ಅಣು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಅಡಕವಾಗಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿವಿದ್ಯ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಅಣು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವೆನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಇದರ ಉಪಯೋಗವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸೈನಿಕ ಹಾಗೂ ಸಾಮಾಜಿಕ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು. ಸೈನಿಕ ಉಪಯೋಗದಲ್ಲಿ ಶಸ್ತ್ರಾಸ್ತ್ರಗಳಿಗಾಗಿ ಅಣುಶಕ್ತಿ ಉಪಯೋಗವಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾಜಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ, ವೈದ್ಯಕೀಯ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಆಹಾರ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಇತ್ತೀಚಿಗೆ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ವಿಮಾನಗಳನ್ನು ಹಾರಾಡಿಸುವ ಸಂಶೋಧನೆಗಳೂ ನಡೆದಿವೆ.

ದ್ರವ್ಯ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ವಹಿವಾಟು (Neutron Interaction with Matter)

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ದ್ರವ್ಯಕ್ಕೆ ಢಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದಾಗ, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಆ ದ್ರವ್ಯದ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಾಭಿಯೊಂದಿಗೆ ವಹಿವಾಟು ನಡೆಸುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಹಾಗೂ ನಾಭಿಗಳಿಗೆ ಅವುಗಳದೇ ಆದ ಒಂದು ಚೈತನ್ಯವಿರುತ್ತದೆ (energy level). ಈ ವಹಿವಾಟುಗಳಿಂದ, ಚೈತನ್ಯದ ಮಟ್ಟ ಏರುಪೇರಾಗಿ ಕೆಲವು ಇತರೆ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಆಣುತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಈ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಹಿವಾಟುಗಳನ್ನು ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ ವಿವರಿಸಬಹುದು.

ಎಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ (Elastic Scattering)

ಇದು ಒಂದು ಸರಳ ವಹಿವಾಟು. ಇಲ್ಲಿ ಚೆಂಡು ಗೋಡೆಗೆ ಬಡೆದು ತಿರುಗಿ ಬರುವಂತೆ, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಾಭಿಗೆ ಬಡೆದು ಪುಟಿದು ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ವಿಶೇಷ ಪರಿಣಾಮಗಳಾಗುವುದಿಲ್ಲ

ಇನ್-ಎಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ (inelastic Scattering)

ಈ ವಹಿವಾಟಿನಲ್ಲಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಚೈತನ್ಯವುಳ್ಳ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಾಭಿಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಆಗ ಆ ನಾಭಿಯ ಚೈತನ್ಯ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಾಭಿಯು ತಟಸ್ಥ ಮಟ್ಟಿಗಿಂತಾ ತನ್ನ ಚೈತನ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಲು ಬಿಡುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು ನಿಸರ್ಗದ ಒಂದು ನಿಯಮ. ಹೀಗಾಗ ಕಡಿಮೆ ಚೈತನ್ಯದ ಒಂದು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಾಭಿಯಿಂದ ಹೊರಬೀಳುತ್ತದೆ. ಉಳಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಚೈತನ್ಯ ಗ್ಯಾಮಾ-ವಿಕಿರಣದ ಮೂಲಕ ಹೋರಬೀಳುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನ್ಯೂಟ್ರಾನಿನ ಚೈತನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಉಪಯೋಗಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ. ಕೆಲವೊಂದು ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್‍‍ಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನಿನ ಚೈತನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವದು ಅತ್ಯವಶ್ಯ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಮಾಡರೇಷನ್ (Neutron moderation)ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ವಿಕಿರಣಯುಕ್ತ ಗ್ರಹಣ (Radiative capture)

ಈ ವಹಿವಾಟಿನಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಾಭಿಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿ ನಾಭಿಯ ಚೈತನ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದ ಚೈತನ್ಯವು ಗ್ಯಾಮಾ ವಿಕಿರಣದ ಮೂಲಕ ಹೊರಬೀಳುತ್ತದೆ. ಗ್ರಹಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ನ್ಯೂಟ್ರಾನಿನಿಂದಾಗಿ, ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಆ ನಾಭಿಯು ಆ ಮೂಲವಸ್ತುವಿನ ಒಂದು ಐಸೋಟೋಪ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರಿನ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯಲ್ಲಿ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಅತಿಮುಖ್ಯ ಪಾಲನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವದು ಒಂದು ಮುಖ್ಯ ಪಾತ್ರ. ಉಳಿದ ವಿವರಣೆಗಳು ಈ ಲೇಖನದ ಪರಿಮಿತಿಯಲ್ಲಿಲ್ಲ.

ಪರಮಾಣು ರೂಪಾಂತರ (Nuclear Transmutation)

ಇಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಾಭಿಯನ್ನು ಸೇರಿದಾಗ ಉಂಟಾಗುವ ಚೈತನ್ಯದ ಏರುಪೇರಿನಿಂದ, ನಾಭಿಯು ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ (electron) ಅಥವಾ ಪೊಸಿಟ್ರಾನ್ ನ್ನು (positron) ಹೊರಹಾಕುತ್ತದೆ. ಆವಾಗ ಆ ದ್ರವ್ಯದ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಬದಲಾದಾಗ ಅದು ಬೇರೆಯೇ ಮೂಲವಸ್ತುವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಒಂದು ಮೂಲವಸ್ತು ಇನ್ನೊಂದಾಗಿ ರೂಪಾಂತರವಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂದು ನಾವು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿ ನೋಡುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮೂಲವಸ್ತುವೂ ಕೂಡ ಈ ರೀತಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಂಡಿದ್ದೆ ಆಗಿದೆ. ಯುರೇನಿಯಮ್ ಲೋಹವು ಸೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ದೊರೆಯುವ ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದ (periodic table) ಕೊನೆಯ ಮೂಲವಸ್ತು. ಯುರೇನಿಯಮ್ ನ ನಂತರ ಬರುವ ಇತರೆ ಮೂಲವಸ್ತುಗಳನ್ನು (ನೆಪ್ಚ್ಯೂನಿಯಮ್, ಪ್ಲುಟೋನಿಯಮ್, ಇತ್ಯಾದಿ) ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರುಗಳಲ್ಲಿ ಹುಟ್ಟಿಸಬಹುದು. ಈ ರೀತಿ ಹುಟ್ಟಿಸಿದ ಪ್ಲುಟೋನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರುಗಳ ಇಂಧನವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.

ವಿದಳನ (Fission)

ಇದು ಒಂದು ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯ ವಹಿವಾಟು. ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಪ್ರವೇಶದ ನಂತರ, ಹೆಚ್ಚಿದ ಚೈತನ್ಯವನ್ನು ತಾಳದೇ ನಾಭಿಯು ಒಡೆದು ಹೋಗಿ, ಎರಡು ಚಿಕ್ಕ ಪರಮಾಣುಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅಗಾಧ ಶಕ್ತಿ ಹಾಗೂ ಕೆಲ ಮುಕ್ತ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಬಿಡುಗದೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ರೀತಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ. ಮುಕ್ತ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಮತ್ತೆ ಮುಂದಿನ ವಿದಳನ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತವೆ. ಇದೊಂದು ಸರಣಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ (chain reaction). ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನ ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರುಗಳು ಇದೇ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಮೇಲೆಯೇ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿವೆ.

ಪರಮಾಣು ಇಂಧನ