* பதிவுகள் இணைய இதழில் (ஜூன் 2002 இதழ் 30) வெளியான கட்டுரை. அன்று திஸ்கி எழுத்தில் வெளியான கட்டுரை, இன்று ஒருங்குறியில் மீள்பிரசுரமாகின்றது. அறிவியல் அறிஞர் ஜெயபாரதன் எழுதி அன்று திஸ்கி எழுத்துருவில் ‘பதிவுகள்’ இணைய இதழில் வெளியான ஏனைய அறிவியல் கட்டுரைகளும் ஒருங்குறி எழுத்துருவில் படிப்படியாக மீள்பிரசுரமாகும். –
அணுவைப் பிளந்தார்கள்!
1934 ஆம் ஆண்டு ஜனவரியில் நோபல் பரிசு பெற்ற இத்தாலிய விஞ்ஞான மேதை, என்ரிகோ பெர்மி [Enrico Fermi] முதன் முதல் யுரேனியத்தை நியூட்ரான் கணைகளை ஏவி, அதை இரு கூறாக்கினார். ஆனால் சரித்திரப் புகழ் பெற்ற, அந்த அணுப் பிளவுச் சம்பவம் அவருக்குத் தெரியாமலே போனது! காரணம் அணுக்கரு இயக்கத்தின் விளைவுகள் யாவும் புதிராக இருந்தன. புதிய கதிர்வீச்சு உலோகமும் மற்றும் சிறிய துணுக்குகளும் தோன்றின! தான் ஒரு புது மூலகத்தை உண்டாக்கி விட்டதாகப் பெர்மி தவறாக நம்பினார். சோதனையில் யுரேனியம் கதிரியக்கப்பட்டு, எதிர்பாராத புதிய ரசாயனக் குணாதிசயங்களை ஏற்று, ஒரு புதிய மூலகமாக உருமாற்றம் [Transmutation] கொண்டது! ஆனால் சிறிய துகள்களை இரசாயன முறையில் பிரித்துக் கண்டு பிடிக்கத் தவறிவிட்டார்! அடுத்த நான்கு ஆண்டுகள் பல தடவை பாரிஸ், பெர்லின், இத்தாலியில் யுரேனியம் நியூட்ரன் கணைகளால் பிளக்கப் பட்டாலும், என்ன விந்தை விளைந்துள்ளது, என்று விஞ்ஞானிகளுக்கு அப்போது புரியவில்லை.
ஜெர்மன் வெளியீடு “பயன்படும் இரசாயனம்” [Applied Chemistry] இதழில் ஐடா & வால்டர் நோடாக் [Ida & Walter Noddack] விஞ்ஞானத் தம்பதிகள், பெர்மியின் பிழையான கருத்தை எடுத்துக் கூறி, “கன உலோகம் யுரேனியத்தை நியூட்ரான் தாக்கும் போது, பிளவு பட்டுப் பல துணுக்குகளாய்ப் பிரிகிறது” என்று எழுதி யிருந்தார்கள். மெய்யான இவ்வரிய விளக்கத்தை, பெர்மி உள்படப் பலர் அன்று ஒப்புக் கொள்ளாது ஒதுக்கித் தள்ளினார்கள்! சாதாரண ஆய்வகச் சாதனங்களால் எளிதாக அணுவைப் பிளக்க முடியாது. விஞ்ஞான விதிகளின்படி, மாபெரும் சக்தியைக் கொண்டுதான் அணுவை உடைக்க முடியும், என்பது பெர்மியின் அசைக்க முடியாத கருத்து. பெரும்பான்மையான பௌதிகவாதிகள் [Physicists] பெர்மியைப் பின்பற்றி, யுரேனியம் நியூட்ரானை விழுங்கி, எதிர்பார்த்தபடி ஒரு புது மூலகத்தை உண்டாக்கி யுள்ளது என்றே நம்பினார்கள். அப்போது ஐன்ஸ்டைன் உள்படப் பல விஞ்ஞான மேதைகள் அணுவைப் பிளப்பது அத்துணை எளிதன்று என்ற ஆழ்ந்த கருத்தையே கொண்டிருந்தனர்.
