නියුට්‍රෝන උත්පාදනය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන "පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක" කියන්නේ මොකක්ද?

· 1 min read
නියුට්‍රෝන උත්පාදනය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන "පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක" කියන්නේ මොකක්ද?

සාමාන්‍යයෙන් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් (Nuclear Reactor) කියලා කිව්වම හැමෝටම මතක් වෙන්නෙ න්‍යෂ්ටික විදුලි බලාගාරයක්. ඒ වගේ එකක මූලික අරමුණ වෙන්නෙ බලශක්ති උත්පාදනය කිරීම.

නමුත්, ඒ මූලධර්ම යොදාගනිමින්, ඊට වඩා හාත්පසින්ම වෙනස් අරමුණු වෙනුවෙන්, ක්‍රියාත්මක කෙරෙන න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකත් ලෝකයේ තියෙනවා. න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක් කියන්නෙ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක එකක් හෝ කීපයක් යොදාගනිමින් බලශක්ති උත්පාදනය කරන තැනකට. න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් කියන්නෙ පාලනයක් යටතේ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවක් කරන්න පුළුවන් ඉදිකිරීමකට. ඒක නිසා න්‍යෂ්ටික බලාගාර සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක කියන වචන දෙක අතර වෙනසක් ඇති බව මුලින්ම කියලා ඉන්න ඕනෙ.

ලොව මුල්ම පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකය - TRIGA Mark I, 1958 ජිනීවා සම්මන්ත්‍රයේ දී.

මොකක්ද මේ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් කියන්නේ?

මේ විදියට න්‍යෂ්ටික බලාගාරයක තියෙන ආකාරයේ ප්‍රතික්‍රියාවක් ම යොදාගෙන තමයි පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක (Research Reactor) ක්‍රියාත්මක වෙන්නෙ. බලාගාරයක අරමුණ විදුලිය නිෂ්පාදනය කිරීම උනාට, පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක අරමුණ වෙන්නෙ නියුට්‍රෝන උත්පාදනය කරන එක. නියුට්‍රෝන කියන්නෙ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවක දි පිටවෙන අධික ශක්තියකින් යුතු කුඩා අංශුවකට. මේ විදියෙ නියුට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන වලින් තමයි අපි දන්න ඔක්කොම මූලද්‍රව්‍ය වල මැද කොටස (න්‍යෂ්ටිය) හැදිලා තියෙන්නෙ. මූලද්‍රව්‍යයක න්‍යෂ්ටියේ උදාසීනව ඉන්නකොට නියුට්‍රෝන වලට ඒ තරම් විශේෂ අගයක් නැතත්, ඒවා න්‍යෂ්ටියෙන් බිඳිලා අධික ශක්තියකින් පිට වෙනකොට, ඒ ශක්තිය යොදාගෙන කළ හැකි බොහෝ දේවල් තියෙනවා.

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක බාහිර පෙනුම

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් කිව්ව ගමන් ම එකපාරට ඔලුවට එන්නෙ හුදෙක් පරීක්ෂණ කටයුතු සඳහා යොදාගන්න න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් කියලා වෙන්න පුළුවනි. මේක සම්පූර්ණ ඇත්තම නෙමෙයි. න්‍යෂ්ටික විද්‍යාවේ පරීක්ෂණ සඳහා විතරක් නෙමෙයි, අපේ එදිනෙදා ජීවිතයේ අතිශය වැදගත් කටයුතු වලටත් මේ පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක වැදගත් වෙනවා. මේ ලිපියේ අරමුණ කෙටියෙන් ඒ ගැන කතා කරන එක.

