Monday, December 26, 2011

किरणोत्सार - मानवजातीवरील अरिष्ट की बागुलबुवा? (भाग -२)


अणुशक्ती आणि किरणोत्सार यांचा घनिष्ठ संबंध आहे.  अण्वस्त्रे आणि अणुविद्युतकेंद्रे या दोन्हींमध्ये अणूंचे विघटन किंवा भंजन (फिशन) या क्रियेमुळे त्यामधून ऊर्जा बाहेर पडते. या क्रियेमध्ये युरेनियम २३५ या मूलद्रव्याच्या अणूचा न्यूट्रॉनशी संयोग झाला तर तो मोठा अणू दुभंगला जाऊन त्यातून दोन लहान अणू निघतात, तसेच दोन किंवा तीन न्यूट्रॉन बाहेर पडतात आणि प्रचंड प्रमाणात ऊर्जेचे विमोचन होते. हे नवे अणू  किरणोत्सारी द्रव्यांचे असतात.  अल्फा, बीटा व गॅमा रे हे किरणोत्सर्गाचे तीन मुख्य प्रकार आहेतच, पण या सर्वाहून न्यूट्रॉन्स अधिक घातक असतात. ते थेट अणुगर्भातच प्रवेश करतात आणि चांगल्या अणूला उद्दीप्त (एक्साइट) करून त्याला किरणोत्सर्गी (रेडिओअॅक्टिव्ह) बनवतात. त्यानंतर तो अणू किरणोत्सर्ग करतच राहतो. अशा प्रकारे आण्विक विखंडनामधून सर्व प्रकारचे किरणोत्सार होतात.

आण्विक क्रियांमधून (न्यूक्लियर रिअॅक्शनमधून) होणा-या किरणोत्साराची कल्पना शास्त्रज्ञांना असल्यामुळे त्यापासून कोणाला इजा पोहोचू नये याची विशेष काळजी अगदी पहिल्या प्रायोगिक रिअॅक्टरपासून घेतली जात आली आहे. ती कशा प्रकारची असते हे पाहण्याआधी किरणोत्साराबद्दल थोडी माहिती घ्यायला हवी. निरनिराळ्या मूलद्रव्यांपासून होत असणारे किरणोत्सार एकसारखे नसतात. अल्फा, बीटा व गॅमा रे हे तीन प्रकारचे किरण आणि न्यूट्रॉन्स या चार मुख्य प्रकारांमध्ये पुन्हा असंख्य उपप्रकार असतात.



अल्फा रेमध्ये मोठी शक्ती असली तरी त्यांची भेदकता (पेनेट्रेशन) अगदी कमी असते. ते साध्या कागदाच्यासुध्दा आरपार जात नाहीत. बीटा रे त्या मानाने जास्त भेदक असले तरी ते सुध्दा अॅल्युमिनियमच्या पातळ पत्र्या(फॉइल)सारख्या लहानशा संरक्षक कवचा(शील्डिंग)ने थांबवले जातात. अल्फा रे निर्माण करणारा पदार्थ पुठ्ठ्याच्या खोक्यात आणि बीटा रे करणारा पदार्थ पत्र्याच्या डब्यात बंद करून ठेवला तरी ते किरण त्यांच्या बाहेर येत नाहीत. त्यामुळे रिअॅक्टरमधील समस्थानिकांमधून निघालेले अल्फा आणि बीटा रे त्याच्या आतच राहतात. गॅमा रे मात्र अत्यंत भेदक असतात. क्ष किरण आपली त्वचा व मांसपेशींना भेदून आरपार जातात पण हाडांमधून जाऊ शकत नाहीत, गॅमा रे त्यांच्यासुध्दा आरपार जातात. लोह, शिसे यासारख्या जड पदार्थांचे जाड कवच किंवा काँक्रीटच्या जाड भिंतीच त्यांची तीव्रता कमी करू शकतात. न्यूट्रॉन्स तर शिशासारख्या जड पदार्थाला जुमानत नाहीत, पण पाण्यासारख्या तरल पदार्थाने शांत होतात. त्यांना थोपवण्याचे काम काँक्रीटच्या जाड भिंतीच करतात.