அணுக்கருப் பிளவை முதலில் விளக்கிய மெயிட்னர்
நியூட்ரான் கணைகளை ஏவி அணுக்கருவைத் தாக்கும் [Nuclear Bombardments] ஆராய்ச்சியில் பங்கேற்ற விஞ்ஞானப் பெண் மேதைகள் இருவர், சிறப்பாகக் குறிப்பிடத் தக்கவர். முதலாவது ஜெர்மன் விஞ்ஞானி ஆட்டோ ஹான் [Otto Hahn] அவருடன், 30 ஆண்டு காலம் ஆய்வு உதவியாளி யாகப் பணியாற்றிய, பெண் விஞ்ஞானி லிஸ் மெயிட்னர் [Lise Meitner]. ஹானும், மெயிட்னரும் பலமுறை நியூட்ரான் கணைகளை ஏவி, யுரேனியத் தேய்வு அணுக்கரு இயக்கங்கள் நிகழ்த்தி ஆராய்ச்சி செய்து, “புரொட்டோ ஆக்டீனியம்” [Protoactinium] என்னும் புது மூலகம் கண்டு பித்தவர்கள். மெயிட்னர் யூதரானதால், ஹிட்லருக்குப் பயந்து 1938 இல் சுவீடனுக்கு ஓடி, ஸ்டாக்ஹோம் நோபல் ஆய்வகத்தில் [Nobel Institute, Stockholm] சேர்ந்து தன் ஆராய்ச்சிகளைத் தொடர்ந்தார். இரண்டாவது இயற்கைக் கதிரியக்கம் பற்றி விளக்கி நோபல் பரிசு பெற்ற மேரி கியூரியின் மூத்த புதல்வி, தன் தாயைப் பின்பற்றிச் செயற்கைக் கதிரியக்கம் கண்டு பிடித்து நோபல் பரிசு பெற்ற ஐரீன் கியூரி.
ஐரீன் கியூரி செயற்கைக் “கதிர் ஊட்டம்” [Irradiation] சம்பந்தமாகப் பேசிய சமயம், நியூட்ரானைக் கொண்டு யுரேனிய அணுவைத் துண்டிக்க முடியும் என்று கூறியதைப் பின்பற்றி, யுரேனிய நியூட்ரான் இயக்கத்தை உண்டாக்கி, முதன் முதலில் அணுவை உடைத்ததாக ஜெர்மனியில் ஆட்டோ ஹான், அவரது தோழர், பிரிட்ஷ் ஸ்டிராஸ்மன் [Fritz Strassman] இருவரும் 1938 இல் பறை சாற்றினார்கள். இவ்வரிய புதுக் கண்டு பிடிப்பைக் கடிதம் மூலம் ஆட்டோ ஹான், சுவீடனில் இருந்த தனது பழைய துணையாளி, லிஸ் மெயிட்னருக்குத் தெரிவித்தார். தகவலைப் படித்த மெயிட்னர் அவரது உறவினர், ஆட்டோ ராபர்ட் பிரிஷ் [Otto Robert Frisch] இருவரும் புதிய அணுக்கரு இயக்கத்தைப் பற்றி நன்கு விவாதித்து, “இயற்கை” [Nature] என்ற பிரிட்டிஷ் வெளியீட்டுக்கு உடனே அதைப் பற்றி விபரமாக எழுதி, “அணுக்கருப் பிளவு இயக்கம்” [Nuclear Fission] நிகழ்ந்துள்ளது என்ற பதத்தைப் பயன்படுத்தி யிருந்தார்கள். அணுவைப் பிளந்தவர் பலராயினும் மெயிட்னர், பிரிஷ் இருவர்தான் முதலில் அணுக்கருப் பிளவைப் புரிந்து உலகத்திற்கு விளக்கிய, ஐரோப்பிய விஞ்ஞானிகள்.
அணுவின் அமைப்பு.
2500 ஆண்டுகளுக்கு முன்பே, கிரேக்க ஞானிகள் அணுவை பற்றிச் சிந்தித்து விளக்கியதைத் தான் பிற்கால விஞ்ஞானிகள் அடிப்படையாக எடுத்துக் கொண்டிருக்கிறார்கள். கிரேக்க மொழியில் “Atomos” என்றால் பிரிக்க இயலாதது என்று அர்த்தம். அதிலிருந்து Atom என்ற பதம் வந்தது. கி.மு.460-370 ஆண்டுகளில் கிரேக்க வேதாந்த ஞானி டெமாகிரிடஸ் [Democritus] எழுதி வைத்த அணுவியல் நியதி, [Atomic Theory] ‘தூய பிண்டம் [Matter] அனைத்தும் நுண்ணிய, கண்ணுக்குத் தெரியாத, கடினமான, திணிக்க முடியாத [Uncompressed], அழிக்க முடியாத மூலச்சிறு தூள்களைக் [Particle] கொண்டவை. அவைதான் அணுக்கள். அணுவுக்கும் சிறிய தூள் எதுவும் அகிலத்தில் இல்லை. அணுக்களே பிண்டத்தின் மூலத் துகள். அணுக்கள் எண்ணற்றவை. பல வடிவம் உடையவை. எல்லையற்ற அண்ட வெளியில் அணுக்கள் ஓயாமல் எப்போதும் அசைந்து கொண்டே இருப்பவை. அணுக்களின் அளவு, வடிவம், நிறை வேறு பட்டாலும், அவை யாவும் ஒரே மூலப் பொருளால் ஆனவை. அணுக்களின் தனிச் சிறப்புப் பிறழ்ச்சிகள் தான் பொருட்களில் மாறுபாடுகளை உண்டாக்குகின்றன. பிரபஞ்சம் இயற்கை நிகழ்ச்சியால், அணுக்களின் முடிவற்ற இயக்கத்தில் உருவானது. அணுக்கள் தம்முடன் மோதுவதாலும், தாமே சுழல்வதாலும் பிண்டத்தின் மாபெரும் வடிவங்கள் தோன்றின’. டெமாகிரிடஸின் அணுவியல் நியதியே, நவீனத் தத்துவமான “பிண்ட சக்தி அழிவின்மை” [Conservation of Energy & Matter] கோட்பாடுக்கு அடிகோலியது.