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක මූලික අරමුණ වෙන්නෙ ඉතා ඉහළ ප්‍රමාණ වලින් නියුට්‍රෝන අංශු නිෂ්පාදනය කිරීම කියලා කිව්වනෙ. මේ අධිශක්ති අංශු වලට පුළුවනි ද්‍රව්‍ය වල ගුණාංග වෙනස් කරන්න. එහෙම පර්‍යේෂණ ප්‍රතික්‍රියාකාරක යොදාගෙන කෙරෙන යෙදීම් මහා ගොඩක් තියෙනවා. මේක බහුලව කෙරෙන්නෙ එහෙම නියුට්‍රෝන සමග ගැටෙන්න ඕනෙ ද්‍රව්‍යය කෙළින්ම ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ මැදට (හරයට) දාලා අදාළ නියුට්‍රෝන ප්‍රමාණය ලැබෙන තුරු තියන එක හෝ නියුට්‍රෝන කදම්බයක් හරයෙන් බාහිරට ලබාගෙන ඊට එම ද්‍රව්‍යය නිරාවරණය කරන එක.

ක්‍රියාත්මක වන අවස්ථාවේ දී ප්‍රබල පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක හරයේ පෙනුම (රූප හිමිකම: Idaho National Laboratory, USA)

ඖෂධ නිෂ්පාදනය:‌‌

අපි හැමෝම දන්න පිළිකා ප්‍රතිකර්ම සඳහා භාවිතා කරන අයඩීන්-131, පිළිකා අනාවරණය සඳහා යොදාගන්න ටෙක්නීෂියම්-99m සහ PET යන්ත්‍ර සඳහා යොදාගන්න ෆ්ලුවොරීන්-18 වගේ විකිරණශීලී ඖෂධ/සංයෝග නිර්මාණය කරන්න මේ වගේ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක භාවිතා කරන්න පුළුවනි.

විකිරණශීලී ප්‍රභව නිෂ්පාදනය කිරීම:‌‌

කාර්මික කටයුතු වල දි ගැමා ප්‍රවිකිරණය කිරීමට එහෙම නැත්තම්, වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ දී පිළිකා ප්‍රතිකර්ම කරන්න යොදාගන්න කෝබෝල්ට්-60, ඉරිඩියම්-192 වගේ අති ප්‍රබල විකිරණශීලී ප්‍රභව නිර්මාණය කරන්නෙ මේ වගේ ප්‍රතික්‍රියාකාරක තුළ. කෝබෝල්ට්-59 කියන ස්වභාවික ලෝහය පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක තැන්පත් කරලා තමයි කෝබෝල්ට්-60 නිර්මාණය කරන්නෙ. ඒ වගේම අභ්‍යවකාශ ගවේෂණ යානා සඳහා ඉන්ධන සකස් වෙන්නෙත් මේ විදියට.

අතිශුද්ධ අර්ධ සන්නායක නිර්මාණය:‌‌

අද ලෝකයේ ඉහළම තාක්ෂණික ක්‍රම වෙනකම් අවශ්‍ය වෙන අර්ධ-සන්නායක ද්‍රව්‍ය ඉතාම නිවැරදිව මාත්‍රණය කරන්න න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක යොදාගන්නවා. මේවායෙ ඉහළ තත්ත්වය නිසා ඉතා දියුණු ක්ෂුද්‍ර චිප නිර්මාණය කරන්න යොදාගන්න පුළුවනි. සාමාන්‍යය සිලිකන් ස්ඵටිකයක් තුළ ඉතා හොඳින් පොස්ෆරස් මාත්‍රණය කරන්න මේ ක්‍රමයෙන් පුළුවනි. උසස්පෙළ රසායන විද්‍යාව පාඩමේ දි සිලිකන් දැලිස ඇතුලෙ පොස්ෆරස් තියෙනවා ඇන්දට ඒවා එහෙම එන්නෙ කොහොමද කියලා නොදන්නවා නම්, මේ තියෙන්නෙ එක ක්‍රමයක්.

