Monday, 26 February 2018

ஒரு புதிர் போடுவோம் - ஹாலாஸ்யன்

பூமியில் பாறைக்கடியில் தேங்கி நிற்கிற இதை குழாய்கள் போட்டு மேற்பரப்புக்குக் கொண்டுவந்து சுத்தப்படுத்துகிறார்கள். மிக முக்கியமான மருத்துவ, தொழிற்சாலை பயன்பாடுகள் இதற்கு உண்டு. உலக நாடுகள் முக்கியமாக அமெரிக்கா பல வருடங்கள் பயன்பாட்டுக்காக இதைத் தேக்கிவைத்திருக்கிறது. இதன் உற்பத்தியில் உலக அளவில் இரண்டாம் இடத்தில் கத்தார் இருக்கிறது. இரானிய அடிப்படைவாதத்தை கத்தார் ஆதரிப்பதால் பிற நாடுகள் கடுப்பாகி கத்தாரில் இருந்து இந்தப் பொருள் ஏற்றுமதி செய்யப்படும் வழிகளை அடைத்திருக்கின்றன. அந்தப் பொருள் என்ன என்று சொல்லுங்கள் பார்ப்போம்?

கச்சா எண்ணெய் என்று பதில் சொல்லுவீர்கள் என்றால் தப்பு. உண்மையில் இதற்கான பதிலை அவ்வளவு எளிதில் ஊகிக்க முடியாது. சரியான பதில் ஹீலியம்.

ஹீலியம். மூலக அட்டவணையில் இருக்கும் இரண்டாவது தனிமம். அணுக்கருவுக்குள் இரண்டு ப்ரோட்டான்கள், இரண்டு ந்யூட்ரான்கள், கருவைச்சுற்றி இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள் இருக்கும் ஒரு தனிமம். தன்னளவில் எலெக்ட்ரான் எண்ணிக்கையில் நிறைவு பெற்றுவிட்டதால் வேதியியல் லௌகீக வாழ்வையே வேண்டாமென்று எதனோடும் வினைபுரியாமல் இருக்கும் இனர்ட் காஸ் என்றழைக்கப்படும் மந்த வாயுக்கள் தொகுதியில் சேர்ந்துவிட்டது (காதைக் கொடுங்கள். அப்படி லௌகீக வாயுவைத் துறந்ததாக நம்பப்படுகிற வாயுக்களிலேயே ஸெனான் (Xenon), க்ரிப்டான் (Krypton) போன்றவை அரிதாக சேர்மங்கள் உருவாக்குவதுண்டு. அது வேறு கதை.)


ஹீலியம் ஒரு நிறமற்ற, மணமற்ற, சுவையற்ற வாயு. மேம்போக்காய் கொஞ்சம் சப்பென்று இருந்தாலும் அதன் பண்புகள் அதைத் தனிமைப்படுத்திக் காட்டுபவை. ஹீலியம் முதன்முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது பூமியில் அல்ல. சூரியனில். நிறமாலையியல் spectroscopy மூலம் சூரியனின் நிறமாலையை அலசுகையில் மஞ்சள் நிறத்தில் ஒரு தனி அலைநீளம் தென்படுகிறது. பூமியில் அதுபோன்ற நிறமாலை கொண்ட தனிமம் அதுவரை கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை. இன்னொரு கொசுறுத் தகவல் என்னவெனில் சூரியனின் இந்த ஹீலியமின் மஞ்சள் நிற அலைமாலையை முதலில் கண்டுபிடித்தது இந்தியாவில். 1868ல் ஜூல்ஸ் ஜான்சென் (Jules Janssen) என்ற ஃப்ரெஞ்சு வானியல் அறிஞர், குண்டூர் மாவட்டத்தில் இருந்து ஒரு முழு சூரிய கிரகணத்தன்று கண்டுபிடித்தார். அப்போது சூரியனில் இருக்கிற தனிமம் என்ற அர்த்தத்தில்தான் ஹீலியம் என்று பெயரிடப்பட்டிருக்கிறது (ஹீலியாஸ் (Helios) - சூரியன்). அதன்பிறகு சர் வில்லியம் ராம்சே யுரேனியம் தனிமத்தை ஆராய்கையில் கிடைத்த வாயுக்களில் ஒன்றின் நிறமாலை சூரியனில் காணப்பட்ட அந்த நிறமாலையுடன் ஒத்துப்போவதை கவனித்தபோதுதான், பூமியிலும் ஹீலியம் இருக்கிறது என்று தெரிய வருகிறது.