இந்து வேதாந்த ஞானிகள் கிரேக்க ஞானிகளுக்கு முன்பே, அணுவைப் பற்றியும், அவற்றின் கருவில் இருக்கும் அடிப்படைப் பரமாணுக்களைப் [Sub Atomic Particles] பற்றியும் கூறி இருக்கிறார்கள் என்று சாமுவெல் கிளாஸ்டன் [Samuel Glasston] தான் எழுதிய “அணுசக்தியின் மூலப் புத்தகத்தில்” [Source Book on Atomic Energy] முதல் பக்கத்திலே கூறி யிருக்கிறார். அகிலத்தின் தோற்றம் பற்றியும், அண்ட கோளங்களின் சுழற்சி பற்றியும், சக்தி பொருள் இவற்றின் அழிவின்மை பற்றியும் இந்து வேதங்கள் பக்கம் பக்கமாய் பல்லாயிரம் ஆண்டுகளுக்கு முன்பே இயற்றியுள்ளன.
அங்கிங்கு எனாதபடி எங்கும் அணுமயம்! ஆனால் அணுவை எவரும் இதுவரைப் பார்த்ததில்லை! நமது புறக் கண்களுக்கு அணுக்களைக் காணும் திறமை இல்லை. துளை நுண்ணோக்கிக் [Tunneling MicroScope] கருவி மூலம் தளவளாவி [Scanning] மின்கணணிப் பிம்பத்தில் [Computerized Image] நாம் அணுவின் அமைப்பைக் கண்டறிய முடியும்! 8 மில்லி கிராம் எடையுள்ள ஒரு குண்டூசியின் நுனியில் 1 கூபிக் மில்லி மீடரில் [cubic mm] 100 பில்லியன் பில்லியன் [10 அடுத்து 19 பூஜியங்கள்] அணுக்கள் உள்ளன! டங்ஸ்டன் [Tungten] ஊசி நுனியை 1,300,000 மடங்கு பெரிது படுத்தி ஓர் எலக்டிரான் நுண்ணோக்கிக் [Electron Microscope] கருவியில் பார்த்தால் அணுக்களின் அணிக்கட்டைக் [Atomic Patterns] காணலாம். நீர்த் துளி ஒன்றைப் பெரிது படுத்திப் பூமி வடிவாகக் கற்பனை செய்தால், நீர் மூலத்திரளில் [Molecule] உள்ள அணுவை, ஓர் எழுமிச்சம் பழத்தின் அளவாக ஒப்பிடலாம்.
நூற்றுக்கும் மேற்பட்ட அணு வகைகள் உலகில் உள்ளன. நமக்குத் தெரிந்த தங்கம், வெள்ளி, இரும்பு, தாமிரம் [Copper], ஈயம், அலுமினியம் போன்ற பழைய உலோகங்கள் நிலையானவை [Stable]. பின்னால் புதிதாகக் கண்டு பிடிக்கப் பட்ட யுரேனியம், தோரியம், புளுடோனியம், ரேடியம், பொலோனியம் ஆகியவை கதிரியக் கத்தால் சுயமாய்த் தேயும், நிலையற்ற [Unstable] கன மூலகங்கள் [Heavy Elements]. இது வரை கண்டு பிடிக்கப்பட்ட 106 மூலகங்களில் 88 இயற்கையில் தோன்றுபவை. மற்றவை அணுக்கருச் சிதைவிலோ, அன்றி அணு உலைகளிலோ உண்டானவை. அணு எண் 92 மேற்பட்ட மூலகங்கள் பூமியில் இயற்கையாகக் கிடைப்ப தில்லை. மூலகங்களின் அணுக்கள் தனியாகவோ, அன்றி கூட்டாகவோ இயற்கையில் தோன்றுகின்றன. உதாரணமாக நீரில் ஈரணு இணைந்த ஹைடிரஜனும் [H2], ஓரணு பிராண வாயுவும் [Oxygen] சேர்ந்தே [H2+O–>H2O] தென்படு கின்றன. ஈரணு, மூவணு அன்றிப் பலவணு சேர்ந்தே கூடும் மூலகக் கூறுகளை “மூலத்திரள்” [Molecules] என்று இரசாயனத்தில் கூறுவார்கள்.
