அணுக்கரு இணைவு

கட்டற்ற கலைக்களஞ்சியமான விக்கிப்பீடியாவில் இருந்து.
தாவிச் செல்லவும்: வழிசெலுத்தல், தேடல்


அணுக்கருவியல்
CNO Cycle.svg
கதிரியக்கம்
அணுக்கரு பிளவு
அணுக்கரு பிணைவு

அணுக்கரு இயற்பியல் மற்றும் அணுக்கரு வேதியியலில் அணுக்கரு இணைவு அல்லது அணுக்கருப் பிணைவு (Nuclear fusion) என்பது வலிமையான அணுவின் மையக்கருவை உருவாக்குவதற்கு ஒத்த மின்சுமையுடைய அணுக்கருக்களை ஒன்றாக இணைக்கும் செயல்பாட்டைக் குறிப்பதாகும். இச்செயலின் போது ஆற்றல் வெளிப்பாடு அல்லது உட்கிரகித்தல் நிகழ்வும். ஒரே நேரத்தில் பல அணுக்களை இணைவுக்கு ஈடுபடுத்தும் பெரிய அளவிலான இணைவு செயல்பாடுகளானது கண்டிப்பாக பிளாஸ்மா நிலையில் இருக்கும் போதே நிகழும்.

இரும்பைக் (இரும்பு, நிக்கலுடன் அணுக்கருத் துகள் ஒன்றுக்கான மிகப்பெரிய பிணைப்பு ஆற்றலைக் (binding energy) கொண்டிருக்கிறது) காட்டிலும் குறைந்த நிறையுடன் இருக்கும் இரண்டு கருக்களின் இணைவு பொதுவாக ஆற்றலை உமிழ்கிறது, அதே சமயம் இரும்பைக் காட்டிலும் நிறை அதிகம் உள்ள அணுக்கருக்களின் இணைவு ஆற்றலை உட்கிரகிக்கிறது. அணுக்கருப் பிளவுச் செயல்பாட்டிற்கு இது எதிர்மாறாக உள்ளது. மிக எளிமையான ஹைட்ரஜன் இணைவை எடுத்துக்கொள்வோம், அதில் இரண்டு புரோட்டான்களுக்கு இடையேயான அணுக்கரு விசையும் அதைத் தொடர்ந்து வெளியேறும் ஆற்றலும் அவற்றின் பரஸ்பர மின் விலக்கத்தை வெல்லும் அளவுக்கு மிகவும் நெருக்கமாகக் கொண்டு வரப்பட வேண்டும்.

அணுக்கரு இணைவானது நட்சத்திரங்களில் இயற்கையாக நிகழுகிறது. மனிதர்களின் துணிகர முயற்சிகளின் மூலமான செயற்கையான இணைவுகளும் நிறைவேற்றப்பட்டுள்ளன. எனினும் அவை இன்னும் முழுமையான கட்டுப்பாட்டில் வரவில்லை. 1932 ஆம் ஆண்டுக்கு ஒரு சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்போர்டு (Ernest Rutherford) மூலமாக அணுக்கரு மாற்றங்களின் மீது கட்டமைப்பு சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. அவற்றின் அடிப்படையில் 1932 ஆம் ஆண்டில் மார்க் ஓலிபன்ட் (Mark Oliphant) பளுவில்லாத லேசான கருவின் இணைவை (ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகள்) முதன் முதலாக கண்டறிந்தார். நட்சத்திரங்களில் நிகழும் அணுக்கரு இணைவின் முக்கிய சுழற்சி நிலைகள் பின்னர் ஹன்ஸ் பத் (Hans Bethe) மூலமாக செய்து பார்க்கப்பட்டது. அந்த ஆய்வுகள் அந்த பத்தாண்டு காலத்தின் மீதமிருந்த ஆண்டுகள் முழுவதும் நீடித்தன. இராணுவத் தேவைகளுக்காக இணைவை ஆராய்ச்சி செய்யும் செயல்பாடுகள் மேன்ஹேட்டன் செயல்திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக 1940களின் முற்பகுதியில் தொடங்கின. ஆனால் 1952 ஆம் ஆண்டு வரை இது வெற்றி பெறவில்லை. 1950களின் தொடக்கத்தில் குடிமக்களின் பயன்பாட்டிற்கான கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இணைவு ஆராய்ச்சிகள் தொடங்கி இன்று வரை தொடர்ந்து வருகின்றன.

