සෝවියට් රුසියාවේ සමස්ත විදුලි අවශ්‍යතාවයෙන් 10%ක් විතර සපුරපු න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක් තමයි චර්නොබිල් න්‍යෂ්ටික බලාගාරය. චර්නොබිල් සහ pripyat ප්‍රදේශය වර්තමානයේ අයත් වෙන්නෙ බෙලරුස් සහ යුක්රේනයට. අදටත් මේ බ්මේ වර්ගකිලෝමීටර් 2600ක් ජනශූන්‍යයි. තව අවුරුදු 3000ක් විතර යනතුරු තත්වය එහෙමයි. හේතුව තමයි කවුරුත් දන්න චර්නොබිල් න්‍යෂ්ටික අනතුර.
චර්නොබිල් අනතුර ගැන දැනගන්න කලින් මුලින්ම න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා සහ න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක සිදුවන අභ්‍යන්තර ක්‍රියාවලිය ගැන තේරුම්ගන්න වෙනවා. න්‍යෂ්ටික බලාගාර වල ඉන්ධනය හැටියට අරගන්නෙ යුරේනියම්.
මේ න්‍යෂ්ටික ඉන්ධන වල සංයුතියෙන් 4% - 5%ක් වගේ තමයි යුරේනියම්-235 සමස්ථානිකය තියෙන්නෙ. ඉතිරි සේරම යුරේනියම්-238.
යුරේනියම්-235 දාම ප්‍රතික්‍රියාවෙන් හැදෙන නියුට්‍රෝන අවශෝෂණය කිරීම මගින් යුරේනියම්-238, ප්ලූටෝනියම්-239 බවට පත් වෙනවා. ඒවා තමයි දිගින් දිගට බලශක්ති උත්පාදන ක්‍රියාවලිය පවත්වාගෙන යන්නෙ.
හැබැයි අමු යුරේනියම් වල කලින් කිව්වා වගේ 4-5% ප්‍රමාණයක යුරේනියම් 235 නෑ. 0.7%ක් විතර තමයි තියෙන්නෙ. ඒක අර කිව්ව 4-5%ක් මට්ටමට ගේන එකට කියන්නෙ සුපෝෂණය (enrich) කියලා. යුරේනියම් enrich කරන්නෙ යුරේනියම් හෙක්සාෆ්ලුවොරයිඩ් (UF6) එහෙම නැත්තම් යෙලෝ කේක් විදියට. ඒකෙන් යුරේනියම් ඩයොක්සයිඩ් හදාගන්නවා. ඕක තමයි සුපෝෂිත යුරේනියම් න්‍යෂ්ටික ඉන්ධනය. ඕක සෙරමික් කුඩු එක්ක රත් කරලා ඉන්ධන කැට හදාගන්නවා.
හැබැයි මෙහෙම යුරේනියම් ටිකක් නිකං තිබ්බා කියලා බෝම්බයක් වගේ පුපුරල යන්නෙ නෑ. ඒකට පොඩි වැඩක් කරන්න ඕන. යුරේනියම් න්‍යෂ්ටියට නියුට්‍රෝනයකින් පහරදෙන්න ඕන. ඒක හරියට අඹ වල්ලකට පොල්ලකින් ගහනව වගේ. හරියටම වැදුනොත් අඹ වල්ලම වැටෙනවා. ඒ වගේ තමයි නියුට්‍රෝනයකින් යුරේනියම් න්‍යෂ්ටියට පහරදුන්නම යුරේනියම් න්‍යෂ්ටියේ තියෙන ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන ගැලවිලා ගිහින් වෙනස්ම මූලද්‍රව්‍ය හැදෙනවා. හරියට මේ වගේ.
දැක්කනෙ? ප්‍රතික්‍රියාවට කලින් තිබ්බෙ යුරේනියම්. දැන් තියෙන්නෙ බේරියම්, ක්‍රිප්ටන් සහ "තවත් නියුට්‍රෝන 3ක්".. ඔන්න ඔහොම පරමාණුවක් කෑලි වලට කඩලා වෙනස් මූලද්‍රව්‍ය හදන එකට අපි කියනවා න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය (nuclear fission) කියලා. ඕක තමයි අපේ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාව. ඒත් මේකෙන් කොහොමද විදුලිය නිපදවන්නෙ?