ஜான் டால்டன், ஹென்ரி பெக்குவரல், ஏர்னஸ்ட் ரூதர்போர்டு, நீல்ஸ் போஹ்ர் ஆகிய விஞ்ஞானிகளின் புது அணுவியல் நியதியின்படி, அணுவின் அமைப்பு ஓர் குட்டிச் சூரிய மண்டலம் போன்றது. சூரியன் போல, அணுவின் நடுவே சக்தி அடங்கிய அணுக்கரு உள்ளது. அண்ட கோளங்கள் போல கருவைச் சதா எலக்டிரான்கள் [Electrons] நீள்வட்ட [Elliptical] வீதியில் சுற்றி வருகின்றன. நடுக் கருவில் புரோட்டான் தனியாகவோ, அல்லது நியூட்ரானுடன் சேர்ந்தோ உள்ளது. அண்ட வெளி போன்று அணுவின் உள்ளும் பெரும் சூன்ய வெளி சூழ்ந்திருக்கிறது. நியூகிளியான்கள் [Nucleons] எனப்படும் புரோட்டான் நேர்மின் [Positive], எலக்டிரான் எதிர்மின் [Negative], நியூட்ரான் நடுமின் [Neutral] கொடையும் [Electrical Charge] கொண்டவை. எலக்டிரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவைகள் பரமாணுக்கள் [Sub atomic Particles] எனப்படுபவை. ஓர் அங்குள நூலில் முத்துக்களைப் போல் வரிசை யாகக் கோர்த்தால், 10 பில்லியன் பில்லியன் [10 அடுத்து 12 பூஜியங்கள்] நியூகிளியான்களை ஒருங்கே அமைத்து விடலாம்!
அணு எண், அணுப் பளுஎண், அணுநிறை, ஏகமூலங்கள்
மூலகத்தின் அணு எண் [Atomic Number] என்பது, அணுக் கருவுக்குள் இருக்கும் புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கும். ஒரு மூலகத்தின் இரசாயனக் குணங்கள் அதனுடைய அணு எண்ணைப் பொருத்தது. மூலகங்கள் அணு எண் வரிசையில்தான் அணி அட்டவணையில் [Periodic Tables of Elemets] இடம் பெறுகின்றன. அணுப் பளு எண் [Atomic Mass Number] எனப்படுவது, கருவில் இருக்கும் நியூட்ரான் புரோட்டான் கூட்டு எண்ணிக்கையைக் காட்டும். அது “நியூக்கிளியான்” தொகை. அணு நிறை [Atomic Weight] என்பது மூலகக் கருவில் புரோட்டான் நியூட்ரான் ஆகியவற்றின் கூட்டு நிறை. அணு நிறை என்புது ஓர் ஒப்பு நிறை [Relative Mass]. கரியின் [Carbon12] அணுக்கருவில் 6 புரோட்டான், 6 நியூட்டான் உள்ளன. கரியின் அணு எண் 6, பளு எண் 12, அணு நிறை 12.00000000. கரியின் அணு நிறை 8 தசமத் துள்ளியமாக இருப்பதால், மற்ற மூலகங்களின் அணு நிறை யாவும், கரியின் நிறைக்கு ஒப்பாகக் கணக்கிடப் படுகிறது. உதாரணமாக, முதல் எளிய மூலகமான ஹைடிரஜன் ஒரே ஒரு புரோட்டானைக் கொண்டுள்ளது. அதன் அணு எண் 1. பளு எண் 1. நிறை 1.0078.
சில மூலகங்களுக்கு ஒன்று அல்லது பல ஏகமூலங்கள் [Isotopes] இயற்கையிலோ அன்றி செயற்கையிலோ ஆக்கப் பட்டுள்ளன. ஏகமூலங்கள் என்றால், அணுக்கரு வில் ஒரே புரோட்டான் எண்ணிக்கை கொண்டு, வெவ்வேறு நியூட்ரான் எண்ணிக்கை கொண்ட மூலகங்கள். உதாரணமாக ஹைடிரஜன் மூலகத்திற்கு இரண்டு ஏகமூலங்கள் உள்ளன. டியுடீரியம் [Deuterium] புரோட்டான் 1, நியூட்ரான் 1. டிரிடியம் [Tritium] புரோட்டான் 1, நியூட்ரான் 2.