மீள்பார்வை[தொகு]

E = Δmc2.[1] உடன் இசைவில் உற்பத்திப் பொருள்களின் இயக்க ஆற்றலுக்கு நிறையை மாற்றுவதற்கு ஏற்ற அளவாக திரைத்தியத்துடன் தூத்தேரியத்தின் இணைவானது ஹீலியம்-4ஐ உருவாக்கி நியூட்ரானை விடுவித்து 17.59 MeV ஆற்றலை வெளியிடுகிறது

இணைவின் வினைகள் நட்சத்திரங்களின் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. கருத்தொகுப்பு என்றழைக்கப்படும் செயல்பாட்டில் மிகவும் பளுவற்ற மூலகங்கள் அனைத்தையும் உற்பத்தி செய்கிறது. நட்சத்திரங்களில் பளுவற்ற மூலகங்களுடைய இணைவு ஆற்றலை வெளியிட்டாலும் இரும்பைக் காட்டிலும் வலுவான மூலகங்களின் உற்பத்தி ஆற்றலை உட்கிரகிக்கிறது.

இணைவின் வினையானது தொடர்ந்து கட்டுப்படுத்தப்படாத வினையாக இருக்கும் போது ஹைட்ரஜன் வெடிகுண்டு மூலமாக உருவாக்கப்பட்டது போன்ற அணு வெப்பாற்றல் தொடர்பு வெடியை முடிவாகக் கொண்டிருக்கும். தானாகவே நீடித்திருக்காத வினைகள் மிகுதியான ஆற்றலையும் பெரிய அளவிலான நியூட்ரான்களையும் வெளியிடுகின்றன.

மின்சார உற்பத்திக்காக இணைவு ஆற்றலை உற்பத்தி செய்யும் நோக்குடன் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இணைவுடைய ஆராய்ச்சியானது 50 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக நடைபெற்று வருகிறது. உச்சநிலையான அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப இடர்பாடுகளை இது சந்தித்து வந்தாலும் தொடர்ந்து நடைபெற்று வருகிறது. தற்போது நட்டாதாயமில்லா (தானாகவே நீடித்திருக்கும்) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இணைவு வினைகள் உலகம் முழுவதும் உள்ள சில டொக்காமாக் (tokamak)-வகை உலைகளில் நிரூபித்துக் காட்டப்படவில்லை.[2] கோட்பாட்டளவில் வெப்பநிலைகளில் பிளாஸ்மாவை தேவையான அளவு (பார்க்க ITER) வெப்பப்படுத்தத் தேவையான அணுக்கரு இணைவு ஆற்றலை விட பத்து மடங்கு அதிக ஆற்றலை வழங்கக்கூடிய நடைமுறைச் சாத்தியமுள்ள உலைகளுக்கான திட்டங்கள் 2018 ஆம் ஆண்டு செயல்படுத்தப்பட திட்டமிடப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும் இது தாமதமாகியுள்ளது, அதற்கான புதிய தேதியும் அறிவிக்கப்படவில்லை.

ஹைட்ரஜன் போன்ற பளுவற்ற மூலகத்தின் அணுக்கருக்களை இணையச் செய்வதற்கும் மிகுதியான ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. அனைத்து கருக்களும் (அவற்றில் இருக்கும் புரோட்டான்கள் காரணமாக) நேர் மின்சுமையைக் கொண்டிருப்பதாலயே இது ஏற்படுகிறது. மேலும் ஒத்த மின்சுமைகள் விலக்குவதால் அவ்வணுக்கருக்களை ஒன்றோடு ஒன்று மிகவும் நெருக்கமாக இணைப்பது கடினமாகிறது. முடுக்கப்பட்ட பின்னர் (அதாவது அணுக்கரு வெப்பநிலைகளுக்கு வெப்பமூட்டுவது) இந்த மின்காந்த விலக்க விசையை அவை வெல்லக்கூடும். மேலும் இணைவை செயற்படுத்துவதற்கு போதுமான வலிமையுடன் இருப்பதற்கு ஈர்ப்புடைய அணுக்கரு விசைக்காக நெருக்கமாகச் செல்லலாம். வலிமையான அணுவின் மையக்கரு மற்றும் கட்டற்ற நியூட்ரானை உருவாக்கும் பளுவற்ற கருவின் இணைவானது பொதுவாக கருவை ஒன்றிணைப்பதற்கு எடுத்துக்கொள்ளும் விசையைக் காட்டிலும் அதிகமான ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. இது தானாகவே நீடித்திருக்கும் வினைகளை உற்பத்தி செய்யும் ஒரு வெப்ப உமிழ் செயல்பாடாகும்.

