Plutonium (Pu) - அன்றாட பயன்பாடுகள்

புளூட்டோனியம் பற்றிப் புரிந்துகொள்ளுதல்: ஒரு சிறப்பு வாய்ந்த தனிமம்

புளூட்டோனியம் (Pu), அணு எண் 94 கொண்ட ஒரு ஆக்டினைடு தனிமம், அணுசக்தி தொழில்நுட்பத்தில் அதன் மூலோபாய முக்கியத்துவத்திற்காக அறியப்பட்ட ஒரு கதிரியக்க உலோகம் ஆகும். அதன் பண்புகள், குறிப்பாக அதன் கதிரியக்கம் மற்றும் பிளவுபடும் தன்மை, அதன் சிறப்பு வாய்ந்த பயன்பாடுகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.

புளூட்டோனியத்தின் அன்றாடப் பயன்பாடுகள்

இரும்பு அல்லது கார்பன் போன்ற தனிமங்கள் செய்வது போல், புளூட்டோனியத்திற்கு “பொதுவான, அன்றாடப் பயன்பாடுகள்” என்று எதுவும் இல்லை. அதன் தீவிர கதிரியக்கம், நச்சுத்தன்மை மற்றும் மூலோபாய வகைப்பாடு காரணமாக, நேரடி பொது வெளிப்பாடு அல்லது சிவில் பயன்பாடுகள் கடுமையாக தவிர்க்கப்படுகின்றன. அதன் பயன்பாடுகள் மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்தவை மற்றும் முதன்மையாக இராணுவம், அறிவியல் மற்றும் குறிப்பிட்ட எரிசக்தி உற்பத்தித் துறைகளுக்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. அதன் முதன்மைப் பயன்பாடுகள் பின்வருமாறு:

1. அணு ஆயுதங்கள்: புளூட்டோனியம்-239 நவீன அணு ஆயுதங்களின் மையத்தில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கிய பிளவுபடும் பொருள் ஆகும். ஒரு அணு சங்கிலி எதிர்வினையைத் தக்கவைக்கும் அதன் திறன் இந்த நோக்கத்திற்காகப் பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது.
2. அணு உலை எரிபொருள்: புளூட்டோனியம் அணுமின் உலைகளில், குறிப்பாக ஃபாஸ்ட் பிரீடர் உலைகளில் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த உலைகள் யுரேனியம்-238ஐ புளூட்டோனியம்-239 ஆக மாற்றுவதன் மூலம், அவை பயன்படுத்துவதை விட அதிக பிளவுபடும் பொருளை (புளூட்டோனியம்) உற்பத்தி செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
3. ரேடியோஐசோடோப் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் ஜெனரேட்டர்கள் (RTGகள்): புளூட்டோனியம்-238, ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட அரை ஆயுள் மற்றும் அதிக வெப்ப வெளியீடு கொண்ட ஒரு ஐசோடோப், RTGகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த சாதனங்கள் அதன் கதிரியக்கச் சிதைவு மூலம் உருவாகும் வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றி, சூரிய சக்தி சாத்தியமில்லாத விண்கலங்கள், செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் தொலைதூர நிலப்பரப்பு நிறுவல்களுக்கு ஆற்றலை வழங்குகின்றன. NASAவின் காசினிப் பணி மற்றும் செவ்வாய் ரோவர்கள் இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.
4. அறிவியல் ஆராய்ச்சி: அதன் தனித்துவமான அணு மற்றும் இரசாயனப் பண்புகள் காரணமாக, புளூட்டோனியம் அணு இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் ஆகியவற்றில் அடிப்படை ஆராய்ச்சிக்காக ஆய்வகங்களில் விரிவாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது.
5. வரையறுக்கப்பட்ட மருத்துவப் பயன்பாடுகள் (வரலாற்று): வரலாற்று ரீதியாக, புளூட்டோனியம்-238 சில ஆரம்பகால இதயத் துடிப்புச் சீராக்கிகளில் (cardiac pacemakers) நீண்ட கால மற்றும் நம்பகமான ஆற்றல் வெளியீட்டிற்கான சக்தி மூலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. இருப்பினும், இந்த பயன்பாடு இப்போது பெரும்பாலும் காலாவதியாகிவிட்டது, பாதுகாப்பான மற்றும் எளிதில் கிடைக்கும் பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களால் மாற்றப்பட்டது.

பூமியில் இயற்கையான நிகழ்வு

புளூட்டோனியம் இயற்கையில் மிகவும் அரிதானது. இது மற்ற பொதுவான தனிமங்களைப் போல குறிப்பிடத்தக்க இயற்கை வைப்புகளாகக் காணப்படுவதில்லை. புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்களின், முதன்மையாக புளூட்டோனியம்-239, மிகக் குறைந்த அளவுகள் யுரேனியம் தாதுக்களில் இயற்கையாகக் காணப்படுகின்றன. யுரேனியம்-238 தானாகவே பிளவுபட்டு, நியூட்ரான்களை வெளியிடும் ஒரு சிக்கலான செயல்முறை மூலம் இது நிகழ்கிறது. இந்த நியூட்ரான்கள் மற்ற யுரேனியம்-238 கருக்களால் கைப்பற்றப்படலாம், இது தொடர்ச்சியான அணுக்கரு எதிர்வினைகளுக்கு வழிவகுத்து, இறுதியில் நெப்டூனியம்-239 ஐ உருவாக்குகிறது, இது பின்னர் புளூட்டோனியம்-239 ஆகச் சிதைகிறது. இயற்கையாகக் காணப்படும் செறிவுகள் மிகக் குறைவானவை, பொதுவாக ஒரு டிரில்லியனில் ஒரு பகுதி, மற்றும் பொருளாதார ரீதியாக பிரித்தெடுக்க முடியாதவை.