கரி12, கரி13, கரி14 மூன்றும் கரியின் ஏகமூலங்கள். அது போன்று யுரேனியம்238 இன் ஏகமூலம் யுரேனியம்235. யுரேனியம்238 இன் அணு எண்: 92 [புரோட்டான் 92, நியூட்ரான் 146], பளு எண்: 238. அணு நிறை: 238.03. யுரேனியம்235 இன் அணு எண்: 92 [92 புரோட்டான், 143 நியூட்ரான்], பளு எண்: 235. இயற்கையில் கிடைக்கும் யுரேனியத்தில் U238 விகிதம்: 99.286% U235 விகிதம்: 0.714% யுரேனியம் U235 தானாகப் பிளந்து [Spontaneous Fission] உடையும் தன்மை யுடையது. யுரேனியம் U235 போன்று, புளுடோனியம் Pu239, தோரியம் Th233 இரண்டும் சுயமாய்ப் பிளவுபடும் தன்மை யுடையவை. ஆதலால் அணுசக்தி நிலையங்களிலும், அணு ஆயுதங்களிலும் U235, அல்லது Pu239, அல்லது Th233 முழுமையாக [100%] அல்லது செழுமையாக [Small% Enriched] எரிக்கோலாய்ப் [Fuel Rods] பயன் படுகின்றன.
நிலையற்ற கன மூலகங்களான யுரேனியம், தோரியம், புளுடோனியம், ரேடியம், பொலோனியம் சிதைந்து தேய்வதற்குக் காரணம் என்ன? கன உலோகங்களின் அணுக்கருவில் உள்ள நியூகிளியான் [புரோட்டான் நியூட்ரான்] எண்ணிகையைப் பார்த்தால் இதற்குப் பதில் அறிந்து விடலாம். நிலையான உலோகங்களில் ஏறக் குறைய நியூட்ரான், புரோட்டான் சம எண்ணிக்கையில் உள்ளன. அதாவது நியூட்ரான் க புரோட்டான் பின்னம் [Neutron Proton Ratio] = 1 [அருகில்]. யுரேனியம் [U235] இல் நியூட்ரான்145 க புரோட்டான்92 பின்னம் = 1.55 அதாவது அணுக்கருவில் அளவுக்கு மீறிய நியூட்ரான்கள் அடங்கி நிலையற்ற தன்மையை உண்டாக்கு கின்றன.
மீறும் தொடரியக்கம், ஆறும் தொடரியக்கம், பூரணத் தொடரியக்கம்
அணு உலைகளில் U235 மீது, ஒரு நியூட்ரான் கணையை ஏவிடும் போது, அணுக்கருவில் நியூட்ரான் எண்ணிக்கை இன்னும் அதிகமாகி, U235 இரு துண்டங்களாகப் பிரிந்து, இணைவு சக்தி [Binding Energy] வெளியாகி, அடுத்து இரு நியூட்ரான்கள் இயக்கத்தில் உண்டாகும். ஓர் இயக்கத்தில் தோன்றிய 2 நியூட்ரான்கள் அடுத்துள்ள U235 அணுக்களைத் தாக்கிப் பிளவுத் துணுக்குகளும் [Fission Products] 4 நியூட்ரான்கள் வெளியேறும். இவ்வாறு நியூட்ரான் எண்ணிக்கை 2, 4, 8, 16, 32, 64 என்ற தொடர்ப் பெருக்கத்தில் [Geometric Progression] மீறிப் போய் அபார சக்தி பொங்கி அணுகுண்டாக வெடிக்கிறது. அளவு கடந்த நியூட்ரான் பெருக்க இயக்கத்திற்கு “மீறும் தொடரியக்கம்” [Super Critical Reaction] என்று சொல்லப்படுகிறது. அணு உலையில் நியூட்ரான் விழுங்கிகளைத் [Neutron Absorbers] தக்க சமயத்தில் நுழைவித்து, எண்ணிக்கையைக் குறைத்தால் இயக்கம் சிறிது நேரத்தில் நின்று விடும். இக்கட்டுபாடு “ஆறும் தொடரியக்கம்” [Sub Critical Reaction] எனப்படும். நடு நிலமையில் நியூட்ரான் விழுங்கிகளை ஏற்றியும், இறக்கியும் ஆட்சி செய்து, சம நிலை நியூட்ரான்களை நிலவச் செய்வதைப், “பூரணத் தொடரியக்கம்” [Critical Reaction] என்பார்கள்.
மீறும் தொடரியக்கம் பொதுவாக அணு ஆயுதங்களில் பயன்படும். அணு உலை ஆட்சியில் [Reactor Control] பூரணத் தொடரியக்கமும், ஆறும் தொடரியக்கம் உபயோக மாகின்றன. எதிர்பாராத அபாய நிலை [Prompt Critical] இயக்கங்களைத் தடுக்கத் தடைக் கோல்கள் [Shut Down Rods] அல்லது தடுப்பு ஏற்பாடுகள் அமைக்கப்பட்டு உள்ளன. பூரணத் தொடரியத்தில் வெப்பசக்தி ஒரே நிலையில் சீராகக் கட்டுப் பாடாகிறது. ஆறும் இயக்கத்தில் வெப்பசக்தி மெதுவாகக் குறைக்கப் படுகிறது. தடுப்பு இயக்கத்தில் நியூட்ரான் பெருக்கம் தடைப் பட்டாலும், பிளவுத் துணுக்கள் வெளியாக்கும் வெப்ப சக்தி சிறிதளவு இருந்து கொண்டே இருக்கும்.
