రేడియేషన్ అంటే ఏమిటి?

శక్తి మూడు విధాలుగా వ్యాప్తి చెందుతుంది. ఒక లోహపు కడ్డీని మంటలో పెట్టినప్పుడు కడ్డీ గుండా వేడి ప్రవహించే పద్ధతిని సంవాహనం (conduction) అంటారు. కదిలే గాలితో వేడి కొట్టుకువచ్చే పద్ధతి స్థితిభ్రంశ వ్యాప్తి (convection); వేసవి కాలంలో వేడి గాడ్పు ఒక ఉదాహరణ. గాలి వీచని చోట మంటకి దూరంలో కూర్చున్నప్పుడు మనకి తగిలే వేడి, వెలుతురు వికిరణం లేదా వికీర్ణం (radiation) అనే ప్రక్రియకి ఉదాహరణ. సూర్యుడు ఇచ్చే వేడి, వెలుగు మనకి వికిరణం ద్వారానే వస్తున్నాయి.

కొంచెం సాంకేతిక పరిభాషలో చెప్పాలంటే: రేణువుల రూపంలో కాని, కిరణాల రూపంలో కాని, కెరటాల రూపంలో కాని, ఒక మాధ్యమం అవసరం లేకుండా శక్తి ప్రసరించి ప్రయాణం చేసే పద్ధతి రేడియేషన్‌కి ఉదాహరణ.

రేడియేషన్ అనేది కంటికి కనిపించే వెలుగు (దృశ్యకాంతి) రూపంలో ఉండవచ్చు, కంటికి కనిపించని వేడి రూపంలో ఉండవచ్చు, కంటికి కనిపించని ఆల్ఫా రేణువులలా ఉండొచ్చు. నిజానికి కంటికి కనిపించే వెలుగుతో పోల్చి చూస్తే కంటికి కనిపించని రేడియేషన్ కొన్ని కోట్ల రెట్లు ఎక్కువ. కంటికి కనిపించే రేడియేషన్‌ని కాంతి అనీ వెలుగు అనీ అంటాం. ఈ శక్తి వేడి రూపంలో ఉంటే ఈ ప్రవాహం హీట్ రేడియేషన్ (heat radiation), లేదా ‘ఉష్ణ వికీర్ణం’. ఈ ప్రవహించేది కాంతి అయితే అది ‘కాంతి వికీర్ణం’ (light radiation) లేదా ‘దృశ్య వికీర్ణం’ (visible radiation). ఈ ప్రవహించేది సూక్ష్మతరంగాలు అయితే ఇది ‘సూక్ష్మతరంగ వికీర్ణం’ (microwave radiation).

విశ్వమంతా శక్తి మయం కనుక ఈ విశ్వంలో రేడియేషన్ లేని స్థలం అనే ప్రసక్తి లేదు. అది సర్వవ్యాప్తం. ఈ దృశ్యాదృశ్య శక్తి స్వరూపాలన్నిటికి రేడియేషన్ అన్న పేరు ఎందుకు పెట్టేరు?

తెలుగులో రేడియేషన్

ఒక కేద్రం నుండి రేడియల్ (radial) దిశలలో ప్రవహిస్తుంది కనుక దీనిని రేడియేషన్ అన్నారు. కేంద్రం నుండి పరిధికి గీసిన ఏ గీతనయినా సరే ఇంగ్లీషులో రేడియస్ (radius) అంటారు. ఈ నామవాచకం నుండి వచ్చిన విశేషణమే రేడియల్. కనుక ఒక కేంద్రం నుండి అన్ని దిశల వైపు ప్రయాణించేది రేడియేషన్.

తెలుగులో రేడియస్‌ని వ్యాసార్ధం అంటాం. కాని ఈ మాట పైన చెప్పిన విధంగా రకరకాలుగా మలచటానికి లొంగదు. వ్యాసం (diameter) అనే మాట కొంచెం లొంగుతుంది. వ్యాప్తి చెందేది వ్యాసం కనుక, అన్ని దిశలలోకీ కిరణాలులా వ్యాప్తి చెందే ఈ రేడియేషన్ అన్న మాటని తెలుగులో వ్యాకిరణం (వ్యాప్తిచెందే + కిరణం) అనొచ్చు. మనకి సంస్కృతంలో వి- అనే ఉపసర్గ మిక్కిలి అనే అర్థాన్ని సూచిస్తుంది: జయం అంటే గెలుపు, విజయం అంటే గొప్ప గెలుపు. చలనం అంటే కదలిక, విచలనం అంటే మిక్కిలి కదలిక. జ్ఞానం అంటే బ్రహ్మజ్ఞానం, విజ్ఞానం అంటే మరొక రకమయిన బ్రహ్మజ్ఞానం – సైన్సు. ఇదే ధోరణిలో వికిరణం అంటే మిక్కిలి వ్యాప్తి చెందేది – రేడియేషన్. వికీర్ణం అంటే అన్ని పక్కలకి వెదజల్లబడినది అని అర్థం. కనుక మనం రేడియేషన్‌ని వికీర్ణం (లేదా, వికిరణం) అందాం.

రేడియోఏక్టివ్ అంటే ఏమిటి?

ఇప్పుడు ‘రేడియోఏక్టివ్’ అన్న మాటకి అర్థం ఏమిటో చూద్దాం. ముందుగా మనం వార్తలు వినే రేడియోకి మనం ఇక్కడ మాట్లాడుతూన్న రేడియోఏక్టివిటీకి మధ్య ఏదో బాదరాయణ సంబంధం పీకితే పీకొచ్చునేమో కాని, దగ్గర సంబంధం లేదు అని గమనించండి. ఎవ్వరో, ఎక్కడో పేర్లు పెట్టడంలో పరాకు చిత్తగించేరు.

