విస్తృత ప్రయోజనాలందించే విజ్ఞానం!
భారతదేశం వేల మెగావాట్ల అణువిద్యుత్‌ శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అంత ఎనర్జీని ఎలా ఉత్పత్తి చేస్తారో ఊహించారా? కష్టం. అయితే ఆ ప్రశ్నలకు సమాధానం అణుసాంకేతికత. పెద్ద ఎత్తున శక్తి ఉత్పత్తికి న్యూక్లియర్‌ టెక్నాలజీని ఉపయోగిస్తారు. అంతేకాదు రోగనిర్ధారణల్లో, పురాతన వస్తువుల వయసు నిర్ణయించడంలో, పెద్ద ఎత్తున ఆహారాన్ని ఎక్కువకాలం నిల్వ చేయడంలో ఈ సాంకేతికతను వాడతారు. కాలుష్య కారకాలను కనిపెట్టడానికి, సముద్ర ప్రవాహాల అధ్యయనానికి, పర్యావరణ ప్రక్రియలను విశ్లేషించడానికి వినియోగిస్తారు. నిత్యజీవితంలో అత్యంత కీలకమైన ఈ పరిజ్ఞానం గురించి పోటీ పరీక్షల అభ్యర్థులు తగిన అవగాహన పెంచుకోవాలి.
శక్తి ఉత్పత్తికి, ఇతర అవసరాలకు పరమాణు కేంద్రకాన్ని ఉపయోగించి కొన్ని రకాల చర్యలను నిర్వహించే ప్రక్రియను అణుసాంకేతికత అంటారు. రేడియో ఐసోటోపులను వివిధ రంగాల్లో మానవ ప్రయోజనాలకు ఉపయోగించుకోవడం అణుసాంకేతికత శాంతియుత అనువర్తనాల్లో ప్రధానమైనది. వ్యవసాయం, వైద్యం, పారిశ్రామిక రంగాల్లో రేడియో ఐసోటోపులను విరివిగా వాడుతున్నారు.
రేడియో ఐసోటోపులు: ఒక మూలకం రేడియో ధార్మికత ఐసోటోపును రేడియో ఐసోటోపు అంటారు. ఇవి సహజంగా ఉంటాయి, కృత్రిమంగానూ రూపొందించవచ్చు. మూలకాలు/పదార్థాలను న్యూక్లియర్‌ రియాక్టర్లలో లేదా సైక్లోట్రాన్‌లలో ఉంచి రేడియో ఐసోటోపులను తయారుచేయవచ్చు.
రేడియో ఐసోటోపుల ఉపయోగాలు:
*అయోడిన్‌ - 131: థైరాయిడ్‌ గ్రంథి క్యాన్సర్‌ నివారణకు ఉపయోగిస్తారు.
* సీజియం - 137: నేల క్రమక్షయం, నేల ఏర్పడేందుకు కారణాలు తెలుసుకోవడానికి వినియోగిస్తారు. గామా స్టెరిలైజేషన్‌ కోసం వాడతారు.
* కోబాల్ట్‌ - 60: క్యాన్సర్‌ చికిత్స
* సీజియం - 131: క్యాన్సర్‌ చికిత్సల్లో, ఒక రకమైన బ్రాకిథెరపీకి వాడతారు.
* క్లోరిన్‌ - 60: క్లోరైడ్‌ మూలాన్ని, నీటి వయసును లెక్కించడం.
* అమెరికమ్‌ - 241: పొగను గుర్తించే పరికరాలు, బొగ్గులో బూడిద పరిమాణాన్ని గుర్తించడం.
* క్రోమియం - 51: తీర ప్రాంత క్రమక్షయాన్ని గుర్తించడానికి, ఇసుకతో లేబుల్‌ చేయడానికి, రక్తం గురించి అధ్యయనానికి ట్రేసర్‌గా వాడతారు.
* హైడ్రోజన్‌ - 3: మురుగునీటిని, ద్రవ వ్యర్థాలను అధ్యయనం చేయడంలో ట్రేసర్‌గా
* బిస్మత్‌ - 213: క్యాన్సర్‌ థెరపీ, టార్గెటెడ్‌ ఆల్ఫాథెరపీ
* హోల్‌మియమ్‌ - 166: కాలేయ క్యాన్సర్‌ నిర్ధారణ, చికిత్స
* ఎర్‌బియమ్‌ - 169: సైనోవియల్‌ కీళ్ల ఆర్ద్రరైటిస్‌ వల్ల కలిగే నొప్పి నివారణ
* రేడియో కార్బన్‌ (C-14): శిలాజ వయసు లెక్కించడానికి ఉపయోగించే కార్బన్‌ డేటింగ్‌ ప్రక్రియ
* యురేనియం - 238: భూమి, రాతి వయసును లెక్కించడానికి వినియోగించే యురేనియం డేటింగ్‌ ప్రక్రియ
* ఐరన్‌ - 59: ప్లీహంలో ఇనుము జీవక్రియలను అధ్యయనం చేయడం.* ఫాస్ఫరస్‌ - 32: పాలిసైథీమియా చికిత్స
* సోడియం - 24: శరీరంలో ఎలక్ట్రోలైట్స్‌ అధ్యయనం.