ඔය ප්‍රතික්‍රියාවෙදි "ස්කන්ධ හානියක්" වෙනවා. ඒ කියන්නෙ ප්‍රතික්‍රියාවට කලින් තිබ්බ ස්කන්ධයට (යුරේනියම් ස්කන්ධයට) වඩා ටිකක් අඩු ස්කන්ධයක් තමයි ප්‍රතික්‍රියාවෙන් පස්සෙ හැදුන මූලද්‍රව්‍ය වල ස්කන්ධ එකතුවට තියෙන්නෙ. ඒ කියන්නෙ ස්කන්ධය අඩුවීමක් වෙලා (පාසැලේදි විද්‍යාවට ස්කන්ධ සංස්ථිති නියමය කියල එකක් ඉගෙනගත්තා මතකයි නම් ඒක අමතක කරන්න. ඒක වලංගු නෑ).
මේ අඩුවුණ ස්කන්ධයට මොකද එතකොට වුණේ?
ඔන්න දැන් අපිට ඕන වෙනවා අයින්ස්ටයින්ගෙ e=mC2 සමීකරණය. මේකට අපේ ප්‍රතික්‍රියාව ආදේශ කරල බලමු. m කියන්නෙ අර අඩුවුණ ස්කන්ධය. C කියන්නෙ ආලෝකයේ වේගය. එතකොට e වලින් එන්නෙ ඔය අඩුවුන ස්කන්ධය නිසා හටගන්න ශක්තිය. ඔන්න ඔය ශක්තිය තමයි අපි විදුලිය නිපදවන්න අරගන්නෙ.
දැන් ඔය ප්‍රතික්‍රියාවෙන් මහලොකු ස්කන්ධ හානියක් වෙනවද?
නෑ.. පොඩි ස්කන්ධ හානියක් විතරයි වෙන්නෙ. හැබැයි ඒකෙන් උපදින ශක්තිය නම් පොඩි නෑ. මොකද ආලෝකයේ වේගය (තත්පරයට මීටර් 299,792,458) කියන්නෙ ලොකු අගයක්නෙ. නිකමට මිලිග්‍රෑම් එකක (0.000001kg) පුංචි ස්කන්ධ හානියක් සලකමු.
- e= mC2
- e= (0.000001kg) x (299,792,458m/s)2
- e= 89,875,518,000
කොහොමද ගාන? ඔය ශක්තිය (ජූල් වලින්) ආවෙ මිලිග්‍රෑම් එකක පොඩි ස්කන්ධ හානියකට. ඔය ප්‍රතික්‍රියාව තත්පරයක කාලයක් තුල සිදුවුණොත් (සෛද්ධාන්තිකව) ඔතන නිපදවෙනවා මෙගාවොට් 89,875.5ක්. නොරොච්චෝලෙ වගේ හරියටම 100 ගුණයක්.
හැබැයි ඔය තරම් ලොකු ශක්තියක් න්‍යෂ්ටික බලාගාර වල නිපදවීමේ අවශ්‍යතාවයක් නෑ. ඉතින් ඉතාම කුඩා ස්කන්ධ හානියක් වෙන ප්‍රමාණයට තමයි ප්‍රතික්‍රියාව කරන්නෙ. ඒකයි න්‍යෂ්ටික බලයෙන් නිපදවෙන විදුලිය මේ තරම් මිල අඩු. ලෝකයේ අධි සංවර්ධිත රටවල් වලින් අති බහුතරය න්‍යෂ්ටික බලාගාර පාවිච්චි කරනවා.
න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාව දිගටම පවත්වගෙන යන්නෙ කොහොමද?
මං කලින් කිව්වනෙ ප්‍රතික්‍රියාව පටන්ගන්න නම් මුලින්ම නියුට්‍රෝනයකින් යුරේනියම් න්‍යෂ්ටියට පහරදෙන්න ඕන කියලා. එතකොට හැමතිස්සෙම මෙහෙම කර කර ඉන්න වෙනවද? නෑ. මොකද කලින් ප්‍රතික්‍රියාවෙන් පස්සෙ තව නියුට්‍රෝන 3ක් හැදුනා මතකද? ඒ තුන්දෙනා ගිහින් තව යුරේනියම් න්‍යෂ්ටි 3කට වැඩේ දෙනවා. ඒ යුරේනියම් 3න්ම එකකින් නියුට්‍රෝන 3 බැගින් ඔක්කොම නියුට්‍රෝන 9ක් නිදහස් වෙලා තව යුරේනියම් න්‍යෂ්ටි 9කට පහරදෙනවා.