அணுஉலையில் கோடான கோடி இயக்கங்கள் ஒரு நொடிக்குள் நிகழ்கின்றன. ஓரணுப் பிளவில் மட்டும் 200 MeV வெப்பசக்தி வெளியாகிறது. U235 சுயமாகவே பிளவுபடுவதால், அதைச் சுற்றி நியூட்ரான்கள் வெளிப்பட்டு மறைகின்றன. நியூட்ரான் பெருக்க இலக்கம் [Muliplication Factor] K=1 என்றால் பிறக்கும் நியூட்ரான்கள் யாவும் இயக்கத்தில் விழுங்கப் படுகின்றன என்று அர்த்தம். K=0.5 என்றால் நியூட்ரான் எண்ணிக்கை குன்றி உலை நிறுத்தப் படுகிறது. K=1.006 என்றால் நியூட்ரான் சற்று பெருகி அணு உலையில் சக்தி அதிகமாவதைக் காட்டுகிறது. K>1.5 என்றால் அபாய அளவுப் பெருக்கம்! உலையில் நியூட்ரான்கள் அளவுக்கு மிஞ்சுகின்றன! தடை ஏற்பாடுகள் உடனே இயங்கி உலையைப் பாதுகாக்க வேண்டும். K>2, 2.5, 3 என்றால் அங்கே ஓர் அணுகுண்டு வெடித்து அழிவு விளையப் போகிறது!
அணுயுகம் பிறந்தது, அமெரிக்காவின் ஆய்வு அணு உலையிலே!
இரண்டாம் உலக மகா யுத்த சமயத்தில், ஹிட்லரை வெறுத்து, ஐரோப்பிய விஞ்ஞானிகள் பலர் அமெரிக்காவுக்கு விரைந்தார்கள். குறிப்பாக ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன், நீல்ஸ் போஹ்ர் [Niels Bohr, Denmark], லியோ ஸிலார்டு, எட்வெர்டு டெல்லர், யுஜீன் விஞ்னர் [Leo Szilard, Edward Teller, Eugene Wigner, Hungery], என்ரிகோ பெர்மி [Enrico Fermi, Italy], ஹான்ஸ் பெதே [Hans Bethe Germany], ஆட்டோ பிரிஷ் [Otto Frisch, Vienna] ஆகியோர். இவர்களில் பலரும் மற்றும் அமெரிக்காவில் ஆய்வுக் கூடங்களில் பணியாற்றிய விஞ்ஞானிகள் சிலரும், மன்ஹாட்டன் திட்டத்தில் [Manhattan Project] விஞ்ஞானி ராபர்ட் ஓப்பன்ஹைமர் [Robert Oppenheimer] தலைமையில், லெஸ்லி குரூஸ் [Leslie Groves] ராணுவ அதிகாரியின் கீழ் நியூ மெக்ஸிகோ, லாஸ் அலமாசில் யாவரும் அணுகுண்டு தயாரிக்க ஒன்று சேர்ந்தார்கள்.
சிகாகோ பல்கலைக் கழகத்தின் உலோகவியல் ஆய்வகத்தில் [Metallurgical Laboratory], மன்ஹாட்டன் திட்டப்படி, முதலில் 1942 நவம்பர் 7 ஆம் தேதி ஓர் ஆய்வு அணு உலையைக் கட்டத் துவங்கினார்கள். CP1 [Chicago Pile-1] என்று பெயர் பெறும் முழு அணுஉலையை டிசைன் செய்த இத்தாலிய விஞ்ஞானி, என்ரிகோ பெர்மி நிறுவன மேற்பார்வையாளர். மற்றும் ஆர்தர் காம்ப்டன் [Arthur Compton], லியோ ஸிலார்டு, யுஜீன் விஞ்னர், வால்டர் ஸின் [Walter Zinn] குறிப்பாக அணுஉலை அமைப்பில் நேரடிப் பங்கேற்றவர்கள். அந்த அணு உலை, கவசமற்ற [Unshielded], வெப்பம் தணிக்கப் படாத [Uncooled] ஆய்வு உலை. பெர்மியின் திட்டப்படி 5.5 டன் யுரேனியம்238, 36 டன் யுரேனியம் ஆக்ஸைடு இரண்டும் திணித்த கரித்திரள் கோளங்கள் [Graphite Spheres] சீரணியில் அமைக்கப் பட்ட “சதுரப் பெட்டகம்” [Cubic Lattice] ஒன்று கட்டப் பட்டது. அணுப் பிளவில் முதலில் எழும் நியூட்ரான்களின் வேகத்தைக் குன்றச் செய்து மிதமாக்கிட 344 டன் கரித்திரள் கட்டிகள் பயன்பட்டன. இதை அமைக்க, அணுவியல் சாதனங்கள் உள்பட மொத்தச் செலவு 1 மில்லியன் டாலர். ஒரு சில வாட்ஸ் [Watts] வெப்ப சக்தி உண்டாக்கும் எளிய ஆய்வு உலை. அணுகுண்டு ஆக்க அணுவியல் பௌதிகச் சோதனைகளுக்கும், அணுக்கருத் தொடரியக்கம் ஏற்படுத்தவும் டிசைன் செய்யப் பட்டது.