பெரும்பாலான அணுக்கரு வினைகளிலிருந்து வெளியேறும் ஆற்றலானது வேதியியல் வினைகளில் வெளிவரும் ஆற்றலைக் காட்டிலும் மிகவும் அதிகமாக இருக்கும். ஏனெனில் அணுக்கரு மையக்கருவை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் பிணைப்பு ஆற்றலானது அணுவின் மையக்கருவை நோக்கி எலக்ட்ரான்களைக் கவர்ந்து வைத்திருக்கும் ஆற்றலைக் காட்டிலும் மிகவும் அதிகமானதாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக ஹைட்ரஜன் அணு மையக்கருவிற்கு எலக்ட்ரானைச் சேர்ப்பதன் மூலமாகப் பெறப்படும் அயனியாக்க ஆற்றலின் அளவு 13.6eV ஆகும். இது வலது புறத்தில் விளக்கப்படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள துத்தேரியம்–திரைத்தியம் (D–T) வினையில் வெளியிடப்படும் 17MeV இல் மில்லியனில் ஒரு பங்கே ஆகும். அணுக்கரு இணைவு வினைகளின் ஆற்றல் அடர்த்தி அணுக்கருப்பிளவு வினைகளின் ஆற்றல் அடர்த்தியைக் காட்டிலும் பல மடங்கு அதிகமாகும். தனிப்பட்ட பிளவு வினைகள் தனிப்பட்ட அணுக்கரு இணைவு வினைகளைக் காட்டிலும் அதிகமான ஆற்றல் வாய்ந்தவை எனினும் இந்த அணுக்கரு இணைவு வினைகள் ஓரலகு நிறைக்கான அதிக அளவு ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. இவை வேதி வினைகளைக் காட்டிலும் பல மில்லியன் மடங்குகள் அதிகமான ஆற்றல் வாய்ந்தவை. நிறை நேரடியாக ஆற்றலாக மாற்றப்படும் (பொருள் மற்றும் எதிர்ப்பொருளின் மோதலின் மூலம் உருவாகும் வினைகளைப் போன்ற) வினைகள் மட்டுமே அணுக்கரு இணைவைக் காட்டிலும் ஓரலகு நிறைக்கான அதிக ஆற்றல் வாய்ந்தவையாக உள்ளன.

தேவைகள்[தொகு]

நிலைமின்னியல் விசைகளில் வலிமையான ஆற்றல் தடுப்பை வென்றால் மட்டுமே அணுக்கரு இணைவு சாத்தியம். நேர் மின்சுமை கொண்ட புரோட்டான்களுக்கு இடையே நிலைமின்னியல் விலக்க விசை இருப்பதன் காரணமாக மிகவும் தொலைவாக இருக்கையில் இரண்டு சாதாரண கருக்கள் ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன. இருப்பினும் இரண்டு கருக்களை ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாக கொண்டு வந்தால் குறைந்த தொலைவில் வலிமையாக இருக்கும் அணுக்கரு ஈர்ப்பு விசை மூலமாக நிலைமின்னியல் விலக்க விசையை வெல்ல முடியும்.

புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரான் போன்ற அணுக்கருத் துகள் அணுவின் மையக்கருவுடன் சேர்க்கப்படும் போது அணுக்கரு விசையானது இதர அணுக்கருத் துகள்களுடன் ஈர்க்கப்படுகிறது. ஆனால் விசைக்கு குறைவான தூரத்தில் இருப்பது காரணமாக நெருக்கத்தில் இருக்கும் அணுக்கருத் துகளை முதன்மையாக ஈர்க்கிறது. அணுவின் மையக்கருவின் உள்ளே இருக்கும் அணுக்கருத் துகள்கள் மேற்பரப்பில் இருப்பவற்றைக் காட்டிலும் அதிகமான அணுக்கருத் துகள்களை நெருக்கமாகக் கொண்டிருக்கின்றன. சிறிய கருக்களில் மிகப்பெரிய சர்பேஸ் ஏரியா-டூ-வால்யூம் ரேசியோ (surface area-to-volume ratio) இருப்பதில் இருந்து அணுக்கரு விசை காரணமாக ஒவ்வொரு அணுக்கருத் துகளிலும் பிணைப்பு ஆற்றல் செய்யப்படுகிறது. பொதுவாக இது அணுவின் மையக்கரு அளவை அதிகரிக்கிறது. ஆனால் சுமார் நான்கு அணுக்கருத் துகளின் விட்டத்துடன் அணுவின் மையக்கருவின் எல்லைப்பெறுமானத்தை அணுகுகிறது.