இத்தனைக்கும் ஹீலியம் நம் பிரபஞ்சத்தில் அதிகமாய்க் கிடைக்கக்கூடிய தனிமங்களில் இரண்டாவது இடத்தில் இருக்கிறது. எல்லா விண்மீன்களின் உள்ளேயும் மிக எளிய தனிமமான ஹைட்ரஜன் அதன் தூரத்து உறவான ட்ரீஷியம் tritium என்னும் ஐசோடோப்புடன் சேர்ந்து ஹீலியத்தையே உருவாக்குகின்றன. இந்த அணுக்கருப் பிணைப்பு வினைதான் விண்மீன்களின் வெப்பத்துக்கும் வெளிச்சத்துக்கும் காரணம். இரவில் புள்ளியாய்த் தெரியும் விண்மீன்களின் வெளிச்சம், ஏன் பகல் முழுக்கக் காய்கின்ற சூரியனின் வெளிச்சம் அனைத்துமே ஹீலியம் தொடர்ச்சியாய் உருவாவதன் உபரிப்பொருட்கள்தான். ஆனால் பூமியில் ஹீலியம் அவ்வளவு எளிதில் தட்டுப்படாது. பூமியில் அதன் செறிவு சுமார் பத்து கோடி அணுக்களுக்கு ஐந்து ஹீலியம் அணுக்கள். காரணம் இருப்பதிலேயே அடர்த்தி குறைவான வாயுக்களாதலால் பூமியில் காற்று மண்டலத்தின் மேற்பரப்புக்கு ஓடிவிடும். மேலும் அதன் மீள் திசைவேகம் (Escape Velocity) எனப்படும் பூமியின் ஈர்ப்பை விட்டு விடுபடத் தேவையான வேகம் மிக மிகக் குறைவு. அதனால் ஜாலியாக மிதந்து விண்வெளிக்குப் போய்விடும் (நமக்கு மீள்திசை வேகம் நொடிக்கு 11.2 கி.மீ. – கவனிக்க, நொடிக்கு). அதனால்தான் இங்கு அவ்வளவு அரிதாய்க் கிடைக்கிறது. காற்றில் இருந்து ஹீலியம் எடுப்பதென்பது வெண்கலப் பூட்டை உடைத்து விளக்குமாறு திருடிய கதை. நமக்கு ஹீலியம் கிடைப்பது கதிரியக்கத்தின் காரணமாகத்தான், பூமியில் இருக்கும் யுரேனியம் ஆல்ஃபா துகள்களை வெளிவிடுகிறது. ஆல்ஃபா துகள்கள் என்பவை ஹீலியம் அணுக்கருதான். அது போகிற போக்கில் இரண்டு எலெட்க்ரான்களை எங்கிருந்தாவது தூக்கிப் போட்டுக்கொண்டு ஹீலியம் வாயுவாய் மாறிவிடும். பூமிக்கடியில் இப்படி உருவாகும் ஹீலியம் நிலத்தின் வழியே கசிந்து வழக்கம்போல பூமியை விட்டுத் தப்பிவிடும். ஆனால் சில இடங்களில் பாறைக்கடியில் தேங்கி காற்றுப்பொட்டலமாக இருக்கும். அந்தப் பாறைக்கடியில்தான் கச்சா எண்ணெயும் கிடைக்கிறது. கச்சா எண்ணெய்க்கு மேல் வாயு நிலையில் தேங்கி நிற்கும் இயற்கை எரிவாயுவுடன் ஹீலியமும் இருக்கும். அது 0.2-0.3% முதல் சில இடங்களில் 1-1.5 சதவிகிதம் கூட அமெரிக்கா. அதிகபட்சம் 3% இருக்கலாம். எரிவாயு எடுக்கும் நிறுவனங்கள் தொடக்கத்தில் இதை என்ன செய்வது என்று தெரியாமல் அப்படியே விட்டுக்கொண்டிருந்தார்கள். பின்னர் உலகம் முழுவதும் ஹீலியம் தேவைப்படுவதால் தனியே சுத்திகரித்து விற்க ஆரம்பித்தார்கள். கத்தாரில் ஹீலியம் உற்பத்தி செய்வது இப்படித்தான்.