* స్ట్రాన్షియం - 89: ఎముక, ప్రొస్టేట్‌ క్యాన్సర్‌ నొప్పిని తగ్గించడం.
మూడు దశల అణు విద్యుదుత్పత్తి: భారతదేశ ప్రస్తుత, భవిష్యత్తు అణు విద్యుత్తు అవసరాలను దృష్టిలో పెట్టుకొని మూడు దశల అణు విద్యుత్తు ఉత్పత్తి కార్యక్రమాన్ని ప్రారంభించింది. దీన్ని రూపొందించినవారు హోమీ జహంగీర్‌ బాబా.
మొదటి దశ: ఈ దశలో U-235 ను ఇంధనంగా ఉపయోగించుకొని అణు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే ప్రెషరైజ్డ్‌ హెవీ వాటర్‌ రియాక్టర్‌ (PHWR) లు ఉంటాయి. ఇలాంటి రియాక్టర్లు భారతదేశంలో ఇప్పటికే వివిధ ప్రాంతాల్లో విజయవంతంగా నిర్మితమై అణు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తున్నాయి. మరికొన్ని నిర్మాణ దశలో ఉన్నాయి. భారతదేశం ఈ దశను విజయవంతంగా పూర్తిచేసింది.
రెండో దశ: ఈ దశలో PU-239 ను ఇంధనంగా ఉపయోగించుకొని అణు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే ఫాస్ట్‌ బ్రీడర్‌ రియాక్టర్లు (FBR) ఉంటాయి. ఇలాంటి రకం ప్రొటోటైప్‌ ఫాస్ట్‌ బ్రీడర్‌ రియాక్టర్‌ (PFBR) కల్పకంలో నిర్మాణంలో ఉంది. దీని సామర్థ్యం 500 మెగావాట్లు. డిజైన్‌ చేసి, నిర్మిస్తున్న సంస్థ భారతీయ నభికియా విద్యుత్‌ నిగమ్‌ లిమిటెడ్‌ (BHAVINI).
మూడో దశ: ఈ దశలో ఉన్న రియాక్టర్లను థోరియం ఆధారిత రియాక్టర్లు అంటారు. ఇవిU-233 ను ఇంధనంగా వాడుకుంటాయి. వీటిలో భారతదేశంలో అత్యధికంగా లభించే థోరియం-232 ను U-233 గా మారుస్తుంది. ఈ రకమైన పరిశోధక రియాక్టర్‌ ‘కామిని’ ఇందిరాగాంధీ సెంటర్‌ ఫర్‌ అటామిక్‌ రిసెర్చ్‌ సెంటర్‌లో ఉంది. అణు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే ఈ దశ రియాక్టర్లను భవిష్యత్తులో నిర్మించాలని భారత్‌ భావిస్తోంది.
అణు పరీక్షలు: భారతదేశం ఇప్పటివరకు రెండు సార్లు అణు పరీక్షలు నిర్వహించి తన అణు పాటవాన్ని, సాంకేతికతను ప్రపంచానికి చాటింది. ఈ రెండు పరీక్షలు రాజస్థాన్‌లోని పోఖ్రాన్‌లో జరిగాయి.
* స్మైలింగ్‌ బుద్ధ (బుద్ధుడు నవ్వాడు) పేరుతో భారతదేశం తన మొదటి అణుపరీక్షను 1974, మే 18న నిర్వహించింది.
* ఆపరేషన్‌ శక్తి అనే పేరుతో రెండోసారి మొత్తం 5 పరీక్షలను 1998, మే 11 నుంచి 13 వరకు జరిపింది. ఈ కారణంతోనే ఏటా మే 11న నేషనల్‌ టెక్నాలజీ డే (జాతీయ సాంకేతిక దినం)ను పాటిస్తున్నారు.