මේක හරියට වේගයෙන් පැතිරෙන බෝවෙන ලෙඩක් වගේ. මේවට කියන්නෙ chain reactions (දාම ප්‍රතික්‍රියා) කියලා. මේක නිසා අපිට හැමවෙලාවෙම නියුට්‍රෝන වලින් පහරදිදී ඉන්න අවශ්‍ය වෙන්නෙ නෑ. න්‍යෂ්ටික බෝම්බයක වෙන්නෙ ඔය දාම ප්‍රතික්‍රියාව පාලනයකින් තොරව දිගට දිගට වෙන එක.
හැබැයි ඉතින් මේ දාම ප්‍රතික්‍රියා සංසිද්ධිය වෙන්න නම් එක්තරා අවම ස්කන්ධයක යුරේනියම් ප්‍රමාණයක් තියෙන්න ඕන. ඒකට කියන්නෙ අවධි ස්කන්ධය කියල. අවධි ස්කන්ධයට අඩු ප්‍රමාණයක යුරේනියම් තියාගත්තා කියලා ඔය ප්‍රතික්‍රියාව දිගට දිගට යන්නෙ නෑ. නතර වෙනවා. ඒ නිසා හැමවිටම අවධි ස්කන්ධය පවත්වගන්න බලාගාරයේ ක්‍රියාකරුවන් වගබලාගන්නවා.
Moderators
ඔය හැමදේම තිබුණත් එක දිගට ප්‍රතික්‍රියාව වෙන්නෙ නෑ මොඩරේටර්ස් නොතිබුණොත්. මොනවද මේ මොඩරේටර්ස්?? අපි දන්නවනෙ පරමාණුවක පරිමාවෙන් 0.01%කටත් වඩා අඩු කුඩා ප්‍රමාණයක තමයි න්‍යෂ්ටිය තියෙන්නෙ කියලා. ඉතින් නියුට්‍රෝනයකින් පහරදෙනකොට ඕක හරියටම යුරේනියම් න්‍යෂ්ටියට වදින්නෙ නෑ. වැඩි හරියක් මිස් වෙනවා. ඒකට ලොකු හේතුවක් තමයි නියුට්‍රෝන වල අධික වේගය.
ඕකට පිළියමක් ලෙස අපි කරන්නෙ reactor core (ප්‍රතික්‍රියක මධ්‍යය) තුලට මොඩරේටර් කියල දෙයක් දාන එක. සාමාන්‍යයෙන් දාන්නෙ ජලය හා ග්‍රැෆයිට් (මිනිරන්). එතකොට මේ ග්‍රැෆයිට් වල ගැටීම නිසා නියුට්‍රෝන වල වේගය අඩාල වෙනවා. එතකොට යුරේනියම් න්‍යෂ්ටි සමග ගැටීමට නියුට්‍රෝන වලට වැඩි අවස්ථාවක් ලැබෙනවා. චර්නොබිල් වලත් තිබුණෙ ග්‍රැෆයිට් මොඩරේටර්ස්. ඒකයි core එක පිපිරුණාම හැමතැනම ග්‍රැෆයිට් කෑලි විසිවුණේ.
ප්‍රතික්‍රියාව පාලනය කිරීම
මං කලින් කිව්වනෙ න්‍යෂ්ටික බෝම්බයක සිද්දවෙන්නෙත් විඛණ්ඩන ප්‍රතික්‍රියාව පාලනයකින් තොරව වෙන එක කියලා. එහෙනම් න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක් තුලදී අනිවාර්යයෙන්ම මේ ප්‍රතික්‍රියාව පාලනය කරගන්න වෙනවා. ඕකට පාවිච්චි කරන්නෙ "බෝරෝන්" කියන ලෝහයෙන් හදපු දඬු. බෝරෝන් වලට පුළුවන් අර යුරේනියම් වලට පහරදිදී යන නියුට්‍රෝන ටික අවශෝෂණය කරගන්න. ඒකයි chernobyl පිපිරුවට පස්සෙ ගුවනින් බෝරෝන් වැලි හලන්නෙ. මේ බෝරෝන් දඬු හරියට වාහනයක තිරිංග වගේ.
වාහනයක් නවත්තගන්න ඕන වුණාම බ්‍රේක් පාගනවා වගේ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාව අඩු කරගන්න / නතර කරන්න ඕන වුණාම මේ බෝරෝන් දඬු ටික රිඇක්ටර් එක ඇතුලට බස්සනවා (මේ දඬු උස් පහත් කරන්න පුළුවන්. ඉස්සුවම රිඇක්ටර් කෝර් එකෙන් එලියෙ. පහත් කරාම රිඇක්ටර් කෝර් එක ඇතුලෙ). මේ බෝරෝන් දඬු අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට උස් පහත් කරල තමයි න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක ප්‍රතික්‍රියාව පාලනය කරන්නෙ. මේ දඬු වලට කියන නම තමයි Control Rods. බෝරෝන් හෝ කැඩ්මියම් මිශ්‍ර ලෝහයකින් (සර්කෝනියම් වගේ) මේවා හදනවා.