కొన్ని అణువులు (atoms), ప్రత్యేకించి వాటి అణుకేంద్రకంలో అస్థిర నిశ్చలత ఉన్నవి, (ఉదాహరణకి రేడియం వంటి మూలకం యొక్క అణువులు), అకస్మాత్తుగా, బాహ్యశక్తుల ప్రోద్బలం లేకుండా, వికీర్ణాన్ని విడుదల చేస్తాయి. ఇలా విడుదల చెయ్యబడ్డ వికీర్ణంలో సర్వసాధారణంగా ఆల్ఫా రేణువులు, ఎలక్ట్రానులు, అణుకేంద్రకంలో ఉండే నూట్రానుల వంటి పరమాణువులు, గామా కిరణాలు వంటివి ఉంటాయి. ఈ జాతి పదార్థాలని ‘వికీర్ణతలో చలాకీతనం చూపించేవి’ అని అంటారు. ‘మా వాడు ఆటల్లో చాలా చలాకీ’ అని మనం అంటే అర్థం ఏమిటి? మనం వెనక నుండి తొయ్యకుండా, తనంత తానుగా, ఆటలలో ఆసక్తి చూపేవాడని అర్థం కదా! అదే విధంగా ‘వికీర్ణతలో చలాకీతనం’ అంటే ఏమిటి? బాహ్యశక్తుల ప్రమేయం లేకుండా, కొన్ని అణువులు వాటంతట అవి విచ్ఛిన్నం అయిపోయి, ఆ విచ్ఛిత్తిలో కొన్ని అణుశకలాలు బయటపడి అన్ని దిశలలోకీ వ్యాప్తి చెందటం. ఈ రకం లక్షణం ఉన్న పదార్థాలని రేడియోఏక్టివ్ (radioactive) అనాలని మరీ క్యూరీ (Marie Curie) ఆమె పిఎచ్. డి. సిద్ధాంత గ్రంథంలో ప్రతిపాదించారు. అంటే, ‘రేడియం అనే మూలకంలా వికీర్ణం చెయ్యడంలో చలాకీతనం (లేదా ఉత్తేజం) చూపించే పదార్థాలు’ అని అర్థం. దీనికి తెలుగు సేత ‘వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థం.’ మన నిఘంటువులలో దీనిని ‘రేడియోధార్మిక పదార్థం’ అని తెలిగించేరు. ఇక్కడ రేడియోధర్మం అంటే రేడియేషన్‌ని విడుదల చేసే ధర్మం, అంటే, వికీర్ణాన్ని విడుదల చేసే గుణం అని అర్థం. కనుక, రేడియోధార్మిక పదార్థం అన్నా వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థం అన్నా వికీర్ణతలో చలాకీతనం చూపించే పదార్థం అని అర్థం.

రేడియేషన్, రేడియోఏక్టివ్ వంటి మాటలు విన్నప్పుడు మనకి అణు బాంబులు, అణు విద్యుత్ కేంద్రాలలో ప్రమాదాలు, కేన్సరు వ్యాధి, మొదలైన భయంకరమైన విషయాలు మనస్సులో మెదులుతాయి. కాని పైన ఇచ్చిన వివరణ చదివిన తరువాత ఈ రెండూ ప్రకృతిలో సహజ సిద్ధమైన ప్రక్రియలే కాని ప్రత్యేకించి మానవుడు సృష్టించిన ప్రమాదాలు కావని తెలుస్తూనే ఉంది కదా. ఏదైన శృతి మించినా, మితి మీరినా ప్రమాదమే. మితి మీరితే అన్ని రకాల వికీర్ణాలూ ప్రమాదమే. భోగి మంటకి మరీ దగ్గరగా వెళితే ఒళ్ళు కాలదూ?

రేడియోఏక్టివ్, విద్యుదయస్కాంత వికీర్ణాల మధ్య తేడా

రేడియం, యురేనియం వంటి పదార్థాల నుండి వెలువడే వికీర్ణానికీ సెల్ ఫోనులు, మైక్రోవేవ్ ఓవెనుల వంటి ఉపకరణాల నుండి వెలువడే వికీర్ణానికి మధ్య తేడా ఉందా?

రేడియం, యురేనియం వంటి రేడియోధార్మిక పదార్థాల నుండి వెలువడే వికీర్ణంలో ముఖ్యంగా ఉండేవి ఎలక్ట్రాన్, న్యూట్రాన్ వంటి రేణువులు, ఆల్ఫా, బీటా, గామా కిరణాలు, వగైరా. ఆల్ఫా కిరణాలు అంటే రవిజని (Helium) అణువు చుట్టు ప్రదక్షిణం చేసే ఎలక్ట్రానులని పీకేయ్యగా మిగిలిన అయానులు. ఆల్ఫా కిరణాలు చాల నీరసమైనవి; వాటిని ఒక కాగితంతో ఆపు చెయ్యవచ్చు. బీటా కిరణాలు అంటే వికీర్ణ ఉత్తేజిత (రేడియోఏక్టివ్) పదార్థాలు విచ్ఛిన్నం అయినప్పుడు బయటకి జోరుగా వచ్చే శక్తిమంతమైన ఎలక్ట్రానులు. బీటా కిరణాల్ని ఆపడానికి ఒక పల్చటి ప్లేస్టిక్ పలక చాలు. సెల్ ఫోనులు, మైక్రోవేవ్ ఓవెనుల వంటి ఉపకరణాల నుండి వెలువడేవి విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు (electro-magnetic waves). వీటి శక్తి మధ్యస్థంగా ఉంటుంది. ఈ శక్తితో అణువులో ఉన్న ఎలక్ట్రానులని ప్రోద్ధుతించలేము అనగా, ఇంగ్లీషులో ionize చేయలేము. గామా కిరణాలని ఆపడానికి మందమైన కాంక్రీటు గోడ కావాల్సి ఉంటుంది. ఇవి తాకితే శరీరం కాలుతుంది. ఇది ప్రోద్ధుత వికీర్ణం (ionizing radiation). వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థాలనుండి వెలువడేది శక్తిమంతమైన ప్రోద్ధుత వికీర్ణం అయితే దాని యెడల మనం తగు జాగ్రత్తలు తీసుకోవాలి.