சரி ஹீலியத்தால் என்ன பிரயோஜனம் என்று கேட்கிறீர்களா? நேரடிப் பிரயோஜனம் என்பது பலூன்களில் நிரப்புதல். ஹீலியம் நிரப்பப்பட்ட பலூன்கள் தன்னாலே மேலே போகும். ஹிண்டன்பர்க் வெடிப்பு (Hindenburg disaster) என்று அழைக்கப்படும் ஹைட்ரஜன் நிரப்பப்பட்ட ராட்சத பலூன் வெடித்துத் தீக்கிரையானபின் பலூன்களில் ஹைட்ரஜனை விட்டுவிட்டு ஹீலியத்தை நம்ப ஆரம்பித்தார்கள்.

திரவ ஹீலியம் ஒரு மிகச்சிறந்த வெப்பக்கடத்தி. அதனால் மீகடத்தி காந்தங்களைக் (Superconducting Magnets) குளிர்விக்க திரவ ஹீலியத்தைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். மீகடத்திகள் அந்த அதிகுளிர் வெப்பநிலையில்தான் சரிவர இயங்கும். அந்த காந்தங்களை நாம் பல இடங்களில் பயன்படுத்துகிறோம். முக்கியமாக எம்.ஆர்.ஐ ஸ்கேன் எடுக்கும் இயந்திரங்களில். அதில் பயன்படுத்தப்படும் காந்தங்கள் திரவ ஹீலியத்தால் குளிர்விக்கப்படுகின்றன. ஆக மருத்துவத் துறையின் ஒரு முக்கிய சோதனைக் கருவி ஹீலியத்தை நம்பியிருக்கிறது. கடவுள் துகளைக் கண்டுபிடிக்க உதவிய சோதனைகள் நிகழ்த்தப்பட்ட Large Hadron Collider போன்ற ராட்சத ஆய்வுக் கருவிகளிலும் ஹீலியம் குளிர்விப்பானாகப் பயன்படுகிறது.

பற்றவைப்புகளில் (Welding) ஹீலியம் ஒரு தடுப்பு வாயுவாகப் பயன்படுகிறது. மேலும் மிகச் சிறிய எதனோடும் வினைபுரியாத அணு என்பதால் முக்கியமான உலோக பாகங்கள் உற்பத்தியில் எங்கேனும் விரிசலோ கசிவோ இருக்கிறதா எனச் சோதிக்க உதவுகிறது.

நீர்மூழ்குபவர்களின் ஆக்ஸிஜன் சிலிண்டர்களில் சுத்தமான ஆக்ஸிஜன் மட்டும் இருக்காது. அதற்குள்ளே, நம்மைச் சுற்றி இருக்கும் காற்றில் எவ்வளவு ஆக்ஸிஜன் இருக்கிறதோ அதே சதவிகிதம் ஆக்ஸிஜனும் மீதி ஹீலியமும் இருக்கும். இது அவர்கள் சுவாசிக்கும் காற்று வேகமாக எளிதாக நுரையீரலை அடைய உதவுகிறது. மருத்துவத்தில் சில சுவாசக் கோளாறுகளுக்கு ஹீலியம் ஆக்ஸிஜன் கலவையை சுவாசிக்க வைக்கிறார்கள்.