மற்றொரு வகையில் நிலைமின்னுக்குரிய விசை என்பது தலைகீழ்-இருமடி விசையாகும். அதனால் அணுவின் மையக்கருவுடன் சேர்க்கப்படும் புரோட்டான் அணுவின் மையக்கருவில் இருக்கும் அனைத்து பிற புரோட்டான்களில் இருந்து நிலைமின்னுக்குரிய விலக்கத்தை உணருகின்றன. நிலைமின்னுக்குரிய விசை காரணமாக ஒவ்வொரு அணுக்கருத் துகளும் நிலைமின்னுக்குரிய ஆற்றலாகிறது ஆகையால் கரு அளவில் பெரியதாகாமலே அதிகரிக்கின்றன.

குறுகிய இடைவெளியில் கவரக்கூடிய அணுக்கரு விசை என்பது எதிர்ப்பளிக்கும் நிலைமின்னுக்குரிய விசையைக் காட்டிலும் வலிமையானதாகும். அதே போன்று இணைவுக்கான முக்கிய தொழில்நுட்ப இடையூறானது உருகுவதற்குத் தயாரான கருவைப் பெற்றிருப்பதே ஆகும். தூரங்களை அளவிட முடியாது.

இந்த எதிர்க்கும் விசைகளின் நிகர விளைவு என்பது ஒவ்வொரு அணுக்கருத் துகளிலும் பிணைப்பு ஆற்றலானது இரும்பு மற்றும் நிக்கல் போன்ற மூலகங்கள் வரை பொதுவாக அதிகரிக்கும் அளவுடன் அதிகரிக்கிறது. முடிவாக பிணைப்பு ஆற்றலானது எதிர்மறையாக மாறுகிறது. மேலும் மிகவும் வலிமையான கருக்களானது (இவையனைத்தும் 208 அணுக்கருத் துகள்களைக் காட்டிலும் அதிகமாகவும் சுமார் 6 அணுக்கருத் துகள்களின் விட்டத்திற்கு ஏற்புடையதாக உள்ளன) நிலையில்லாமல் போகின்றன. பிணைப்பு ஆற்றலின் இறங்கு வரிசையில் நன்கு நெருக்கமாக கட்டப்பட்ட நான்கு கருக்கள் நிக்கல் - 62, இரும்பு - 58, இரும்பு - 56, மற்றும் நிக்கல் - 60 ஆகும்.[3] நிக்கல் ஐசோட்டோப்பு, நிக்கல் - 62 மிகவும் நிலையானதாக இருந்தாலும் இரும்பு ஐசோடோப்பு இரும்பு - 56 என்பது மிகவும் பொதுவாக பரும அளவு வரிசையில் இருக்கும். ஃபோட்டான் உட்கிரகித்தல் மூலமாக நட்சத்திரங்களின் உள்ளே இயக்கப்படும் நிக்கல் - 62 க்கான அதிக அளவு சிதைவின் காரணமாக இது ஏற்படுகிறது.

இந்த பொதுவான போக்கிற்கு குறிப்பிடத்தக்க விதிவிலக்கு என்பது லித்தியத்தைக் காட்டிலும் அதிகமான பிணைப்பு ஆற்றலுடைய ஹீலியம்-4 அணுவின் மையக்கருவாகும். லித்தியம் இதற்கு அடுத்த வலிமையான மூலகம் ஆகும். இந்த விதிவிலக்கான செயலுக்கு பவுலி தவிர்ப்புத் தத்துவம் (Pauli exclusion principle) விளக்கமளிக்கிறது—புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் ஃபெர்மியன்களாக இருப்பதால் அவற்றால் துல்லியமாக அதே நிலையில் உளதாயிருப்பதில்லை எனக் கூறுகிறது. அணுவின் மையக்கருவில் ஒவ்வொரு புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரானின் ஆற்றல் நிலையானது மேல் சுழற்சி மற்றும் கீழ் சுழற்சி துகள்கள் இரண்டிலுமே இசைவாக உள்ளது. ஹீலியம்-4 வழக்கத்திற்கு மாறாக பெரிய பிணைப்பு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. ஏனெனில் அதன் அணுவின் மையக்கருவானது இரண்டு புரோட்டான்கள் மற்றும் இரண்டு நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. அதனால் அதன் அனைத்து நான்கு அணுக்கருத் துகள்களும் தள நிலையில் இருக்கும். எந்த கூடுதலான அணுக்கருத் துகள்களும் மிகப்பெரிய ஆற்றல் நிலைகளுக்கு செல்கின்றன.