వికీర్ణ ఉత్తేజితాల అర్ధాయుష్షు

నిజానికి మన చుట్టూ ఉన్న వాతావరణం అంతా వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థంతో నిండి ఉంది అని చెబితే నమ్మగలరా? మన వాతావరణానికి ఈ వికీర్ణ ఉత్తేజితం (radioactivity) ఎక్కడినుండి వచ్చింది? రోదసి లోతుల్లోంచి వచ్చే అతి శక్తిమంతమైన కాస్మిక్ కిరణాలు మన వాతావరణంలోని నత్రజని అణువులని ఢీకొన్నప్పుడు వాటిల్లో కొన్ని రూపాంతరం చెంది ‘కార్బన్-14’గా మారతాయి. ఈ కార్బన్-14 (¹⁴C) సహజంగా వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థం. దీనిని ఇంగ్లీషులో ‘రేడియోకార్బన్’ అని కూడ అంటారు. మనం ఉత్తేజితకర్బనం అని కాని వికీర్ణకర్బనం అని కాని అందాం. మామూలు కర్బనానికి (¹²C), వికీర్ణ కర్బనానికీ (¹⁴C) మధ్య లక్షణాలలో కొన్ని పోలికలు, కొన్ని తేడాలు ఉన్నాయి. అయినప్పటికీ వీటిని రెండింటిని ఆవర్తన పట్టికలో (Periodic Table) ఒకే గదిలో పెడతారు కాబట్టి వీటిని ఏకస్థానులు (isotopes) అంటారు. వికీర్ణకర్బనాన్ని వికీర్ణ ఏకస్థాని (radio isotope) అంటారు.

మన వాతావరణంలో బొగ్గుపులుసు వాయువు (కార్బన్ డై ఆక్సైడ్) కూడ ఉంటుంది కదా. ఈ కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ బణువు (molecule) తయారయినప్పుడు అందులోకి వికీర్ణ ఏకస్థాని కార్బన్-14 ప్రవేశించే సావకాశం బహు కొద్దిగా ఉంది. ఒక ట్రిలియను (1,000,000,000,000) కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ బణువులని పరీక్షించి చూస్తే వాటిల్లో ఒక బణువులో ఈ కార్బన్-14 అణువు ఉండే సావకాశం ఉంది. అంటే ఉత్తేజిత కర్బనం గాలి ఎక్కడ ఉంటే అక్కడ అతి కొద్ది మోతాదులో ఉంటుందన్న మాటే కదా?

భూమి మీద ఉన్న వృక్షసామ్రాజ్యం అంతా కిరణజన్య సంయోగక్రియ కొరకు వాతావరణంలో ఉన్న కార్బన్ డై ఆక్సైడ్‌ని పీల్చుకుంటాయని చిన్నప్పుడే చదువుకున్నాం కదా. ఈ ప్రక్రియలో చెట్లు కాసింత ఉత్తేజిత కర్బనాన్ని కూడ పీల్చుకుంటాయి. కనుక చెట్లన్నీ వికీర్ణ ఉత్తేజితాలే! ఆ చెట్లని మేసిన జంతువులు కూడ వికీర్ణ ఉత్తేజితాలే! ఆ చెట్లని కాని, జంతువులని కాని తిన్న మానవులూ వికీర్ణ ఉత్తేజితానికి నిత్యం గురి అవుతూనే ఉంటున్నారు. దీనిని మనం నేపథ్య వికీర్ణం (background radiation) అనొచ్చు.

చెట్లు, జంతువులు, మనుష్యులు మరణించినప్పుడు, గాలి పీల్చటం ఆపేస్తాయి కనుక, ఈ వికీర్ణ ఉత్తేజితం వాటి జీవకణాలలో పేరుకొనటం మాని, ఆప్పటినుండి నశించటం మొదలుపెడుతుంది. కాలచక్రం 5,700 సంవత్సరాలు తిరిగేటప్పటికి ఈ వికీర్ణ ఉత్తేజితంలో సగం భాగం నశిస్తుంది. (ఇది వికీర్ణ ఉత్తేజిత కర్బనం-14 లక్షణం.) ఈ 5,700 సంవత్సరాల కాలాన్ని కర్బనం-14 యొక్క అర్ధాయుష్షు (half-life) అంటారు. ఒక చెట్టు అవశేషాలలో కాని, ఒక జంతువు యొక్క అవశేషాలలో కాని కర్బనం-14కి సంబంధించిన వికీర్ణ ఉత్తేజితం ఇంకా ఎంత మిగిలి ఉందో తెలిస్తే ఆ చెట్టు/జంతువు ఎన్నాళ్ళ క్రితం చచ్చిపోయిందో లెక్క కట్టి చెప్పొచ్చు (బొమ్మ చూడండి). ఉదాహరణకి కర్బనం-14లో ఉన్న వికీర్ణ ఉత్తేజితం పరిపూర్ణంగా నశించిపోవటానికి 50 అర్ధాయుష్షుల కాలం పడుతుంది. అంటే, ఒక ప్రాణి చచ్చిపోయిన తరువాత ఆ ప్రాణి అవశేషాలలో 50 x 5,700 = 2,85,000 సంవత్సరాల పాటు (ఉరమరగా, 3 లక్షల సంవత్సరాల పాటు) ఈ వికీర్ణ ఉత్తేజితం ఉంటుంది.

ఏనుగు ఆకారంలో ఉన్న జంతువు అవశేషాలలో 12% వికీర్ణ ఉత్తేజితం కనిపిస్తే అది ఉరమరగా 17,000 సంవత్సరాల క్రితం ఈ భూమి మీద బతికిందని నిర్ధారిస్తారు.

ఈ కథనం ప్రకారం వికీర్ణం (radiation) అనేది ప్రాణాంతకమైన ప్రమాదాన్ని తీసుకొచ్చే ‘అమ్మవారు’ కాదని తెలుస్తున్నాది కదా! మనం అంతా బహుకొద్ది మోతాదులలో అసంకల్పంగా వికీర్ణం ప్రసారం చేస్తూనే ఉన్నాం! (మన ఎముకలలో ఉండే అనిశ్చల పొటాసియం కారణంగా.) మన వంటగదులలో నల్లసేనపురాయితో (Granite) చేసిన తీనెలు కాని ఉంటే అవి కూడా కాసింత వికీర్ణాన్ని ప్రసారం చేస్తూనే ఉంటాయి. మీ ఇంట్లో కాని పొగ పత్తాసులు (smoke detectors) కాని ఉంటే వాటిల్లో ఉండే ఇసుమంత అమెరీసియం (Americium) మూలకం కూడా వికీర్ణం విడుదల చేసేదే! (దానిని నోట్లో పెట్టుకోకుండా ఉన్నంతసేపు ప్రమాదం లేదు.) దంత వైద్యుడి దగ్గరకి వెళ్ళినప్పుడు అక్కడ వారు పళ్ళకి తీసే ఎక్స్-రే ఫోటోల వల్ల కూడా వికీర్ణం ధాటికి గురవుతూనే ఉంటాం. ఇవన్నీ మనకి తీరని అపకారం చెయ్యటం లేదు కదా!