கரித்திரட்டு செங்கல் போல் மரச் சட்டங்களில் அமைக்கப் பட்டு எரிப் பண்டமான யுரேனியக் கோளங்கள், கரிக்கட்டி மூலைகளில் அடுத்தடுத்து வைக்கப் பட்டன. அணுஉலைப் பாதுகாப்புக்கு நியூட்ரான் விழுங்கியான 7 “காட்மியம் கோல்கள்” [Cadmium Rods] இடையே செங்குத்துத் துளைகளில் நுழைக்கப் பட்டன. மீறும் தொடரியக்கம் எழாது தடுக்க, எப்போதும் நியூட்ரான் தடைக் கோல்கள் அணு உலையில் தயாராக இருக்க வேண்டும். மூன்று துளைகளில் நியூட்ரான் மிதக் கட்டுப் பாட்டுக்குப் “போரான் இரும்புக்” [Boron Steel] கோல்கள் தொங்க விடப்பட்டன. மட்டத் துளைகளில் போரான் டிரைபுளுரைடு [Boron Trifluoride] உள்ள “நியூட்ரான் மானிகள்” [Neutron Monitors] நியூட்ரான் திணிவைக் [Neutron Flux] கண்காணிக்க அமைக்கப் பட்டன.
மித நியூட்ரான்தான் யுரேனியம்235 [U235] இல் கலந்து, அணுக்கருப் பிளவை உண்டாக்க முடியும். வேக நியூட்ரான் U235 இல் அணுப் பிளவு ஏற்படுத்துவது இல்லை. ஆனால் நியூட்ரான் யுரேனியம்238 [U238] அணுக்கருவுடன் சேரும் போது, புளுடோனியம்239 [Pu239] ஆக மாறுகிறது. அடுத்து மித நியூட்ரான் Pu239 தாக்கி அணுக்கருப் பிளவு உண்டாக்கிச் சக்தி எழுகிறது
பெர்மி 17 நாட்கள் நியூட்ரான் பெருக்கங்களைக் கட்டுப் படுத்திப், பூரண இயக்கத்தில் ஆட்சி செய்து, தான் கணித்த டிசைன் முடிவுகளைச் சரிபார்த்துக் கொண்டார். 1942 டிசம்பர் 2 ஆம் தேதி 3:25 P.M. சரியாக, பெர்மி பச்சைக் கொடி காட்ட, உதவியாளர் ஜார்ஜ் வீல் [George Weil] இறுதி மித ஆட்சிக் கோலை மேலே நீக்கிடும் போது, பெருக்கு இலக்கம் K=1.0006 ஆகக் கூடி நியூட்ரான் எண்ணிக்கை விரிந்து முதன் முதல் அணுக்கருத் தொடரியக்கம் [Nuclear Chain Reaction] சிகாகோ ஆய்வு அணு உலையில் காட்டப் பட்டு “அணு யுகம்” [Atomic Age] பிறந்தது. மாபெரும் இந்த அரிய சரித்திர சாதனையை நேரில் கண்ட விஞ்ஞான மேதைகள் பெர்மி, காம்ப்டன், ஸிலார்டு, விஞ்னர், வால்டர் ஸின் ஆகியோர் தவிர மற்றும் 42 பேர்கள் பால்கனியில் நின்று, இந்நிகழ்ச்சி யைக் கண்டு பெரு மகிழ்ச்சி அடைந்தனர். உலகின் முதல் அணுஉலை 28 நிமிடங்களுக்கு இயங்கி அதன் பின் ஆட்சிக் கோல்கள் மறுபடியும் நுழைக்கப் பட்டு உலை நிறுத்தப் பட்டது. இவ்வரிய வெற்றியை, ஆர்தர் காம்ப்டன் உடனே குறி மொழியில் [Code Language] ஹார்வர்டு பல்கலைக் கழகத்தின் வேந்தராய் இருந்த ஜேம்ஸ் பிரையன்ட் கொனாட் [James Bryant Conant] அவருக்குப் தொலை பேசியில், “இத்தாலிய மாலுமி புதிய உலகில் கால் வைத்தார்” என்று செய்தி கொடுத்தார்.