இரண்டு கருக்களை ஒன்றாக கொண்டு வந்தால் இதே போன்ற நிலையே ஏற்படுகிறது. அவை ஒன்றை மற்றொன்று அணுகும் போது ஒரு அணுவின் மையக்கருவில் உள்ள அனைத்து புரோட்டான்களும் மற்றொரு அணுவின் மையக்கருவில் உள்ள அனைத்து புரோட்டான்களையும் விலக்குகிறது. உண்மையில் இரண்டு கருவானது தொடர்பில் வரும் வரையில்லாமல் வலிமையான அணுக்கரு விசையை எடுத்துக்கொள்கின்றது. எனவே இறுதியான ஆற்றல் நிலை குறைவாக இருந்தாலும் கூட மிகப்பெரிய ஆற்றல் தடையை கண்டிப்பாக முதலில் சமாளிக்க வேண்டியதாகிறது. இது கூலூம் அரண் (Coulomb barrier) எனப்படுகிறது.

கூலூம் அரண் என்பது ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்புகளுக்கான மிகச்சிறிய ஒன்றாகும்—அவை அணுவின் மையக்கருவில் ஒற்றை நேர் மின்சுமையை மட்டுமே கொண்டிருக்கும். இரட்டை-ஃபோட்டான் என்பது நிலையாக இருப்பதில்லை, அதனால் விளைபொருள்களில் ஒன்றாக இருக்கும் ஹீலியம் அணு மையக்கருவை உச்ச அளவு நெருக்கமான கட்டுப்பாடு இருக்கும் வழியில் சிறப்பான முறையில் நியூட்ரான்களைக் கண்டிப்பாக ஈடுபடுத்த வேண்டியிருக்கிறது.

தூத்தேரியம்-திரைத்தியம் எரிபொருளைப் பயன்படுத்தி அதன் விளைவாக வரும் ஆற்றல் தடையின் அளவு சுமார் 0.01 MeV ஆக இருக்கிறது.[சான்று தேவை] ஒப்பீட்டில் ஹைட்ரஜனில் இருந்து எலக்ட்ரானை நீக்குவதற்கு தேவைப்படும் ஆற்றல் என்பது 13.6 eV ஆக இருக்கிறது. இது சுமார் 750 மடங்கு குறைவான ஆற்றலாகும். இணைவின் (இடைநிலை) முடிவு என்பது நிலையற்ற 5He அணு மையக்கருவாகும். இது துரிதமாக 14.1 MeV உடன் நியூட்ரானை வெளியேற்றுகிறது.[சான்று தேவை] எஞ்சியிருக்கும் 4He அணு மையக்கருவின் பின்னுதைப்பு ஆற்றல் 3.5 MeV ஆகும்.[சான்று தேவை] அதனால் விடுவிக்கப்படும் மொத்த ஆற்றல் 17.6 MeV ஆக இருக்கிறது.[சான்று தேவை] இது ஆற்றல் தடையை சமாளிப்பதற்கு தேவைப்படுவதைக் காட்டிலும் பன்மடங்கு அதிகமானதாகும்.

வினையைத் துவக்கும் ஆற்றலானது அணுக்கரு ஒன்றின் முடுக்கத்தில் இருந்து வந்தால்அச்செயல்பாடு பீம்-டார்கெட் இணைவு எனப்படுகிறது. கரு இரண்டுமே முடுக்கப்பட்டால் அச்செயல்பாடு பீம்-பீம் இணைவு எனப்படுகிறது. வெப்பஞ் சார்ந்த சமநிலைக்கு அருகில் பிளாஸ்மாவின் பகுதியாக கரு இருந்தால் அது அணு வெப்பாற்றல் தொடர்பு இணைவு எனப்படுகிறது. வெப்பநிலை என்பது துகள்களின் இயக்க ஆற்றல் சராசரி அளவிடப்படுகிறது. கருவை வெப்பமூட்டுவதன் மூலம் அவை ஆற்றலைப் பெறுகின்றன. முடிவாக அவற்றை சமாளிப்பதற்கு தேவையான 0.01 MeV ஐப் பெறுகின்றன. எலக்ட்ரான் வோல்டுகள் மற்றும் கெல்வின்களுக்கு இடையில் அலகுகளை மாற்றம் செய்வது என்பது மிகவும் உயர் வெப்பநிலையில் இருக்கும் 120 மில்லியன் கெல்வின்களுக்கும் அதிகமான வெப்பநிலையை சமாளிக்கும் தடையைக் கொண்டிருக்கிறது.