බැර අයන සහ නියුට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහක ප්‍රතිකර්ම:‌‌

බැර අයන සහ බෝරෝන්-නියුට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහක ප්‍රතිකර්ම කියන්නෙ අද ලෝකයේ තියෙන දියුණු ම පිළිකා ප්‍රතිකර්ම ක්‍රම දෙකක්. ඉහළ ශක්තීන් තියෙන නියුට්‍රෝන සහ කාබන් වගේ බැර අයන වලින් ඉතාම නිවැරදිව ඉලක්ක කරලා සියුම් තැන් වල තියෙන පිළිකා සඳහා ප්‍රතිකර්ම කරන්න පුළුවනි. මේක කරන්නෙ පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් යොදාගෙන.

ද්‍රව්‍ය තත්ත්ව සහතික කිරීම සහ නියුට්‍රෝන ඡායාරූපකරණය:‌‌

මිශ්‍ර ලෝහ වගේ ඇතැම් අවස්ථා වලදී ඉතාම උසස් තත්ත්වයක් අවශ්‍ය ද්‍රව්‍ය වල සංයුතිය නිර්ණය කරන්නත්, සංශුද්ධතාවය තහවුරු කරන්නත් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක පුළුවනි. ඒ වගේම අපි X-කිරණ ඡායාරූප ලබාගන්නවා වගේ යාන්ත්‍රික කොටස් සහ මෙවලම් වල අභ්‍යන්තර ලක්ෂණ පරීක්ෂා කරලා බලන්නත් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක යොදාගන්නවා. උදාහරණයක් විදියට ජර්මනියේ BMW සමාගම තමන්ගෙ මෝටර් රථ වල එන්ජින් වල තත්ත්වය ඉහළ නැංවීමට යොදාගන්නෙ මේ විදියට ලබාගන්න දත්ත.

න්‍යෂ්ටික ඉන්ධන හා තාක්ෂණික පරීක්ෂණ:‌‌

න්‍යෂ්ටික තාක්ෂණය සම්බන්ධයෙන් දියුණුවට වැඩිම දායකත්වයක් ලැබෙන තැන් තමයි පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක කියන්නෙ. ඒ වගේම න්‍යෂ්ටික විද්‍යාඥයන්, ඉංජිනේරුවන් සහ තාක්ෂණික ශිල්පීන් පුහුණු කරන්නත් මේ ප්‍රතික්‍රියාකාරක ඉතාම වැදගත්. න්‍යෂ්ටික බලාගාර සඳහා අවශ්‍ය න්‍යෂ්ටික ඉන්ධන ඇටවුම් සකස් කිරීම පිළිබඳව පරීක්ෂණ කෙරෙන්නෙ මේ වගේ තැන් වල. අද උනත්, න්‍යෂ්ටික බලාගාර නැති රටවල් පවා පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක පවත්වාගෙන යන්නෙ මේ අවශ්‍යතා වෙනුවෙන්.

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක ඇත්තටම ආරක්ෂිත ද ?

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක ක්‍රියාත්මක වෙන්නෙ න්‍යෂ්ටික බලාගාර වගේම යුරේනියම් ඉන්ධන යොදාගෙන. නමුත්, සාමාන්‍ය බලාගාරයකට වඩා ඉහළ යුරේනියම්-235 සාන්ද්‍රණයක් (20% සිට 90% තෙක්) තියෙන නිසා මේ ඉන්ධන වල ප්‍රබලතාවය විදුලි බලාගාරයක ඉන්ධන (U-235, 3-5%) වඩා වැඩියි කියලා සරලව හිතන්න පුළුවන්. ඒ වගේම පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක ප්‍රමාණයෙන් කුඩායි. තාප උත්පාදනයක් වෙන්නෙ නැති තරම්.

සාමාන්‍යය න්‍යෂ්ටික බලාගාර ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් මෙගාවොට් 3000ක විතර තාපයක් උත්පාදනය කරනකොට, මේ වගේ එකක් වොට් කීපයක ඉඳලා මෙගාවොට් 30 වගේ වෙනකම් ක්‍රියාත්මක වෙනවා. ඒ වගේම සාමාන්‍ය බලාගාර වගේ පීඩනයක් අවශ්‍ය නැති නිසා පර්‍යේෂණ ප්‍රතික්‍රියාකාරක බොහොමයක් හදන්නෙ විවෘත-තටාක විදියට. ඒ කියන්නෙ ලොකු ජල තටාකයක පතුලේ න්‍යෂ්ටික හරය දැකබලාගන්න ම පුළුවන් විදියට. ඒ නිසා මේවා ස්වභාවයෙන්ම ඉහළ ආරක්ෂාවකින් යුක්තයි. ප්‍රතික්‍රියාකාරකය උපරිම බලයෙන් ක්‍රියාත්මක වෙනකොටත් තටාකය උඩට වෙලා ඒක දිහා බලං ඉන්න පුළුවන් තරම්. ප්‍රතික්‍රියාකාරක තටාකය තුළ ට කෙළින්ම ගුවන් යානයක් කඩා වැටෙන්න සැළස්සුවත් බාහිරට කිසිම හානියක් නොවෙන තරම්.

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක බාහිර පෙනුම (රූප හිමිකම: Institute of Atomic and Sub-atomic Physics, Vienna Technical University, Austria)

උදාහරණයක් විදියට 1956 දි TRIGA (Training, Research, Isotope-production General Atomic) වර්ගයේ පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක නිර්මාණය කරනකොට එහි නිර්මාණකරු වූ ෆෙඩ්‍රික් ඩි හොෆ්මාන්ගේ අවශ්‍යතාවය උනේ පාසල් ශිෂ්‍යයෙක්ට උනත් ආරක්ෂිතව මෙහෙයවිය හැකි න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් හදන එක. ඔහුගේ කණ්ඩායම නිර්මාණය කළ TRIGA ප්‍රතික්‍රියාකාරක තමයි ඇමරිකාව විසින් න්‍යෂ්ටික තාක්ෂණය ලෝකයට විවෘත කිරීම සඳහා (එතෙක් හමුදාමය අවශ්‍යතා සඳහා පමණක් යොදාගත් තාක්ෂණය) විවිධ රටවල් වලට ලබා දුන්නෙ. අද ලෝකයේ රටවල් ගණනාවක පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක 220ක් විතර ක්‍රියාත්මක වෙනවා.

ඉහත න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ ව්‍යුහය (රූප හිමිකම: Institute of Atomic and Sub-atomic Physics, Vienna Technical University, Austria) - ප්‍රතික්‍රියාකාරක කුටීරය අවට ඇත්තේ බාහිරට නියුට්‍රෝන කදම්බ ලබාගැනීමෙන් පර්‍යේෂණ කටයුතු කෙරෙන විද්‍යාගාර සහ මෙවලම් වේ.

මුල්ම යුගයෙදි න්‍යෂ්ටික අවි සඳහා අවශ්‍ය වෙන ප්ලූටෝනියම්-239 නිෂ්පාදනය කරන්න තමයි පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක මුලින්ම භාවිතා කළේ. විශේෂයෙන්ම එක්සත් රාජධානියේ Magnox වර්ගය ඒ සඳහා ම නිර්මාණය කළ එකක්. මේ නිසා අද පර්‍යේෂණ ප්‍රතික්‍රියාකාරක තාක්ෂණය සකස් වෙලා තියෙන්නෙ ප්ලූටෝනියම්-239 නිෂ්පාදනය කළ නොහැකි වෙන විදියට. ඒ සඳහා තාක්ෂණික ක්‍රම සහ නීති රීති තියෙනවා.

පර්‍යේෂණ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් කියන්නෙ විචිත්‍ර සංකීර්ණත්වයක් තියෙන විශේෂ නිර්මාණයක්. ඒ වගේ දෙයක් යොදාගෙන කළ හැකි දේ ඉතා පුළුල් පරාසයක විහිදිලා තියෙනවා. ඒ ගැන ඉතා සීමිත වචන සංඛ්‍යාවකින් කියන්න පුළුවන් තරම් ඔබට කියන්න තමයි මේ උත්සාහය.

logo
logo