இந்தியாவில் உற்பத்தி மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடு

தொழில்துறை மற்றும் மூலோபாய நோக்கங்களுக்காக புளூட்டோனியம் முதன்மையாக இயற்கை தாதுக்களிலிருந்து பிரித்தெடுப்பதற்குப் பதிலாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த உற்பத்தி அணு உலைகளில் யுரேனியம் பிளவின் துணைப் பொருளாக நிகழ்கிறது.

1. அணு உலைகளில் உற்பத்தி: யுரேனியம்-238 (இயற்கை யுரேனியத்தின் பெரும்பகுதியை உருவாக்கும் பிளவுபடாத ஐசோடோப்) ஒரு அணு உலையில் நியூட்ரான்களுக்கு வெளிப்படும் போது, அது ஒரு நியூட்ரானை உறிஞ்சி யுரேனியம்-239 ஆக மாறுகிறது. யுரேனியம்-239 பின்னர் இரண்டு அடுத்தடுத்த பீட்டா சிதைவுகளுக்கு உட்படுகிறது, முதலில் நெப்டூனியம்-239 ஆகவும், பின்னர் புளூட்டோனியம்-239 ஆகவும் மாறுகிறது.

   • $^{238}\text{U} + \text{n} \rightarrow ^{239}\text{U}$
   • $^{239}\text{U} \rightarrow ^{239}\text{Np} + \beta^-$ (அரை ஆயுள் ~23.5 நிமிடங்கள்)
   • $^{239}\text{Np} \rightarrow ^{239}\text{Pu} + \beta^-$ (அரை ஆயுள் ~2.35 நாட்கள்)

2. செலவழிக்கப்பட்ட அணு உலை எரிபொருளை மறுசெயலாக்கம் செய்தல்: உலை எரிபொருள் (பொதுவாக யுரேனியம் டை ஆக்சைடு) ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்குப் பயன்படுத்தப்பட்ட பிறகு, அது “செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருள்” ஆக மாறுகிறது. இந்தச் செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருளில் எரிக்கப்படாத யுரேனியம், பல்வேறு பிளவு பொருட்கள் மற்றும் புதிதாக உருவான புளூட்டோனியம் ஆகியவற்றின் கலவை உள்ளது. புளூட்டோனியம், மறுசெயலாக்கம் எனப்படும் ஒரு இரசாயன செயல்முறை மூலம் செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருளிலிருந்து பிரிக்கப்படுகிறது.

3. இந்திய சூழல்: இந்தியா, புளூட்டோனியத்தை விரிவாகப் பயன்படுத்தும் ஒரு அதிநவீன மற்றும் தன்னம்பிக்கை கொண்ட அணுசக்தி திட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது.

   • மூன்று-கட்ட அணுசக்தி திட்டம்: இந்தியாவின் தனித்துவமான மூன்று-கட்ட அணுசக்தி திட்டம் அதன் ஏராளமான தோரியம் இருப்புகளைப் பயன்படுத்துவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த திட்டத்தின் இரண்டாம் கட்டத்தில் ஃபாஸ்ட் பிரீடர் உலைகள் (FBRs) அடங்கும். இந்த உலைகள் யுரேனியம் மற்றும் புளூட்டோனியத்தின் கலவையை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் அவை பயன்படுத்துவதை விட யுரேனியம்-238 இலிருந்து அதிக புளூட்டோனியத்தை “உருவாக்க” வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. தமிழ்நாட்டின் கல்பாக்கத்தில் உள்ள இந்திரா காந்தி அணு ஆராய்ச்சி மையம் (IGCAR), புரோட்டோடைப் ஃபாஸ்ட் பிரீடர் உலை (PFBR) உட்பட இந்தியாவின் FBR மேம்பாட்டிற்கான ஒரு முக்கியமான வசதியாகும்.
   • மறுசெயலாக்க வசதிகள்: மகாராஷ்டிராவின் தாராபூரில் உள்ள பாபா அணு ஆராய்ச்சி மையம் (BARC) மற்றும் மகாராஷ்டிராவின் தாராபூர் போன்ற பல மறுசெயலாக்க ஆலைகளை இந்தியா இயக்குகிறது. இந்த வசதிகள் இந்தியாவின் பிரஷரைஸ்டு ஹெவி வாட்டர் உலைகள் (PHWRs) மற்றும் பிற உலைகளிலிருந்து உருவாகும் செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருளிலிருந்து புளூட்டோனியத்தைப் பிரிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, மேலும் அதை அணுசக்தி திட்டத்தின் இரண்டாம் கட்டத்தில் பயன்படுத்தக் கிடைக்கச் செய்கின்றன.
   • மூலோபாயப் பயன்பாடு: இந்த வழிமுறைகள் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் புளூட்டோனியம், இந்தியாவின் குறைந்தபட்ச நம்பகமான தடுப்புக் கோட்பாட்டுக்கு இணங்க, இந்தியாவின் மூலோபாய பாதுகாப்புத் தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்கிறது.