உண்மையான வெப்பநிலையைக் குறைப்பதற்கு இரண்டு வினைகள் தேவைப்படுகின்றன. வெப்பநிலை என்பது சராசரி இயக்க ஆற்றல் என்பது ஒரு உண்மையாகும். இந்த வெப்பநிலையில் சில கருக்களை ஈடுபடுத்தும் போது 0.01 MeVஐக் காட்டிலும் அதிகமான சக்தியைக் கொண்டிருக்கிறது. இதற்கிடையில் மற்றவை குறைவான ஆற்றலையே கொண்டிருக்கின்றன. திசைவேகப் பகிர்வில் உயர்-ஆற்றல் பகுதியில் கருவானது அதிகப்படியான இணைவு வினைகளை ஏற்படுத்துகின்றன. இதன் மற்றொரு விளைவு குவாண்டம் டியூனலிங் (quantum tunneling) ஆகும். கூலூம் அரணை முழுமையாக சமாளிப்பதற்குப் போதுமான ஆற்றலை கரு உண்மையில் கொண்டிருப்பதில்லை. அவை தோராயமாக போதுமான ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தால் எஞ்சியிருக்கும் தடை வழியாக அவற்றால் செல்ல முடியும். இக்காரணங்களுக்காக குறைந்த வெப்பநிலைகளில் எரிபொருள் இருப்பது குறைவான விகிதத்தில் தாங்கு இணைவு நிகழ்வுகளை ஏற்படுத்தும்.

இணைவு எதிர்விளைவு விகிதமானது அதிகரிக்கும் வரை துரிதமாக வெப்பநிலையில் உயருகிறது. பின்னர் மெதுவாக வெப்பத்தைத் தனிக்கிறது.DT விகிதமானது குறைவான வெப்பநிலையில் (சுமார் 70 keV அல்லது 800 அல்லது கெல்வின்கள்) உச்சமடைகிறது. மேலும் இணைவு ஆற்றலுக்காக பொதுவாக கருதப்படும் பிற வினைகளைக் காட்டிலும் அதிகமான மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது.

விளைவு குறுக்கு வெட்டமைப்பு σ என்பது இரண்டு வினைபடு பொருள் கருவிற்கு ஒத்த திசைவேகத்தின் செயலாக இணைவு விளைவின் நிகழ்தகவை அளவிடுவதாகும். வினைபடு பொருள்களானது திசைவேகத்தின் பகிர்வைக் கொண்டிருந்தால் பின்னர் குறுக்கு வெட்டமைப்பு மற்றும் திசைவேகத்தின் உற்பத்தியில் பகிர்வுகளில் அது சராசரியாக செயல்படுவதற்கு பயனுள்ளதாக உள்ளது. எ.கா. அணு வெப்பாற்றல் தொடர்பு இணைவுடன் வெப்பஞ்சார்ந்த பகிர்வு. விளைவு விகிதம் (ஒவ்வொரு சமயமும் ஒவ்வொரு கனஅளவில் உள்ள இணைவுகள்) என்பது <σv> முறைகள் வினைபடு பொருள் எண் அடர்த்திகளின் உற்பத்தி ஆகும்:

f = n_1 n_2 \langle \sigma v \rangle.

கருக்களின் வகைகள் DD விளைவு போன்று அதற்குள்ளாகவே வினையை ஏற்படுத்திக் கொண்டால் பின்னர் வினைபொருளான n_1n_2 கண்டிப்பாக (1/2)n^2 மூலமாக மாற்றப்படும்.

\langle \sigma v \rangle அறை வெப்பநிலைகளில் இருந்து மெய்நிகராக பூஜ்ஜியத்தில் இருந்து அதிகரித்து பொருள் செறிந்த வெப்பநிலையான 10–100 keV வரை செல்கிறது. வழக்கத்திற்கு அதிகமான அயனியாக்க சக்திகள் (ஹைட்ரஜன் நிலைகளில் 13.6 eV) கொண்ட இந்த வெப்பநிலைகளில் இணைவு வினைபடு பொருள் பிளாஸ்மா நிலையில் இருக்கிறது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அடைப்பு நேரத்துடன் சாதனத்தின் வெப்பநிலை செயலாக \langle \sigma v \rangle உடைய தனிச்சிறப்பானது லாசன் கிரிடெரியன் (Lawson criterion) மூலமாக கண்டறியப்படுகிறது.