అణుపరిశోధనా రియాక్టర్లు: భారతదేశం అణురంగంలో పరిశోధనకు, రేడియో ఐసోటోపుల ఉత్పత్తికి, అణుసాంకేతికతను మానవాళి ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించుకోవడానికి వివిధ అణుపరిశోధనా రియాక్టర్లను నిర్మించింది.
అప్సర: ఇది స్విమ్మింగ్‌ పూల్‌ రకం అణు రియాక్టర్‌. ఆసియాలో, భారతదేశ మొదటి అణు పరిశోధనా రియాక్టర్‌. ఇది 1956, ఆగస్టు 4న క్రిటికాలిటీ సాధించింది. దీని సామర్థ్యం 1 మెగావాట్‌ అణు విద్యుత్తు. నాణ్యమైన (ఎన్‌రిచ్డ్‌) యురేనియాన్ని ఇంధనంగా వినియోగించుకుంటుంది. ఈ రియాక్టర్లలో సాధారణ జలాన్ని చల్లబరచడానికి, మితకారిణిగా వాడతారు. ఈ ఐసోటోపుల ఉత్పత్తికి, న్యూట్రాన్‌ రేడియోగ్రఫీ, న్యూట్రాన్‌ యాక్టివేషన్‌ అనాలిసిస్ లాంటి వాటి కోసం వినియోగిస్తారు. 2009, జూన్‌లో అప్సరను మూసివేశారు.
అప్సర - U (అప్‌గ్రేడెడ్‌): మూసివేసిన అప్సర రియాక్టర్‌ను తిరిగి అప్సర - U గా 2018, సెప్టెంబరు 10న ప్రారంభించారు. ఇది దేశీయంగా అభివృద్ధి చేసిన తక్కువ నాణ్యమైన (లో-ఎన్‌రిచ్డ్‌) యురేనియాన్ని ఇంధనంగా వాడుకుంటుంది. రేడియో ఐసోటోపులను సమాజ శ్రేయస్సుకు వినియోగించుకోడానికి, మెటీరియల్‌ సైన్స్, న్యూక్లియర్‌ ఫిజిక్స్‌పై పరిశోధనలకు ఈ అణు రియాక్టర్‌ను వినియోగిస్తున్నారు.
జర్లీనా: ఇది 100 మెగావాట్ల నిట్టనిలువు థర్మల్‌ రియాక్టర్‌. 1961, జనవరి 14న క్రిటికాలిటీ సాధించింది. సహజ యురేనియాన్ని ఇంధనంగా వినియోగించుకుంటుంది. దీన్ని రియాక్టర్లపై పరిశోధనకు నిర్మించారు. ఈ రియాక్టర్‌ భారజలాన్ని మితకారిగా, శీతలీకరణిగా ఉపయోగించుకుంటుంది. దీన్ని 1983లో మూసివేశారు.
సిరస్‌: దీనిని కెనడా సహకారంతో నిర్మించారు. సామర్థ్యం 40 మెగావాట్లు. 1960, జులై 10న ప్రారంభించారు. ఇది శాస్త్రవేత్తలు, ఇంజినీర్ల శిక్షణ కోసం ఉపయోగపడింది. న్యూట్రాన్‌ పుంజాలపై పరిశోధన, ఇంధనాన్ని పరీక్షించడం, రేడియో ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేసి వైద్యరంగంలో ఉపయోగించుకునేందుకు నిర్మించారు. ఇందులో సహజ యురేనియాన్ని ఇంధనంగా, భారజలాన్ని మితకారిణిగా, సాధారణ జలాన్ని శీతలీకరణిగా వినియోగించారు. ఈ రియాక్టర్‌ దాదాపు 50 ఏళ్లు పనిచేసి 2010, డిసెంబరు 31న మూతపడింది.
ధ్రువ: దీని సామర్థ్యం 100 మెగావాట్లు. 1985, ఆగస్టు 8న ప్రారంభించారు. సహజ యురేనియాన్ని ఇంధనంగా ఉపయోగించుకుంటుంది. ధ్రువ రియాక్టర్‌ను నేషనల్‌ ఫెసిలిటి ఫర్‌ న్యూట్రాన్‌ బీమ్‌ రిసెర్చ్‌గా ప్రకటించారు. అణుసాంకేతికతలో మానవ వనరుల అభివృద్ధికి, న్యూట్రాన్‌ యాక్టివేషన్‌ అనాలిసిస్, న్యూట్రాన్‌ డిటెక్టర్లను పరీక్షించడానికి ఉపయోగించారు.
