைக்கும் காந்தக் குடுவைக்குத்தான் டோகாமாக் என்று பெயர். அனல்மின் நிலையத்துக்குக் கொதிகலனும், அணுமின் நிலையத்துக்கு அணுஉலைக் கலமும் எப்படி முக்கியமோ அதுபோல அணுக்கருப் பிணைவு உலைக்கு முக்கியம் டோகாமாக்தான்.

சர்வதேசக் கூட்டு ஆய்வு

ஐரோப்பிய ஒன்றியம், இந்தியா, ஜப்பான், சீனா, ரஷ்யா, தென்கொரியா, அமெரிக்கா ஆகிய நாடுகளின் கூட்டு முயற்சிதான் இந்தப் பரிசோதனை ஆய்வு உலை. இதில் பங்கெடுக்கும் ஒவ்வொரு நாடும் ஏதாவது ஒரு பகுதியை ஆய்வுசெய்து தயாரிக்கும். இதில் உருவாகும் தொழில்நுட்ப அறிவு அனைவருக்கும் பொது என்ற முறையில் புதுமையான சர்வதேச ஒத்துழைப்பில் இந்தக் கூட்டுத் திட்டம் செயல்படுத்தப்படுகிறது. குஜராத்தில் உள்ள ‘இந்திய பிளாஸ்மா ஆய்வு நிறுவனம்’ இந்தியாவின் பங்களிப்பாகத் தலைமையேற்று நடத்துகிறது.

லேசரைச் செலுத்தி பிளாஸ்மா உருவாக்கவும் மின்காந்தக் குடுவையை இயக்கவும் அணுக்கருப் பிணைவு உலையை இயக்கவும் ஆற்றல் தேவைப்படும். சிறிய மீனைப் போட்டுப் பெரிய மீனை பிடிப்பதுபோல இந்தச் சோதனை அணுக்கருப் பிணைவு உலையில் முதலில் 50 மெகாவாட் மின்சாரத்தை உள்ளீடு செய்ய வேண்டும். உள்ளீடு பத்து மடங்கு பெருகி உலை 500 மெகாவாட் ஆற்றலை வெளிப்படுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

2010 முதல் கட்டுமானப் பணிகள் நடந்துவருகின்றன. கருவியின் பல்வேறு பாகங்களைப் பல்வேறு நாடுகளைச் சார்ந்த ஆய்வு நிறுவனங்கள் வடிவமைத்துத் தயாரித்துவருகின்றன. உலகின் மிகப் பெரிய குளிர்சாதனப் பெட்டி எனப் போற்றப்படும் கைரோஸ்டாட் எனும் குளிர்விப்பான் கருவியை இந்தியாவின் பிளாஸ்மா ஆய்வு நிறுவனம் தயாரிக்கிறது. கட்டுமானப் பணிகள், சோதனை எல்லாம் முடிந்து 2025-ல் செயற்கை சூரியன் இயங்க ஆரம்பிக்கும்.

- த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்,

மத்திய அரசின் ‘விஞ்ஞான் பிரச்சார்’ தன்னாட்சி அமைப்பில் முதுநிலை விஞ்ஞானி.

தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com