ஈர்ப்புக்குரிய வரையறை[தொகு]

லாசன் தேர்வளவையை நிறைவுசெய்வதற்கு மிகவும் போதுமான எரிபொருளை வரையறுப்பதற்கு ஏதுவான ஒரு விசை புவியீர்ப்பாகும். இதற்கு நிறை தேவைப்பட்டாலும் நட்சத்திரங்களில் மட்டுமே ஈர்ப்புக்குரிய கட்டுப்பாடு கிடைக்கும் என்பது மிகவும் சிறப்பாகும் (இணைவுக்கு ஏதுவான குறைவான நிறையளவுகளானது ரெட் வார்ஃப்கள் (red dwarf) ஆகும்). மிகவும் எதிர்விளைவுடைய எரிபொருளான தூத்தேரியம் பயன்படுத்தப்பட்டிருந்தாலும் கூட வியாழன் கோளுக்கு தேவைப்படுவதைக் காட்டிலும் அதிகப்படியான நிறை தேவைப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் செலுத்தப்பட்ட பிறகு போதுமான அளவிற்கு இருக்கும் நட்சத்திரங்களில் அதன் அகடுகளில் தீர்ந்து விடுகிறது. அதனால் அந்த அகடுகள் (அல்லது அகடைச் சுற்றியுள்ள ஓடுகள்) ஹீலியத்தில் இருந்து கார்பனுக்கு உருக ஆரம்பிக்கின்றன. மிகவும் நிறையளவுடைய நட்சத்திரங்களில் (குறைந்தது 8-11 சூரியனுக்குரிய நிறைகள்) இரும்பிற்கு பளுவற்ற மூலகங்கள் உருகுவதன் மூலமாக அதன் ஆற்றலில் சிலவற்றை உற்பத்தி செய்யும் வரை இச்செயல்பாடு தொடர்கிறது. வலுவான மூலகங்களை உற்பத்தி செய்யும் வினைகளாக இரும்பானது உச்ச அளவான பிணைப்பு ஆற்றலைக் கொண்டிருப்பது என்பது பொதுவாக வெப்பம் விழுங்குகின்ற தன்மை ஆகும். ஆகையால் மிகப்பெரிய நட்சத்திர பரிமாணத்தின் நிலையான காலங்களின் போது குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான வலுவான மூலகங்கள் உருவாவதில்லை. ஆனால் அவை மீ ஒளிர் விண்மீன் வெடிப்புகள் மற்றும் சில பளுவற்ற நட்சத்திரங்களில் உருவாகின்றன. இதில் சில வலுவான மூலகங்களானது அணுக்கரு இணைவில் ஆற்றலை உற்பத்தி செய்கின்றன.

காந்தம் சார்ந்த வரையறை[தொகு]

மின்சாரத்தால் திறனேற்றப்பட்ட துகள்கள் (எரிபொருள் அயனிகள் போன்றவை) காந்தப்புல திசைகளைத் தொடருகின்றன (பார்க்க கைடிங் சென்டர் (Guiding center)). முடிவாக இணைவு எரிபொருளானது வலிமையான காந்த புலத்தைப் பயன்படுத்தி சிக்கவைக்கப்படுகிறது. டொக்காமேக்குகளின் நங்கூரவளைய வடிவியல்கள் மற்றும் ஸ்டெல்லரேட்டர்கள் (stellarator) மற்றும் திறந்த-முனை கண்ணாடி வரையறை அமைப்புகள் உள்ளிட்ட பல்வகையான காந்த அமைவடிவங்கள் இருக்கின்றன.

நிலைம வரையறை[தொகு]

மூன்றாவது வரையறைக் கோட்பாடு என்பது இணைவு எரிபொருளின் குளுவையின் மேற்பரப்பில் அதிக பரப்பிற்கு துரிதமான ஆற்றலின் துடிப்பை செலுத்துவதாகும். இதன் காரணமாக ஒரே நேரத்தில் "சீர்குலைதல்" ஏற்படுகிறது. மேலும் மிகவும் அதிகப்படியான அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலைக்கு வெப்பம் உயர்கிறது. எரிபொருளானது போதுமான அடர்த்தியிலும் போதுமான வெப்பத்திலும் இருந்தால் இணைவு விளைவு விகிதமானது எரிபொருள் வீணாக்கப்படுவதற்கு முன்பு குறிப்பிட்ட பகுதியை எரிப்பதற்கு போதுமானதாக உள்ளது. இந்த உச்ச அளவான நிலையை அடைவதற்கு துவக்கத்தில் குளுமையான எரிபொருள் கண்டிப்பாக வெடித்துச்சிதறும் படி அழுத்தப்படவேண்டும். நிலைம வரையறை என்பது ஹைட்ரஜன் வெடிகுண்டில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அங்கு இயக்கியானது அணுப்பிளவு வெடிகுண்டின் மூலமாக உருவாக்கப்பட்ட ஊடுகதிர்களாக உள்ளது. நிலைம வரையறை என்பது "கட்டுப்படுத்தப்பட்ட" அணுக்கரு இணைவிலும் முயற்சிக்கப்படுகிறது. இங்கு இயக்கி என்பது லேசர், அயனி அல்லது எலக்ட்ரான் பீம் அல்லது Z-பின்ச் (Z-pinch) ஆகும். இணைவு தரத்திற்கு எரிபொருளை அழுத்துவதற்கு வழக்கமாயுள்ள உயர் வெடிபொருளைப் பயன்படுத்துவது இதன் மற்றொரு வகையாகும்.[4][5] D-D வினைகளில் இருந்து நியூட்ரான்களை உருவாக்குவதற்கு நிலையான மையப்படுத்தப்பட்ட குவிக்கப்பட்ட அரைக்கோள வெளிப்பாடுகளை[6] உற்பத்தி செய்வதற்கு UTIAS வெடித்தல்-இயக்க-வெளிப்பாட்டு வசதி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் எளிமையான மிகவும் நேரடி முறையானது தூத்தேரியம்-ஆக்ஸிஜனை முன் வெடிக்கச்செய்யும் விகிதவியல் கலவையில் உறுதிபடுத்தப்பட்டுள்ளது. மற்றொரு வெற்றிகரமான முறையானது மிகச்சிறு அளவிலான வாய்டென்கோ அழுத்தியைப் (Voitenko compressor)[7] பயன்படுத்துவதாகும். இங்கு தள இடைத்தகடானது இரண்டாம்பட்ச கோளக்குழியினுள் வெளிப்பாட்டு அலை மூலமாக இயக்கப்படுகிறது. அது ஒரு காற்று மண்டலத்தில் தூய்மையான தூத்தேரியம் வாயுவைக் கொண்டிருக்கிறது.[8]