పూర్ణిమ-I:-దీన్ని 1972, మే 18న ప్రారంభించారు. ఇది మొదటి వేగవంతమైన ప్రయోగాత్మక రియాక్టర్‌. ప్లూటోనియం ఆక్సైడ్‌ను ఇంధనంగా ఉపయోగించుకుంటుంది. 1973లో మూసివేశారు.
పూర్ణిమ-II: ఇది 100 మెగావాట్ల ప్రయోగాత్మక థర్మల్‌ రియాక్టర్‌. 1984, మే 10న క్రిటికాలిటీ సాధించింది. యురేనియం-233ను ఇంధనంగా ఉపయోగించుకుంటుంది. సాధారణ జలాన్ని మితకారిణిగా, చల్లబరిచేందుకు వాడతారు.1986లో మూసివేశారు.
పూర్ణిమ-III: దీన్ని 1990, నవంబరు 9న ప్రారంభించారు. యురేనియం-233ని ఇంధనంగా వాడుతుంది. సాధారణ జలాన్ని మితకారిణిగా, చల్లబరిచేందుకు ఉపయోగిస్తారు. ఈ రియాక్టర్‌ను 1991లో మూసివేశారు.
కామిని: దీని పూర్తి పేరు కల్పకం మిని రియాక్టర్‌. 1996లో ప్రారంభమైంది. ప్రపంచంలో Un-233 ని ఇంధనంగా ఉపయోగించుకునే మొదటి రియాక్టర్‌. కల్పకంలోని ఇందిరాగాంధీ సెంటర్‌ ఫర్‌ అటామిక్‌ రిసెర్చ్‌లో నిర్మించారు. దీని అణువిద్యుత్తు సామర్థ్యం 30 కిలోవాట్లు.
మాదిరి ప్రశ్నలు
1. కింది ఏ రేడియో ఐసోటోపును క్యాన్సర్‌ చికిత్సలో వాడతారు?
1) సీజియం-137 2) క్లోరిన్‌-60 3) కోబాల్ట్‌-60 4) అమెరికమ్‌-241
2. బ్రాకిథెరపీ అనే పద్ధతిని ఏ వ్యాధి చికిత్సకు వాడతారు?
1) క్యాన్సర్‌ 2) అధిక రక్తపోటు 3) మధుమేహం 4) క్షయ
3. పొగను గుర్తించే పరికరాలు, బొగ్గులో బూడిద పరిమాణాన్ని గుర్తించడానికి వాడే రేడియో ఐసోటోపు?
1) క్లోరిన్‌-60 2) అమెరికమ్‌-241 3) అయోడిన్‌-131 4) సీజియం-137
4. రేడియో కార్బన్‌ (Cn-14) ను ఉపయోగించి శిలాజాల వయసును గుర్తించే పద్ధతిని ఏమంటారు?
1) కార్బన్‌ డేటింగ్‌ 2) ఫాజిల్‌ డేటింగ్‌ 3) ఎర్త్‌ డేటింగ్‌ 4) కార్బన్‌ ఐడెంటిఫికేషన్‌
5. భారత్‌లో మూడు దశల అణువిద్యుత్తు కార్యక్రమంలోని మొదటి దశలో ఏ రకమైన అణువిద్యుత్‌ రియాక్టర్లు నిర్మించారు?
1) థోరియం రియాక్టర్లు 2) ప్రెషరైజ్డ్‌ హెవీవాటర్‌ రియాక్టర్లు
3) ప్లూటోనియం రియాక్టర్లు 4) రేడియం రియాక్టర్లు
6. ఫాస్ట్‌ బ్రీడర్‌ రియాక్టర్లు ఏ ఇంధనాన్ని ఉపయోగించుకొని విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి?
1) U-233 2) U-239 3) PU-239 4) U-235
7. భారతదేశ అణు పరిశోధనా రియాక్టర్‌ అయిన అప్సర ప్రత్యేకతలు
1) ఇది స్విమ్మింగ్‌ పూల్‌ రకం రియాక్టర్‌.
2) ఇది ఆసియాలో, భారతదేశ మొదటి అణు పరిశోధనా రియాక్టర్‌.
3) ఇది ఎన్‌రిచ్డ్‌ యురేనియాన్ని ఇంధనంగా వాడుకుంటుంది.
4) పైవన్నీ
8. కింది ఏ పరిశోధనా రియాక్టర్‌ను కెనడా దేశ సహకారంతో నిర్మించారు?
1) అప్సర 2) సిరస్‌ 3) ధ్రువ 4) జర్లీనా
సమాధానాలు: 1-3; 2-1; 3-2; 4-1, 5-2, 6-3, 7-4, 8-2.
రచయిత: డాక్టర్‌ బి.నరేశ్‌