ராக்கெட் எரிபொருட்களான ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனைக் குளிர்வித்துத் திரவமாக்க திரவ ஹீலியம் அவசியம்.

உண்மையில் மருத்துவம், பொறியியல், ஆராய்ச்சி எனப் பல துறைகளில் சில சாதனங்களுக்கு ஹீலியம் அத்தியாவசியம். அதன் உற்பத்தி இயற்கை எரிவாயு அதிகமாகக் கிடைக்கும் நாடுகளை நம்பி இருக்கிறது. கிட்டதட்ட கச்சா எண்ணெய்யைப்போல ஒரு முக்கிய வளம் ஹீலியம். ஆனால் பூமியில் தொடர்ச்சியாக யுரேனியத்தின் கதிரியக்கத்தால் ஹீலியம் உற்பத்தி ஆகிக் கொண்டுதான் இருக்கிறது.

இரண்டாம் உலகப்போர் காலத்தில் அமெரிக்கா ஹீலியத்தை போருக்குத் தேவையான பொருள் என ட்க்ஸாஸ் நிலத்தடியில் தேக்கிவைக்க ஆரம்பித்தது. 1960களில் அது உலகின் மிக முக்கியமான ஹீலியம் சேமிக்கும் இடம். போரெல்லாம் முடிந்து ஹீலியத்தின் பயன்பாடுகள் பிற துறைகளில் தெரிய வரவும் எக்கச்சக்கத்துக்கு எதிர்காலத் தேவை இருக்கும் போலிருக்கிறது என்று அரசு காசு கூடக் கொடுத்து ஹீலியத்தை வாங்கி நிலத்தடியில் தேக்கி வைத்தது. ஆனால் அவ்வளவு பெரிதாக ஒன்றும் தேவை அதிகரிக்காமல் போகவே பல ஆண்டுகளுக்குத் தேவையான ஹீலியம் தேக்கத்தில் கிடந்தது. ஒரு அளவில் அந்த ஹீலியம் சேமிப்புக் கிடங்கு நஷ்டத்தில் ஓட ஆரம்பிக்கவும், 1995ல் அமெரிக்க அரசு ஹீலியத்தையெல்லாம் விற்கச் சொல்லிவிட்டு 2021ல் சேமிப்புக் கிடங்கை மூடச்சொல்லி சட்டமியற்றியது. அங்கு சேமிக்கப்பட்டது கொஞ்ச நஞ்ச ஹீலியம் அல்ல. 100 கோடி கன மீட்டர் ஹீலியம்.

அந்தச் சட்டம் இயற்றப்பட்ட பின்னர் சேமிப்புக் கிடங்கில் இருந்து ஹீலியம் சந்தைக்கு வர ஆரம்பித்தது. உலக ஹீலியம் பயன்பாட்டில் 20% அந்தக் கிடங்கில் இருந்தே கிடைத்துக்கொண்டிருந்தது. மீதம் அமெரிக்க மற்றும் கத்தார் எண்ணெய் வயல்களில் இருந்து கிடைத்து வந்தது. மலிவான ஹீலியம் கிடைப்பதால் பூமியில் வேறு எங்கு ஹீலியம் கிடைக்கும் என்று தேடும் பணிகள் பெரிய அளவில் மேற்கொள்ளப்படவில்லை.

மத்தியக் கிழக்கு நாடுகளில் உள்ள அரசியல் நெருக்கங்கள் காரணமாகவும், முழுதும் விற்றதோ இல்லையோ, 2021ல் அமெரிக்காவில் உள்ள ஹீலியம் சேமிப்புக் கிடங்கை மூடச்சொல்லி சட்டமியற்றப்படுவதாலும் ஹீலியம் பயன்படும் துறைகள் 2015ல் இருந்து லேசான சிரமங்களுக்கு ஆளாயின.