न्यूट्रॉन्सचे उत्सर्जन फक्त युरेनियमच्या अणूंचे विघटन चालले असतांनाच होते. ते थांबले की काही सेकंदानंतर न्यूट्रॉन्सचा मागमूससुध्दा शिल्लक रहात नाही. पण रिअॅक्टर चालत असतांना त्यामधून निघणा-या न्यूट्रॉन्सना थोपवून धरून त्यांचे पूर्ण शोषण करण्यासाठी रिअॅक्टरच्या सर्व बाजूने खूप जाड भिंती बांधून भरभक्कम सुरक्षा कवचाची (शील्डिंगची) व्यवस्था केली जाते, तसेच रिअॅक्टर चालत असतांना कोणीही त्याच्या आसपास फिरकू शकत नाही.  रिअॅक्टर पात्रा(व्हेसल)च्या आजूबाजूचे सर्व भरभक्कम कप्पे (व्हॉल्ट्स) सीलबंद करून त्यांना कुलूप लावल्याखेरीज रिअॅक्टरमध्ये विखंडनाची साखळी क्रिया सुरूच होणार नाही असा पक्का बंदोबस्त (फूलप्रूफ इंटरलॉक्स) केलेला असतो. ती क्रिया चालत असतांना ती कुलुपे उघडून कोणीही आत जाऊ शकणार नाही याची इंटरलॉकद्वारा संपूर्ण काळजी घेतली जाते. रिअॅक्टरच्या कार्यात कसलाही बिघाड होण्याची नुसती शंका आली तरी साखळी क्रिया आपोआप ताबडतोब थांबवण्याच्या अनेक सुरक्षा प्रणाली (सेफ्टी सिस्टिम्स) प्रत्येक रिअॅक्टरमध्ये बसवलेल्या असतात. त्या सगळ्या कार्यान्वित न झाल्याची घटना आजतागायत घडलेली नाही आणि तसे घडण्याची शक्यता शून्याएवढीच आहे. अमेरिकेमधील थ्री माइल आयलंड आणि या वर्षीची फुकुशिमा या दोन्ही मोठ्या अपघातांमध्ये रिअॅक्टरमधील विघटनाची साखळी प्रक्रिया (चेन रिअॅक्शन) त्यांच्या नियंत्रण प्रणालीं(कंट्रोल सिस्टिम्स)कडून आपोआप बंद झालीच होती. सोव्हिएट युनियममधील चेर्नोबिलचा अपघात तेथील रिअॅक्टरमधील चेन रिअॅक्शन थांबवल्यानंतर घडला होता. त्यामुळे आतापर्यंत फक्त हिरोशिमा आणि नागासाकी या ठिकाणीच न्यूट्रॉन्सचा झोत माणसांना सहन करावा लागला आहे. अणूबाँबच्या चाचण्या घेतल्या जात असतांना त्यातून क्षणभरासाठी न्यूट्रॉन्सचा किरणोत्सार होतो, पण अशा चाचण्या निर्जन प्रदेशातच घेतल्या जातात. भविष्यकाळातील युध्दांमध्ये अण्वस्त्रांचा उपयोग होण्याची शक्यता मात्र आहे आणि तो झाला तर त्यात किरणोत्सारही होणार.

न्यूट्रॉन सोडून इतर तीन प्रकारचा किरणोत्सार त्या किरणोत्सारी (रेडिओअॅक्टिव्ह) समस्थानिका(आयसोटोप)च्या जन्माबरोबर सुरू होतो आणि तो कोणत्याही उपायाने थांबवता येणे अशक्य असते. मात्र त्याची तीव्रता आपोआपच कमी होत जाते. एका उंच व मोठ्या टाकीत पाणी भरून ठेवले आणि त्याच्या तळाशी असलेला नळ उघडला तर सुरुवातीला त्यातून अतीशय जोराने पाणी बाहेर येते. टाकीमधील पाण्याची पातळी कमी होत जाते तसतसा नळातून बाहेर पडणा-या पाण्याचा जोर कमी होत जातो. टाकीमधले पाणी तिच्या तळाशी गेल्यावर नळातूनसुध्दा पाण्याची बारीक धार येते आणि अखेर ती थांबते. हा नळ पूर्णपणे उघडून ठेवला तर पाणी जोरात येते आणि टाकी लवकर रिकामी होते, पण तो नळ बंद करून ठेवला आणि त्यानंतरही तो जरासा गळत असला तर ती टाकी हळूहळू रिकामी होते आणि तिच्यामधील पाण्याची गळती दीर्घ काळापर्यंत चालत राहते.