කොහොමහරි ඔය ප්‍රතික්‍රියාව පාලනයකින් යුක්තව කරගත්තා කියමුකො. ඔය පිටවෙන "ශක්තිය" කියන එක පිටවෙන්නෙ තාපය හා විකිරණ ලෙස. ඔන්න ඔය තාපයෙන් හුමාලය නිපදවලා ටර්බයින් කරකවලා තමයි විදුලිය නිපදවන්නෙ. ඒත් ඒකට ඉතින් තාපය එලියට ගන්න ඕනනෙ. ඒක කරන්නෙ මෙහෙම.
න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක ප්‍රතික්‍රියාව සිද්ධවෙන්න වෙනම විශේෂ සැකැස්මකින් යුක්ත කුටීරයක් තියෙනවා. මේකට කියන්නෙ nuclear reactor (න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකය) කියලා. චර්නොබිල් වල පුපුරල ගියෙත් ඕකෙ වෙසල් එක. අළුතින් හදන න්‍යෂ්ටික බලාගාර වල (gas cooled reactor) ඔය රිඇක්ටර් එක වටේට කාබන්ඩයොක්සයිඩ් නල මාර්ගයක් තියෙනවා. රිඇක්ටර් එක ඇතුලෙ නිපදවෙන විශාල තාපය මේ කාබන්ඩයොක්සයිඩ් ටික උරාගන්නවා. දැන් මේ ගිනියම් වෙන්න රත් වුණ කාබන්ඩයොක්සයිඩ් ටික යනවා බොයිලේරුවකට (boiler).
බොයිලේරුවෙදි මේ තාපය පාවිච්චි කරලා ජලය උණුකරලා හුමාලය (steam) හදලා ඒ හුමාලය ටර්බයින් (steam turbines) වලට යවලා ටර්බයින් කරකවලා විදුලිය නිෂ්පාදනය කරනවා. හැබැයි අතීතයේ තිබුණ බලාගාර අති බහුතරයක තිබුණෙ BWR (Boiled Water Reactor) නැත්තං ජලයෙන් සිසිල් කරන water cycles දෙකේ රිඇක්ටර්. ඒක ලාභදායී සහ ආරක්ෂාව අඩු ක්‍රමයක්. චර්නොබිල් වල තිබුණෙත් ඒක.
වර්තමානයේ ක්‍රියාත්මක වෙන බලාගාර නම් ඔක්කොම වගේ PWR නැත්තං Pressurized Water Reactor වර්ගයේ. මේකෙ water cycles 3ක් තියෙන නිසා ආරක්ෂාව වැඩියි. කූල් කරන්න ලේසියි. හැබැයි අමතර steam generators අවශ්‍ය නිසා වියදම නම් ටිකක් වැඩියි.
ලෝකයේ මේ වෙනකොට රටවල් 30ක න්‍යෂ්ටික බලාගාර 450ක් ක්‍රියාත්මක වෙනවා. ලෝකයේ ලොකුම න්‍යෂ්ටික බලාගාරය හැටියට සැලකෙන්නෙ ජපානයේ Kashiwazaki-Kariwa න්‍යෂ්ටික බලාගාරය. මේකෙ ධාරිතාවය මෙගාවොට් 7965ක්. ලංකාවෙ විදුලි අවශ්‍යතාවයෙන් හරි අඩක්ම සපයන නොරොච්චෝලෙ ගල් අඟුරු බලාගාරයත් මෙගාවොට් 900යි. මේක දළ වශයෙන් ඒ වගේ 9 ගුණයක ධාරිතාවයකින් යුක්තයි. චර්නොබිල් ධාරිතාවය 3200MW.
ඔය මම සරළව කෙටියෙන් පැහැදිලි කරේ සාමාන්‍ය න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක සිදුවෙන ඉතාම සංකීර්ණ ක්‍රියාවලිය. හැබැයි චර්නොබිල් වල සැකැස්මේ වෙනසක් තිබුණා. මරණීය වෙනසක්. ඒ ගැන කියන්නම් දෙවෙනි කොටසින්.
විශේෂ ස්තූතිය : නිරෝධ රණසිංහ (ශ්‍රී ලංකා පරමාණුක බලශක්ති අධිකාරිය)