கத்தார் ஈரானிய அடிப்படைவாதத்திற்குத் துணை போவதால் ஹீலியம் டேங்கர்கள் வெளியேறும் சாலைகள் முடக்கப்படவும் உலகளாவிய ஆய்வு நிலையங்கள் அழுத்தத்துக்கு உள்ளாயின.

‘போச்சு... ஹீலியம் பலூன்களை இனி ம்யூஸியத்தில்தான் பார்க்க வேண்டும்’ என்றெல்லாம் கட்டுரைகள் எழுதப்பட்ட நிலையில் அந்த அளவுக்கெல்லாம் இல்லை. ஆனால் நிலைமை இப்படியே போவது நல்லதல்ல என துறைசார் வல்லுநர்கள் தெளிவுபடுத்தினார்கள்.

அதிர்ஷ்டவசமாக, டான்ஸானியாவில் பூமிக்கடியில் ஒரு பெரும் எரிவாயுப் பொட்டலம் சிக்கியிருக்கிறது. அதில் 10% வரை ஹீலியம் இருக்கிறதாம். அடியில் இருக்கும் எரிமலைகளின் சூட்டில் ஹீலியம் பொதிந்திருக்கும் பாறைகள் ஹீலியத்தை வெளியிட்டு அது இயற்கை எரிவாயுவுடன் பொதிந்திருக்கிறது. அங்கு மட்டும் 154 கன மீட்டர் ஹீலியம் இருக்கிறதாம்.

இன்னும் அரை நூற்றாண்டு வரை கவலையில்லை. ஆனாலும் இதே மாதிரி அரை நூற்றாண்டு காலம் ஓட்டியபின் வேறு எங்கும் கிடைக்காதெனில் மறுபடியும் சிக்கல் வரத்தானே செய்யும். அடுத்து என்ன செய்யலாம் என்று சிந்திக்க வேண்டி இருக்கிறது. சீனா நிலாவில் இருக்கும் ஹீலியம்-3 என்கிற ஹீலியத்தின் ஐசோடோப்பு (Isotope - ஒரே ப்ரோட்டான் எண்ணிக்கை, வேறுபட்ட ந்யூட்ரான் எண்ணிக்கை கொண்ட தனிமம்) ஒன்றை எடுக்கத் திட்டமிடுகிறது. அது இப்போதே சாத்தியமில்லை என்றாலும் அது எதிர்காலத்துக்கு ஒரு திட்டம் வைத்திருக்கிறது.

ஆனால் நாம் சிலவற்றை முன்னேற்பாடாகச் செய்ய வேண்டியிருக்கிறது. இதுவரை பயன்பாட்டில் இருக்கும் ஹீலியத்தை வெளியே காற்றில் விடாமல் முடிந்தவரை அதை திரும்பப் பயன்படுத்த முயல வேண்டும். அமெரிக்க ஆய்வகங்கள் பயன்பாடு முடிந்ததும் ஹீலியத்தை திரும்பப் பிடித்துச் சுத்திகரித்து மறுபயன்பாட்டைச் சாத்தியமாக்குகிறார்கள். அதற்கான முதலீடு அதிகமாக இருந்தாலும் நாள்கணக்கில் அது லாபகரமானது. ஹீலியம் கொள்முதலை குறிப்பிடத்தகுந்த அளவு குறைக்கும்.

நம்மிடத்தில் ஹீலியம் கிடைக்கும் இடம் எதுவும் கிடையாது. ஹீலியத்தை நாம் கொள்முதல் செய்ய வேண்டியிருப்பதால் மருத்துவமனைகள், ஆய்வகங்கள், இஸ்ரோ போன்ற விண்வெளி ஆய்வு மையங்கள் ஹீலியம் பயன்பாட்டுக்கு மாற்றாக வேறு பொருட்களிலும் ஹீலியம் மறுபயன்பாட்டுச் சாத்தியங்களைத் தேட வேண்டியிருக்கிறது. விழித்துக்கொள்வோம்.
---

No comments:

Post a Comment

அநாகரீகமான பின்னூட்டங்கள் வெளியிடப்படமாட்டாது.