किरणोत्साराचेसुध्दा असेच आहे. तो करणारे समस्थानिक जन्माला येते तेंव्हा त्याच्या अणूगर्भात आवश्यकतेहून जास्तीची ऊर्जा ठासून भरलेली असते. किरणांच्या उत्सर्जनामधून ती कमी कमी होत जाते. पण जसजशी ती जादा ऊर्जा कमी होईल त्यानुसार तिच्या उत्सर्जनाचा वेग कमी होतो. एका क्षणी त्या उत्सर्जनाची जेवढी तीव्रता असते ती ठराविक कालावधीनंतर तिच्या अर्धी होते. या कालावधीला अर्धायु (हाफ लाइफ) म्हणतात. एकाद्या प्रकारच्या किरणांच्या उत्सर्जनाचे अर्धायु एक दिवस एवढे असेल, तर त्याची तीव्रता उद्या निम्मी, परवा पाव, तेरवा एक अष्टमांश अशा रीतीने कमी होत जाते. ज्या समस्थानिकांमधून अत्यंत तीव्र गतीने किरणोत्सार होतो त्यांचे अर्धायु कमी असते. काही बाबतीत ते काही मिनिटे एवढेच असते आणि एक दोन दिवसात त्याची तीव्रता नगण्य होऊन जाते. याच्या उलट काही समस्थानिकांचे अर्धायु लक्षावधी वर्षे असते. युरेनियम व थोरियम हे नैसर्गिक किरणोत्सारी पदार्थ कोट्यावधी वर्षांपासून उत्सर्जन करत आले आहेत. पण त्याची तीव्रता अत्यंत कमी असते.
नैसर्गिक युरेनियम हेच मुळात क्षीण किरणोत्सारी असते. त्यातून बाहेर पडणारे अल्फा किरण आपल्या अंगावरील कपड्यांनासुध्दा भेदू शकत नाहीत, त्वचेला तर नाहीतच.  "भारतातल्या युरेनियम खाणींच्या आसपासचे लोक लुळेपांगळे होत आहेत हो!" अशी खोडसाळ बातमी एकाद्या परदेशातल्या वर्तमानपत्राने दिली तर त्यामुळे आपल्याला भेदरून जाण्याचे काडीमात्र कारण नाही. अतीशय वेगाने प्रवास करणारे अत्यंत सूक्ष्म असे गॅमा रे एका बाजूने जसे शरीरात घुसले तसेच दुस-या बाजूने बाहेर पडले तर कदाचित त्याने फारसा काही अपाय होणार नाही. पण ते वाटेत कित्येक अणूंना धडक देऊन त्यांचे मूलकीकरण (आयोनायझेशन) करतात. त्यामुळे काही पेशी मरतात तर काही बदलतात, यामुळे घोटाळा होऊ शकतो. अणुविद्युत केंद्राच्या कोणत्या भागात कोणत्या प्रकारची किरणोत्सर्गी समस्थानिके केवढ्या प्रमाणात तयार होतात आणि साठत जातात याबद्दल आता भरपूर माहिती आणि अनुभव गाठीशी असल्यामुळे त्यांच्या सभोवती पुरेसे संरक्षक कवच उभारले जाते. त्या ठिकाणी काम करणा-या लोकांना चांगले प्रशिक्षण दिले जाते. किरणोत्सर्गापासून स्वतःला सुरक्षित ठेवण्याचे तीन मुख्य नियम आहेत. ज्या भागात असे किरण येतात त्या भागात कमीत कमी वेळ राहणे, किरणोत्साराच्या स्त्रोतापासून जास्तीत जास्त दूर जाणे आणि पुरेशा कवचाचा उपयोग करणे. यांच्या आधारे प्रत्येक कामाचे तरशीलवार नियोजन करून त्याची रंगीत तालीम (रिहर्सल) घेतली जाते आणि त्यानुसार ते केले जाते.

अणुविद्युतकेंद्रामध्ये ठिकठिकाणी, तसेच त्याच्या परिसरात, शिवाय पाच, दहा, पंधरा, वीस किलोमीटर दूर असलेल्या ठिकाणी किरणोत्सार मोजणारी उपकरणे बसवलेली असतात. त्यामधून सतत मिळत असलेल्या माहितीची छाननी केली जात असते आणि कोठेही अनपेक्षित वाढ दिसली तर त्यावर उपाययोजना केली जाते. वाढ नसली तरी या वर्षी जेवढे प्रमाण दिसत आहे त्यापेक्षा ते पुढील वर्षी कसे कमी करायचे यावर विचार करून उपकरणे आणि कार्यपध्दती यामध्ये सुधारणा केल्या जात असतात. त्यामुळे या केंद्रामधून प्रत्यक्ष होणारा किरणोत्सार अत्यंत अल्प असतो. पृथ्वीवरील अनेक जागी नैसर्गिक किरणोत्साराचे जेवढे प्रमाण असते तेवढेसुध्दा इतर ठिकाणच्या अणुविद्युतकेंद्रांच्या प्रवेशद्वाराजवळ नसते.

अनेक राष्ट्रीय तसेच आंतरराष्ट्रीय नियामक संस्था या किरणोत्सारावर बारकाईने नजर ठेऊन असतात. याबद्दलची माहिती वेळोवेळी अहवालांमधून प्रसिध्द केली जाते. त्यामुळे "अणुशक्तीकेंद्रांमधून सतत मोठ्या प्रमाणात किरणोत्सार होत राहतो" असा अपप्रचार कोणी करत असेल तर तो धादांत खोटा आहे हे लक्षात घेतले पाहिजे.

. . . . . . .  . . . . . . . . . . . .  (क्रमशः)

No comments: