විකිරණශීලී සමස්තානික තාප විද්යුත් ජනක

කාලෙකින් අලුත් ලිපියක් ලියන්නේ.නිකමට  වගේ හිතලා තියනවද  අභ්‍යාවකාශ යානා,චන්ද්‍රිකා,space probes,වගේ දේවල් වලට විදුලි බලය  ලැබෙන්න් කොහොමද කියලා.අපිට එක පාරටම හිතෙන්නේ සූර්‍ය පැනල වලින් හරි එක්කෝ බැටරි වගේ දේකින් කියලා.ඒත් හිතලා බලන්න  අපි මේ කතා කරන යානා එහෙම නැත්තම් රෝවර් වගේ ඒවට මේ සූර්‍ය ආලෝකය ඒකාකරව හම්බ වෙනවද? කැසිනි,වොයේජර් වගේ අභ්‍යාවකාශ  යනා වලට කොහොමත් සූර්‍යා ලෝකය නොලැබෙන අවස්ථා  ඕනේ තරම්.මොකද deep space එකේ කිසිම දෙයක් අසීමිත නෑ.

කෙනෙක්ට හිතෙන්න පුලුවන් මේකට නියශ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක්(nuclear reactor) පාවිච්චි කරන්න පුලුවන් කියලා. ඔව් ඒත් විද්‍යඥයින් වැඩි උනන්දුවක් දක්වන්නේ නෑ. සමහරවිට  ඒකට හේතුව මේ වගේ යනාවක් අස්සේ  නියශ්ටික ප්‍රතික්‍රියා කාරකයක් ගෙඩි පිටින් හයි කරන සෙල්ලං වැඩක් නෙමේ නිසා වෙන්න ඇති.

කොහොමද එහෙනම් වැඩේ වෙන්නෙ?

මේකට සුපිරිම විසදුමක් විදියට  RTG (radioisotope thermoelectric generator) කියන විද්යුත් ජනකය පාවිච්චි වෙන්නේ.අපි නිතර අහන විද්යුත් ජනක වැඩ කරන්නේ ඩීසල් පෙට්රල්  වගේ මොකක්හරි ඉංධනයකින්.හැබයි මේ ජෙනිය වැඩ කරන්නේ විකිරණශීලී සමස්තානිකයකින් ! මේකට සිංහලෙන් කියන්නේ විකිරණශීලී සමස්තානික තාප විද්යුත් ජනක කියලා.සරලව ම මේ විදුලි ජනක  වැඩ කරන්නේ විකිරණශීලී සමස්තානික වලින් නිකුත් කරන ඇල්ෆා අංශු වල චාලක ශක්තිය තාපය විදියට හරවලා.තාපය හැදෙනවා කියන්නේ අපිට ලේසියෙන් ම තාප විද්යුත් යුග්ම (thermo couple array) පාවිච්චි කරලා විදුලිය හදා ගන්න පුලුවන්.

මේතන තියෙන ප්‍රධාන ම වාසිය මිනිසුන් රහිතව කිසිම නඩත්තුවක් නැතුව මේ RTG පාවිච්චි කරන්න පුලුවෙන් වෙන එක.අනෙක් එක තමයි කිසිම අව්ලක් නැතුව 50 W ඉදන් 100 W වගේ වෙනකම් වගේ ජවයක් ගන්න පුලුවෙන් වෙන එක.මේකෙන් අදහස් වෙන්නේ නෑ අභ්‍යාවකාශ යනා වලට solar panel , battery pack ඕනේ වෙන්නෙ ඈ කියලා.අගහරු වල තියන curiosity rover එක පාවිච්චි කරන්නෙත් මේ RTG එකක්.November 26, 2018 ගොඩබාපු InSight Mars lander එකේ පාවිච්චි වෙන්නෙ වැඩිදිව්ණු කරපු  RTG එකක්.මේකට් කියන්නේ Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG).

InSight Mars lander

මුලින්ම RTG එක්ක හදන්නේ 1954 කෙන් ජොර්ඩන් , ජෝන් බර්ඩන් කියන scientistලා දෙන්නා.මුලින්ම අභ්‍යාවකාශ තරණයේ මේ RTG ප්‍රයෝගිකව පවිච්චි වෙන්නේ galileo,pioneer,voyager,casini කියන යානා වල. මීට අමතරව සෝවියට් කාරයෝ ඒකලේ ඔය ආක්ටික් වගේ මිනිස්සුන්ට ලං වෙන්න බැරි පැති වල ප්‍රදීපාගාර වල බල්බ් පත්තු කරන්න  මේ RTG හයි කරල තියනවා.