వికీర్ణం యొక్క ప్రభావం – ఏ రకం వికీర్ణం? ఎంత సేపు దాని స్పర్శకి గురి అయేము? దాని ఉధృతి ఎంత? వగైరా అంశాల మీద ఆధారపడి ఉంటుంది తప్ప అన్ని రకాల వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థాలు, అన్ని వేళలలోను అపకారం చెయ్యవు. ఇప్పుడు కొన్ని ప్రత్యేకమైన సందర్భాలని పరిశీలిద్దాం.

అణు బాంబులలో పుట్టే వికీర్ణ ఉత్తేజితం

– జపాన్ లోని హిరోషిమ నగరం మీద 1945 లో అణు బాంబు పడిందని మనందరికీ తెలుసు. అప్పుడు ఉరమరగా 75,000మంది ప్రాణాలు పోగొట్టుకున్నారని ఒక అంచనా ఉంది. ఇహ ఆ నగరం ఒక శతాబ్దం పాటు వాసయోగ్యంగా ఉండదని అప్పుడు భయపడ్డారు. ఇప్పుడు, అనగా 75 ఏళ్ళ తరువాత, ఆ నగరం జనాభా మూడింతలు పెరిగింది!

– ఏప్రిల్ 26, 1986లో ఉక్రెయిన్ లోని చెర్నోబిల్ దగ్గర అణుశక్తితో నడిచే విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రం వద్ద పెద్ద ప్రమాదం జరిగింది. వికీర్ణపు ప్రభావం వల్ల ఆ పరిసర ప్రాంతాలు ఇంకా వాసయోగ్యం కాలేదు.

– మార్చి 11, 2011న జపానులోని ఫుకుషిమ దగ్గర అణుశక్తితో నడిచే విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రం భూకంపం వల్ల పుట్టుకొచ్చిన సునామీ కారణంగా బాగా దెబ్బతింది.

ఈ సంఘటనల మధ్య తేడాలు ఏమిటి? వీటి వల్ల మనం నేర్చుకోవలసిన పాఠాలు ఏమిటి? ఈ సమస్య అర్థం కావాలంటే వికీర్ణం యొక్క లక్షణాలు సమగ్రంగా అర్థం అవాలి.

భూమి యొక్క ఖనిజపు పొరలలో సహజసిద్ధంగా దొరికే యురేనియం-238 యొక్క అర్ధాయుష్షు 4.5 బిలియను సంవత్సరాలు. ఇంత సుదీర్ఘమైన అర్ధాయుష్షు యొక్క పర్యవసానం ఏమిటిట? యురేనియం-238లో నిక్షిప్తంగా ఉన్న శక్తి అంతా వికీర్ణం ద్వారా బయటపడడానికి 13.5 బిలియను సంవత్సరాల కాలం కంటె ఎక్కువ సేపు పడుతుంది. (If we have a ton of Uranium 238, in 2.25 billion years about 750 Kg would remain undecayed, at 4.5 billion years 500 Kg will remain, at 9 billion years 250 Kg will remain, at 13.7 billion years 125 Kg, and so on. The age of the universe is estimated at 13.7 billion years.) కనుక యురేనియం-238 విడుదల చేసే వికీర్ణం వల్ల హాని కలగడానికి వీలు లేదు! నిజానికి యురేనియం-238 విడుదల చేసే వికీర్ణం అంతా, దరిదాపుగా, శక్తివిహీనమైన ఆల్ఫా రేణువుల రూపంలో ఉంటుంది; దానిని పలచటి కాగితంతో ఆపు చేసెయ్యవచ్చు కనుక అది మన శరీరపు చర్మం యొక్క బయటి పొరని దాటి లోనికి దూసుకుని పోలేదు. కాని ఎక్కువ స్థిరత్వంతో ఉన్న యురేనియం-238 బాంబులు తయారీకి పనికిరాదు; దానికి స్థిరత్వం తక్కువ ఉన్న యురేనియం-235 కావాలి. ఈ యురేనియం-235 అర్ధాయుష్షు కేవలం 700 మిలియను సంవత్సరాలు. అనగా యురేనియం-238 తో పోల్చితే యురేనియం-235 ఎక్కువ ఉధృతితో వికీర్ణాన్ని ప్రసారం చేస్తుంది. ఎంత ఎక్కువ? ఉరమరగా 6.5 రెట్లు ఎక్కువ. (అనగా, U-235 తనలో ఉన్న శక్తిని 6.5 రెట్లు ఎక్కువ జోరుగా ఖర్చు పెడుతుంది!) అయినా సరే ఒక రూపాయి కాసంత U-235ని రబ్బరు తొడుగులు వేసుకున్న చేతితో పట్టుకుంటే ఏ ప్రమాదమూ ఉండదు; దాని నుండి వచ్చే ధూళిని పీల్చకుండా ఉన్నంతసేపూ!

అనగా ఏమిటన్నమాట? U-238 రసాయనికంగా విషపదార్థమే కాని, వికీర్ణపరంగా హానికరం కాదు. U-235 ఎక్కువ శక్తిమంతమైన వికీర్ణాన్ని విడుదల చేసినప్పటికీ దానిని తినకుండా, పీల్చకుండా ఉన్నంతసేపు పెద్దగా హాని చెయ్యదు.

మరయితే U-235 అంటే భయమెందుకు? U-235 రూపాయి కాసంత చిన్నగా ఉన్నంతసేపూ భయపడనక్కరలేదు. అదే కొబ్బరి బోండాం అంత ఒకే చోట ఉంటే ప్రమాదం, పెను ప్రమాదం! ఒక్క రౌడీ వెధవ పెద్దగా హాని చెయ్యలేడు. అదే పెద్ద రౌడీ మూక ఒకచోట చేరితే దొమ్మీ జరగొచ్చు కదా. అలాగే ఎక్కువ U-235 ఒకే చోట ఉంటే, పరిస్థితులు అనుకూలిస్తే, ఒకొక్క అణువు విడుదల చేసే వికీర్ణం ‘అలా గాలిలోకి పోకుండా’ పక్కనున్న అణువులని రెచ్చగొట్టి వాటి చేత కూడా వికీర్ణాన్ని విడుదల చేసేటట్లు రెచ్చగొడితే పెద్ద పెట్టున శక్తి ఎంతో త్వరగా విడుదల అవుతుంది. అలా ఉత్పన్నమయే శక్తికి కళ్ళెం వేసి ఉపయోగించగలిగితే ఆ వేడితో నీళ్ళు మరిగించి, ఆ ఆవిరితో యంత్రాలని నడిపి, విద్యుత్తు పుట్టించవచ్చు. అలా నియంత్రించకపోతే? హిరోషిమలో పేలిన బాంబులా పేలిపోతుంది!

హిరోషిమ కథ

హిరోషిమ (Hiroshima) మీద పేలిన బాంబులో 64 కిలోలు (141 పౌనులు) సారవంతమైన యురేనియం-235 మూలకం ఉంది. ఇది నాసిరకం, మొదటి తరం బాంబు అవడం వల్ల ఈ బాంబులో ఉన్న యురేనియంలో కేవలం 1.5% (అనగా 0.96 కిలోలు లేదా 2.1 పౌనులు) మాత్రమే శక్తి రూపంలో విడుదల అయి 70,000 ప్రజల ప్రాణాలు తీసింది. మిగిలిన 63.04 కిలోలు (138.9 పౌనులు) ఏమయినట్లు? బాంబు పుట్టించిన వేడికి కరిగిపోయి, కావిరి (vapor) అయిపోయి, పుట్టగొడుగు ఆకారంలో ఉన్న మేఘంలో కలిసిపోయి, పసిఫిక్ సముద్రం ఉన్నంత మేరా ఆకాశంలో వ్యాపించింది. తరువాత వర్షం ద్వారా కింద పడి సముద్రంలో కలిసిపోయింది.

‘ఎంత పని జరిగింది! మన వాతావరణాన్ని, సముద్రాలని యురేనియంతో కలుషితం చేసేసేమే!’ అని విచారపడుతున్నారా?

పడనక్కరలేదు. మన సముద్రాలలో ఎన్నాళ్ళబట్టో యురేనియం ఉంది. ఎక్కడనుండి వచ్చింది? భూమి మీద ఉన్న రాళ్ళ నుండి! భూమిలో ఉన్న రాళ్ళల్లో ఉన్న ఖనిజాలని (యురేనియంతో సహా) నదులు మోసుకెళ్ళి సముద్రం పాలు చేస్తున్నాయి కదా! ప్రతి 20 ఘన కిలోమీటర్ల సముద్రజలంలో హిరోషిమ బాంబు కల్తీ చేసినంత యురేనియం ఉంది. సముద్రాలలో ఎంత నీరు ఉంది? ఉరమరగా 1.3 ఘన కిలోమీటర్లు నీరు ఉంది. కనుక హిరోషిమ బాంబు పేలక మునుపే సముద్రాలలో బాంబు విడుదల చేసిన యురేనియం కంటె 67,000,000 రెట్లు యురేనియం ఉంది! మరొక విధంగా చెబుతా. హిరోషిమ బాంబు వల్ల పర్యావరణం ఏమాత్రం యురేనియంతో కల్తీ అయిందిట? పెద్ద బండి సున్నా అంత!

మరి ఖర్చు అయిపోయిన 1.5% యురేనియం సంగతి? అది చాల మట్టుకి భయంకరమైన వికీర్ణ ఉత్తేజిత కలగూరగంపలా తయారయింది. (Much of it is transmuted into a cocktail of highly radioactive scary isotopes!) ఈ కలగూరగంపలో ఏమున్నాయో చూద్దాం. ఒక మూలకం యొక్క సమస్థానులు (isotopes) అన్నీ మెండలీయవ్ (Menedeleyev) నిర్మించిన మేడలో ఒకే గదిలో (స్థానంలో) సర్దుకుని ఉన్నప్పటికీ అవి అన్ని విధాలా సర్వసమానులు కావు. అణువిచ్ఛేదన కారణంగా పుట్టుకొచ్చిన సమస్థానులలో తక్కువ అర్ధాయుష్షు ఉన్నవి మనకి ఎక్కువ హాని చేస్తాయి. ఉదాహరణకి నియోబియం-95, సీజియం-145, బేరియం-140, ప్రత్యేకించి అయొడీన్-131 చాలా ప్రమాదకరమైనవి. ఎందుకంటే వాటి అర్ధాయుష్షు కేవలం కొద్ది రోజుల ప్రమాణంలో ఉంటుంది కనుక! అనగా, వాటిలో నిక్షిప్తమై ఉన్న శక్తి అంతా కొద్ది రోజులలో విడుదల అయిపోతుంది; యురేనియం-235లోలా శతాబ్దాల తరబడి తీసుకోదు. అంత శక్తి, అంత జోరుగా విడుదల అవటం వల్లనే అవి ప్రమాదకరం. ప్రత్యేకించి అయొడీన్-131 ఎక్కువ హాని చేస్తుంది. దీనికి కారణం మన గొంతుకలో ఉన్న కాకళగ్రంథి (థయిరాయిడ్) అయొడీన్‌ని సులభంగా పీల్చుకుని తనలో నిల్వ చేస్తుంది. అదే విధంగా స్ట్రోన్షియం–89 ఎముకలలో చేరి పేరుకుంటుంది. ఇక్కడ పేర్కొన్న ఉత్పన్నాలు భీకరాకారాలే – కాని, అవి బుద్బుదప్రాయాలు; ఇవి పుట్టిన కొద్దిసేపట్లోనే క్షీణించి, నశించిపోతాయి. రెండు వారాల్లో వాటి ఉధృతి తగ్గిపోతుంది; రెండు ఏళ్ళల్లో వాటి అవశేషాలు పూర్తిగా నశించిపోతాయి. కాని దీర్ఘకాలం మనుగడ సాగించగలిగే ఉత్పన్నాలు – ఉదా. స్ట్రోన్షియం-90, సీజియం–137 దీర్ఘకాలం (అనగా దరిదాపు 30 ఏళ్ళ పాటు) క్షీణించకుండా మన మధ్య ఉండి కేన్సరు వంటి రోగాలకి కారకులవుతాయి. కాలక్రమేణా ఇవి కూడ మన పర్యావరణం నుండి నిష్క్రమిస్తాయి.

ఫైన చెప్పిన ఉదంతం అంతా నిజమే అయితే అణ్వాయుధాలంటే ఎందుకీ భయం? అణుశక్తి కర్మాగారాలంటే ఎందుకీ నిరసన? ఇదంతా అపతంత్రకమా? ఉన్మాదమా? కాకపోతే తప్పుడు సమాచారపు ప్రచారమా?

రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో బాంబు దెబ్బ తిని శిథిలం అయిపోయిన హిరోషిమ ఇప్పుడు కళకళలాడుతూ ఉంది. నూనె వనరులు లేని జపాను ఇంత త్వరగా కోలుకోడానికి కారణం అణుశక్తి దన్నుగా నిలచిన విద్యుత్ ఉత్పత్తి కేంద్రాలు. సునామి వచ్చి ఫుకుషిమలో ఉన్న విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రం దెబ్బతిన్న తరువాత జపానుతోపాటు అణువిద్యుఛ్ఛక్తి ఆధారపడ్డ మిగిలిన ప్రపంచం బెదిరిన మాట వాస్తవమే!

ఫుకుషిమ కథ

ఫుకుషిమలో (Fukushima) ప్రమాదం ఎలా జరిగిందో, దానివల్ల ఎటువంటి నష్టం కలిగిందో చూద్దాం. ఎక్కడో సముద్రగర్భంలో భూకంపం వచ్చింది. ఆ ధాటికి అక్కడ భూమి గతక్కున దిగజారిపోయింది. భూమితోపాటు సముద్రంలోని నీరు ఆ అగాధంలోకి పడింది. దానితో సముద్రంలో పెద్ద కెరటం పుట్టింది. ఉవ్వెత్తున లేచిన కెరటం విమానం పరిగెట్టినంత జోరుతో పరుగు తీసి జపాను కోస్తా ప్రాంతాలమీద విరుచుకుపడింది. జనావాసాలు ములిగిపోయేయి. భారీగా ప్రాణనష్టం వచ్చింది. నిజంగా ఎంత నష్టం వచ్చిందో ఎవ్వరికీ తెలియదు. చాల మంది ఆ సునామీలో కొట్టుకుపోయారు. ఇంకా భారీగా ఆస్తి నష్టం వచ్చింది. ఇదంతా ప్రకృతి వైపరీత్యం తప్ప మానవుడు చేసిన తప్పు లేదు. ఈ సునామీని ప్రేరేపించిన భూకంపం చిన్నదేమీకాదు. ఈ భూకంపానికి జపాను కోస్తాలో ఉన్న ఫుకుషిమ అనే ఊళ్ళో ఉన్న అణు విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రం దెబ్బతింది. ఎలా అని అడగరేం?

భూకంపం తాకిడికి విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రంలోని కాంక్రీటు కట్టడాలు బాగానే తట్టుకున్నాయి. సునామీ తెచ్చిన ముంపు వల్ల కూడ కట్టడాలకి హాని జరగలేదు. అణు క్రియాకలశాన్ని (reactor) చల్లబరచటానికి వాడే నీటి తోడికలని (పంపులని) నడిపే యంత్రాంగానికి విద్యుత్ సరఫరా కావాలి కదా. ఆ సరఫరా చేసే వలయం దెబ్బతింది. ఈ వలయానికి వెనక దన్నుగా మరొకదానిని ఏర్పాటు చేసుకోవాలన్న ప్రాథమిక సూత్రం మరిచిపోయేరు. దానితో క్రియాకలశానికి శీతలోపచారాలు చేసే కార్యక్రమం కుంటుపడింది. దాంతో క్రియాకలశం వేడెక్కి, కరిగిపోయి, లోపల ఉన్న ఇంధనపు కడ్డీలు కరిగిపోయి వికీర్ణాన్ని బయటకి విడుదల చేసేయి. కొన్ని వందల టన్నుల నీరు (చల్లబరచటానికి వాడే నీరు) కల్తీ అయిపోయింది. దీనితో ఆ చుట్టుపట్ల 12మైళ్ళ దూరం దాకా ఉన్న జనావాసాలు ఖాళీ చెయ్యవలసి వచ్చింది. విపరీతమైన ధననష్టం వచ్చింది.

భూకంపంతోపాటు సునామీ రావటం అరుదైన విషయం. భూకంపం కంటె సునామీ ఎక్కువ హాని చేసింది. సునామీ వల్ల జరిగిన ప్రాణ నష్టంతో పోల్చి చూస్తే ఫుకుషిమ లోని అణు క్రియాకలశం వల్ల జరిగిన ప్రాణ నష్టం అత్యల్పం. కాని వార్తలలో పతాక శీర్షిక అధిరోహించినది ఈ అణుశక్తి కేంద్రంలో జరిగిన ప్రమాదం!

చెర్నోబిల్ కథ

ఆనాటి సోవియట్ యూనియన్ లోని ఉక్రెయిన్‌లో (Ukraine) ఉన్న అణుశక్తి విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రంలో ఏప్రిల్ 1986లో పెను ప్రమాదం జరిగింది. రాజకీయాలతో నిండిన వివరాలలోకి వెళ్ళకుండా ఈ ప్రమాదానికి కారణం ఆ కేంద్రం రూపకల్పనలో జరిగిన లోపాలు అని చెప్పి ఉరుకుంటాను. అన్ని పరికరాలు, వ్యవస్థలు సరిగ్గా పని చేస్తున్నాయో, లేదో చూడడానికి సాంకేతిక సిబ్బంది పరీక్షలు చేస్తున్న సందర్భంలో ఒక క్రియాకలశం గతి తప్పి, వేడెక్కిపోయి, పేలిపోయింది. అప్పుడు ఆ క్రియాకలశంలో వికీర్ణ ఉత్తేజితంతో పిటపిటలాడుతున్న ఇంధన ద్రవ్యాలు, అనుజనితాలు బయటకి వెదజల్లబడ్డాయి.

అనగా, దరిదాపు అణు బాంబు పేలినంత పని అయిందన్నమాట! పోలికలు చెప్పడం దుర్లభం కానీ హిరోషిమ, నగసకి నగరాల మీద పేలిన బాంబులు భూమట్టానికి కొన్ని వేల అడుగుల ఎత్తున గాలిలో, రూపకల్పన చేసినవారి ఆదేశాల మేరకి, ఒక క్రమ పద్ధతిలో పేలాయి. చెర్నోబిల్‌లో జరిగినది ప్రమాదవశాత్తు, భూమట్టం మీద, జరిగిన పేలుడు. ఈ తేడాల వల్ల హిరోషిమ, నగసకిల రెండింటి మీద విరుచుకుపడ్డ వికీర్ణం కంటే చెర్నోబిల్‌లో 400రెట్లు ఎక్కువ వికీర్ణం విరుచుకుపడి ఉండవచ్చని ఒక అంచనా ఉంది. ఇందువల్లనే ప్రమాదం జరిగి 40 ఏళ్ళు దాటినా చెర్నోబిల్ ఇంకా వాసయోగ్యం కాలేదు.

వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్ధాలు

ఈ సందర్భంలో వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్థాలు (radioactive wastes) గురించి కూడా చెప్పుకోవాలి. కొన్ని రకాల విద్యుతుత్పాదక కేంద్రాలు విద్యుత్తుతోపాటు వ్యర్థ పదార్థాలని కూడా తయారు చేస్తాయి. ఉదాహరణకి నేలబొగ్గుతో నడిచే కేంద్రాల సంగతే చూద్దాం. బొగ్గు కాలినప్పుడు దానిలో ఉన్న ఉదకర్బనాలు (hydrocarbons) పొగ ద్వారా బయటికి వచ్చి పర్యావరణాన్ని కలుషితం చేస్తున్నాయి. బొగ్గుని తవ్వి తీసినప్పుడు గనులలో బందీగా ఉన్న వికీర్ణ ఉత్తేజిత రేడాన్ (radioactive Radon) వాయువు విడుదల అవుతుంది. దీని అర్ధాయుష్షు కేవలం 96 గంటలే అయినప్పటికీ గనులలో పనిచేసే కార్మికులకి ఇది హాని చెయ్యగలదు. మన పర్యావరణానికి ఈ దిశలో జరిగే హాని చాప కింద నీరులా నెమ్మదిగా జరుగుతుంది. కనుక మనకి గభాల్న తెలియదు. అణు విద్యుత్ ఉత్పాదక కేంద్రాలలో ప్రమాదం జరిగినప్పుడు హాని అకస్మాత్తుగా జరుగుతుంది కనుక అది వార్తాపత్రికలలో పతాక శీర్షిక అయి కూర్చుంటుంది.

అలాగని వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్ధాల యెడల అప్రమత్తతని విడనాడరాదు. వీటిల్లో రెండు రకాలు ఉన్నాయి: నిమ్న శ్రేణివి, ఉన్నత శ్రేణివి. నిమ్న శ్రేణి (low-level) వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్థాలు దైనందిన కార్యక్రమాలలో క్రియాకలశాలలో ఉత్పన్నమయేవి, ఆసుపత్రులలో వైద్యం కోసం తయారు చేసినవి, కళాశాలలో పరిశోధనల సందర్భంలో పుట్టుకొచ్చేవీను. వీటి వల్ల పెద్ద ప్రమాదం జరిగే సావకాశం లేదు. ఉన్నత శ్రేణి (high-level) వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్థాల సమస్య ఖర్చు అయిపోయిన ఇంధనపు కడ్డీలని (fuel-rods) క్రియాకలశాల నుండి బయటకి తీసి వాటిని ఎలా పారవేయాలా అన్నప్పుడు వస్తుంది. వంట అయిన తరువాత పొయ్యిలో కొరకంచులని ఏమి చేస్తాము? నీళ్ళు పోసి ఆర్పేస్తాము. ఖర్చు అయిపోయిన ఇంధనపు కడ్డీలు కొరకంచులులా వేడిగా ఉండడమే కాకుండా ఎక్కువ వికీర్ణతతో భుగభుగలాడుతూ ఉంటాయి. (Spent fuel rods are thermally hot as well as highly radioactive and require remote handling and shielding.)

విద్యుత్ కేంద్రం సజావుగా పని చేస్తున్నప్పుడు ఈ ఇంధనపు కడ్డీలలో ఉన్న యురేనియం-235 అణువులు విచ్ఛిత్తి చెందగా పుట్టిన శక్తిని నీళ్ళు మరిగించి ఆవిరి పుట్టించడానికి వాడతారు. ఈ విచ్ఛిత్తి సందర్భంలో స్ట్రోన్షియం–90, సీజియం–137 వంటి వికీర్ణ ఉత్తేజిత అనుజనితాలు పుట్టుకొస్తాయి. వీటి మూలంగానే క్రియాకలశంలో వేడి పుడుతుంది; వేడితోపాటు హాని కలిగించే వికిరణం కూడా పుట్టుకొస్తుంది, క్షీరసాగర మథనం జరిగినప్పుడు మంచి బహుమానాలతో పాటు విషం కూడా పుట్టుకొచ్చినట్లు.

అణువిచ్ఛిన్నం జరిగినప్పుడు కొన్ని శక్తిమంతమైన నూట్రానులు కూడా పుట్టుకొస్తాయి. కొన్ని యురేనియం-235 అణువులు విశృంఖలమైన నూట్రానులని వశం చేసుకుని ప్లుటోనియం వంటి బరువైన మూలకాలుగా మారతాయి. ఇలాంటి ‘యురేనియం కంటే బరువైన’ ప్లుటోనియం జాతి మూలకాలు వేడిని ఇవ్వవు కానీ దరిదాపు 1000 ఏళ్ళ పైబడి ప్రమాదకరమైన వికిరణాన్ని ప్రసారం చేస్తూ ఉంటాయి. మనం భయపడవలసినది వీటి గురించి. ఎందుకంటే స్ట్రోన్షియం–90, సీజియం–137ల అర్ధాయుష్షు కేవలం 30 సంవత్సరాలు అయితే ప్లుటోనియం-239 అర్ధాయుస్సు 24,000 సంవత్సరాలు.

ఉపసంహారం

ఇదంతా చదివిన మీదట వికీర్ణం మంచి చెడ్డల మీద తీర్మానాలు చేసేముందు సందర్భోచితంగా ఆలోచన చెయ్యాలి అన్నది స్పష్టం అవుతోంది. అగ్ని ప్రమాదాలలో వేలకి వేలు చచ్చిపోతున్నారు, కోట్లకి కోట్లు ఆస్తి నష్టాలు వస్తున్నాయి. కానీ నిప్పు లేకుండా మన మనుగడ సాగదు. కారు ప్రమాదాలలో లక్షలాది మనుష్యులు చచ్చిపోతున్నారు. విమాన ప్రమాదాలలో వందలకొద్దీ మరణిస్తున్నారు. కానీ ఈ సదుపాయాలని మనం వదలుకోలేకపోతున్నాము కదా.

మరొక కోణం నుండి చూద్దాం. ఇటీవల ‘పర్యావరణం వేడెక్కిపోతోంది’ అనే ఘోష ప్రపంచ వ్యాప్తంగా వినిపిస్తోంది. దీనికి కారణం మనం విచ్చలవిడిగా నేలబొగ్గు, రాతిచమురు వంటి శిలాజ ఇంధనాలని వాడడమే అని శాస్త్రవేత్తలు చెబుతున్నారు. పద్దెనిమిదవ శతాబ్దపు ఆరంభంలో జరిగిన పారిశ్రామిక విప్లవం యొక్క ‘ఫలితం’ ఇప్పుడు అనుభవిస్తున్నాము కదా. అంటే బొగ్గు వాడకం వల్ల కలిగిన నష్టం మన అవగాహనలోకి వచ్చేసరికి 99 ఏళ్ళు పట్టింది. రేడియేషన్ వల్ల కలిగే లాభనష్టాలు మనకి 50 ఏళ్ళలోనే అర్థం అయాయి. శిలాజ ఇంధనాల వాడకం ఆపేస్తే వాటి స్థానం ఆక్రమించగల ఇంధనాలు ఏవి? అని ప్రశ్నించుకుంటే మనకి ప్రస్తుతం అణుశక్తి తప్ప ప్రత్యామ్నాయాలు కనబడడం లేదు.

ఈ వ్యాసం చదివిన తరువాత పాఠకులు ఇంటికి తీసుకెళ్ళవలసిన అంశాలు ఈ దిగువన క్రోడీకరిస్తున్నాను.

1. మన చుట్టూ ఉన్న పర్యావరణం వికీర్ణంతో నిండి ఉంది. ఇది చాలామట్టుకు అపకారం చేసే రకం కాదు. నిప్పుతో ఎలా అప్రమత్తతతో ఉంటామో దీని తోటి అలాగే ఉంటే సరిపోతుంది.
2. ఎక్కువ అర్ధాయుష్షుతో ఉన్న వికీర్ణ ఉత్తేజిత పదార్థాలు తక్కువ హాని చేస్తాయి. మనం జాగ్రత్తగా ఉండవలసినది తక్కువ అర్ధాయుష్షు ఉన్న పదార్థాలు!
3. వికీర్ణ ఉత్తేజిత లక్షణాల దృష్ట్యా ప్రకృతి సిద్ధంగా దొరికే యురేనియం, థోరియం హానికరం కాదు. అయినప్పటికీ సీసం, కేడ్మియం, పాదరసం, వంటి సవాలక్ష విష పదార్థాలతో పాటు యురేనియంనీ, థోరియంనీ విష పదార్థాలుగా పరిగణించి ఇంటికి, ఒంటికి దూరంగా ఉంచాలి.
4. మేలురకం యురేనియం, ప్లుటోనియంలు కూడా – బాంబులలోను, క్రియాకలశాలలోను వాడనంత సేపు – ప్రమాదకరమైన వికీర్ణ ఉత్తేజిత లక్షణాలని ప్రదర్శించవు.
5. హిరోషిమ, నగసకిల మీద పేలిన బాంబులు ‘నాటు రకం’ నాసి బాంబులు. తరువాయి తరం బాంబులతో పోలిస్తే అవి చీదేసిన సిసింద్రీలలాంటివి. నేటి మేలురకం బాంబులతో యుద్ధం అంటూ వస్తే సర్వనాశనం అయిపోతాం.
6. ఉన్నత శ్రేణి వికీర్ణ ఉత్తేజిత వ్యర్థాలు (high-level radioactive wastes) సహస్రాబ్దాలపాటు హాని చెయ్యకలవు కనుక వాటి యెడల మనం జాగ్రత్తగా ఉండాలి.
7. వికీర్ణం యొక్క ‘పొగరు’ కాలక్రమేణా తగ్గిపోతుంది. కానీ మనం నిత్యం వాడే ప్లేస్టిక్ సంచులు శిథిలం అవకుండా పర్యావరణంలో 1000 సంవత్సరాలు ఉంటాయిట. మనం బేటరీలని నిర్లక్ష్యంగా పారేస్తే వాటిలోని కేడ్మియం మన నీటి వనరులకు చేసే హాని సహస్రాబ్దాల పాటు తగ్గుముఖం పట్టకుండా మనవెంట సదా ఉంటుందట!
8. అణు శక్తితో విద్యుత్తుని ఉత్పాదించే కేంద్రాల కట్టడి ఎంత కట్టుదిట్టంగా ఉంటుందో తెలుసుకోవాలని కుతూహలం ఉంటే ఈ విడియో చూడండి.