அணுக்கரு உலை, அணுசக்தியின் பிதா, என்ரிகோ பெர்மி
என்ரிகோ பெர்மி 1901 இல் செப்டம்பர் 29 ஆம் தேதி இத்தாலியில் ரோம் நகரில் பிறந்தார். ஆக்கத் திறமையும், கணித வல்லமையும், ஆய்வுச் சாதுரியமும், சோதனை யுக்தியும் ஒருங்கே பெற்றவர். சிறு வயதிலேயே பௌதிகத்தில் மிகுந்த ஆர்வம் காட்டினார். பைசா நகரப் பல்கலைக் கழகத்திலும், ஐரோப்பாவில் வேறு இடங்களிலும் படித்துப் பௌதிகத்தில் பட்டம் பெற்று, ரோம் பல்கலைக் கழகத்தில் பேராசிரியராகப் பணியாற்றியவர். அவரது எக்ஸ்ரே கதிர் ஆய்வு நியதிக்கு 21 ஆம் வயதில் டாக்டர் பட்டம் பெற்றார். 1934 முதல் கதிரியக்க ஆய்வில் பீட்டாக்கதிர் தேய்வு நியதியைத் [Theory of Beta Decay] தோற்றுவித்தவர். 1932 இல் பிரிடிஷ் விஞ்ஞானி ஜேம்ஸ் சட்விக் நியூட்ரான் பரமாணுவைக் கண்டு பிடித்ததும், முதலில் அதைக் கணையாய் ஏவி, இயல் யுரேனியத்தைத் [Natural Uranium] தாக்கி, செயற்கைக் கதிரியக்கத்தை உண்டு பண்ணி, புது யுரேனியச் சீரணி மூலகங்களை [Trans Uranium Elements] உருவாக்கியவர். அந்த பௌதிகச் சாதனைக்கு 1938 இல் என்ரிகோ பெர்மி நோபல் பரிசு பெற முஸ்ஸொலொனி [Mussolini] அனுமதி யில் சுவீடன் சென்றார். பரிசு பெற்றதும் முன்பே செய்த திட்டப்படி, மீண்டும் இத்தாலிக்குத் திரும்பாது, பெர்மி குடும்பம் அமெரிக்கா நோக்கி விரைந்தது.
அணு யுகத்தின் தலைவாசல் கதவை உலகிற்குத் திறந்து வைத்த அணுவியல் பிதா, என்ரிகோ பெர்மி! சிகாகோ பல்கலைக் கழகத்தில் 1942 டிசம்பரில் சரித்திரப் புகழ் பெற்ற முதல் அணுஉலையில், முதல் “அணுக்கருத் தொடரியக்கத்தை” [Nuclear Chain Reaction] நிகழ்த்திக் காட்டி, முதல் அணுகுண்டு அழிவுக்கும், முதல் அணு மின்சக்தி ஆக்கத்திற்கும் காரண கர்த்தாவாக விஞ்ஞான வானில் ஒளி வீசினார். யுத்தத்திற்குப் பிறகு 1946 முதல் சிகாகோ பல்கலைக் கழகப் பௌதிகப் பேராசிரிய ராகப் பணியாற்றிய போது, 1950 இல் இங்கிலாந்து F.R.S [Fellow of Royal Society] அன்னிய உறுப்பினர் விருதை பெர்மிக்கு வழங்கியது.
1954 நவம்பர் 28 ஆம் தேதி தன் 53 ஆம் வயதில் பெர்மி எதிர்பாராத விதமாகப் புற்று நோயில் காலமானார். அவரைக் கௌரவிக்க அமெரிக்கா, அவரது பெயரில் 50,000 டாலர்” என்ரிகோ பெர்மி பரிசு” [Enrico Fermi Award] ஒன்றை ஏற்படுத்தி உள்ளது. அபார அணுவியல் சாதனைக்கு அப் பரிசை முதலில் அமெரிக்கா, என்ரிகோ பெர்மிக்கு அளித்தது! அடுத்து 1966 இல் அமெரிக்கா ஆட்டோ ஹான், ஸ்ட்ராஸ்மன், லீஸ் மெயிட்னர் ஆகிய மூவருக்கும் என்ரிகோ பெர்மி பரிசைப் பங்கிட்டு அளித்தது. கண்டு பிடிக்கப்பட்ட புது 100 அணு எண் கதிரியக்க மூலகத்திற்கு அவரது நினைவாக “பெர்மியம்” [Fermium] என்ற பெயரிடப் பட்டுள்ளது.
*மூலம்: திஸ்கி எழுத்துருவில் , பதிவுகள் இணைய இதழில் (யூன் 2002 இதழ் 30) வெளியான கட்டுரை இன்று ஒருங்குறியில் ஒரு பதிவுக்காக மீள் பிரசுரமாகின்றது.