RTG වැඩ  කරන විදිය ගැන පොඩ්ඩක් කියන්න හරි අමාරුයි.මේකට බහුලව පාවිච්චි කරන්නේ ඇල්ෆා අංශු විමෝචනය කරන සමස්තානිකයක්.කාටහරි හිතෙන්න පුලුවන් මොන කෙහෙල්මලකටද ඇල්ෆා අංශු අඩුම ගනේ ඒකට විනිවිද යෑමේ හැකියාවක්වත් නෑනේ කියලා. ඒකම තමයි මෙතන වෙන්න ඕනේ.මේ අංශු වල ආරෝපණය +2.මේ අරෝපණය නිසා ඇල්ෆා අංශු ඉක්මනටම ශක්තිය හානි කරගන්නවා.ඒ කියන්නේ 0.1mm  වගේ ඝනකම  ඇලුමිනියම් තහඩුවක උනත් ගොඩක්  අඩු දුරකදී මේ අංශු නතර වෙනවා.මේ විදියට ඇල්ෆා අංශු විනිවිද නොයන නිසා ඒවා එල්ල වෙන ලෝහ මාධ්‍ය හොදට රත් වෙනවා.මේ තපය තමයි thermocouple  වලට ඕනේ කරන්නේ.අනෙක් දේ තමයි මේකට ඕනේ කරන විකිරණශීලී සමස්තානිකය  අර්ධ ආයූ කාලය වැඩිත් නැති අඩුත් නැති  එකක් වෙන්න ඕනේ.මේ නිසා මේකට පාවිච්චි කරන්නේ plutonium 238 සමස්තාන්නිකය.මෙකේ අර්ධ ආයු කාලය අවුරුදු 87.7 වගේ.

ප්ලුටෝනියම් කියන්නේ එසේ මෙසේ සමස්තානිකයක්  නෙමේ.මොකද එක ස්වභාවධර්මයේ පවතින්නේ නෑ.Pu හදන්නේ නියශ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවකින්.ඒකට යුරේනියම් ඕනේ වෙනවා.සරලවම යුරේනියම් වලින් ප්ලුටෝනියම් හදා ගන්නේ මුලින්ම  238 Urට  ඩියුටීරියම් විවර්ශනය කරලා.එතකොට නෙෆ්චූනියම් (238 Np ) හැදෙනවා. නෙෆ්චූනියම් බීටා ක්ශය වෙලා තමයි ප්ලුටෝනියම් 238 හැදෙන්නහ්.ඇල්ෆා ක්ශය වෙලා 234 Ur හැදෙනවා.

අභ්‍යාවකාශ යානා සුර්‍යාගෙන් ගොඩක් ඈතට යද්දි ගොඩක් සීතල වෙන්න පුලුවන්.මේ නිසා මේවා  ඇතුලේ පාවිච්චි වෙන ඉලෙක්ට්‍රොනික් ගැජමැටික් වලට හානි වෙන්න පුලුවන්.අන්න ඒ කොටස් වල උශ්ණත්වය යෝග්‍ය මට්ටමක පවත්වාගෙන යන්න තව RHU (radioisotope heater units) කියලා ගැජට් එකක් තියනවා.මේවට කියන්නෙ විකිරණශීලී තාප ඒකක කියලා.මේවා වලත් පාවිච්චි වෙන්නෙ ප්ලුටෝනියම් 238.

මේ RTG වල තියන එකම අවාසිය තමයි ගොඩක් අඩු කාර්යික්ශමතාවය(7%).         අනෙක් වැදගත් කාරණාව මේ efficiency එක රදා පවතිනවා තාප විද්යුත් යුග්ම හදන්න ගන්න ලෝහය මත. RTG වල තාප විද්යුත් යුග්ම හදන්න ගන්නේ  සිලිකන් ජර්මේනියම් කියන අර්ධ සන්නායක. අර්ධ සන්නායක නැතුව ලෝහ පාවිච්චි කලා නම් කාර්‍යක්ශමතාව 3% වගේ අඩු වෙනවා.

මේ RTG පාවිච්චි වෙන තවත් එක විශේෂ අවස්තාවක් තියනවා.කෘතිමව හද ස්පන්දන දෙන pase marker උපකරණ  වල ඉතා කුඩා RTG  එකක් පාවිච්චි කරනවා.මොකද pase maker එකක්  ඇග අතුලේ implant කරන නිසා බැටරි වලින් විදුලිය දෙන  එක ප්‍රායෝගික නෑ. RTG  එකක් හයි කලොත් ඒ රෝගියාට ජිවිත කාලෙටම ඇති වෙන්න තරම් විද්යුත් ශක්තියක්  දෙන්න පුලුවන්.අනික් අතට අල්ෆා අංශු RTG එකෙන් එලියට නොයන නිසා සෛලවලට කිසිම හානියක් නෑ.plutonium ගැන පොඩි බයක් තියනවා ඉතින්.

Martian movie එක  බලපු අයට මතක ඇති මාර්ක්ට  සීතල හදෙන නිසා මේ වගේ  RTG එකක්  පිටි පස්සෙන් තියන් ඉන්නවා.

ලිපිය:- කවිදු ශ්‍රී සුපේක්ශල හෙට්ටිආරච්චි.

resources:-internet,NASA newsletter,matter and radiation  book by prof.S.R.D Rosa