மியூன்-ஊக்கல் இணைவு (muon-catalyzed fusion), பேர்ன்ஸ்ஒர்த்–ஹிர்ஸ்ச் பியூசர் (Farnsworth–Hirsch fusor) மற்றும் பாலிவெல் (Polywell) (நிலைம நிலைமின்னுக்குரிய வரையறை) மற்றும் குமிழ் இணைவு போன்ற சில வரையறைக் கோட்பாடுகள் ஆராயப்பட்டுள்ளன.

தயாரிப்பு முறைகள்[தொகு]

அணுக்கரு இணைவு வினையை ஏற்படுத்துவதற்கு ஏராளமான முறைகள் அறியப்பட்டுள்ளன. இவற்றில் சில முழுமையான உணர்வில் "குழுமையாக" இருக்கும் (விளைவுடைய உற்பத்திப் பொருள்களைத் தவிர) பொருளின் எந்த பாகமும் வெப்பமாக இருப்பதில்லை. சில "குழுமையாக" இருக்கும் வரையறுக்கப்பட்ட உணர்வில் பொருளின் அளவானது குறைந்த வெப்பநிலையையும் அழுத்தத்தையும் சார்ந்திருக்கும் ஆனால் வினைபடுபொருள்களை அல்ல. மேலும் சில "வெப்ப" இணைவு முறைகளானது மிகவும் உயர்ந்த வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் கண்ணுக்கு புலனாகும் பகுதியை உருவாக்குகின்றன.

இடஞ்சார்ந்த குளுமை இணைவு[தொகு]

மியோன்-கேட்டலைசுடு இணைவு என்பது சராசரி வெப்பநிலைகளில் நிகழும் நன்கு-விரிவுபடுத்தப்பட்ட மற்றும் மீண்டும் உருவாக்கக்கூடிய இணைவு செயல்பாடாகும். 1980களின் முற்பகுதியில் ஸ்டீவன் ஜோன்ஸ் மூலமாக இது விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டது. நிகர ஆற்றலை உற்பத்தி செய்வதற்கான முடிவுகளை இது அளிக்கவில்லை. அங்கு 2.2 µs அரை-ஆயுளானது மியுயான்களை உருவாக்குவதற்கு தேவையான ஆற்றலின் காரணமாக இந்த விளைவில் இருந்து நிகர ஆற்றல் உற்பத்தி ஏற்படுவதில்லை. மியுயான் புதிய ஆல்ஃபா துகளுக்கு பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் வாய்ப்பு உள்ளது. ஆதலால் வினையூக்க இணைவு நிறுத்தப்படுகிறது.

பொதுவான குளுமை, இடஞ்சார்ந்த வெப்ப இணைவு[தொகு]

முடுக்கம்-சார்ந்த பளுவற்ற-அயனி இணைவு என்பது பளுவற்ற-அயனி இணைவு வினைகளுக்கு போதுமான துகள் இயக்க ஆற்றல்களை அடைவதற்கு துகள் முடுக்கங்களை பயன்படுத்தும் ஒரு நுட்பமாகும். பளுவற்ற அயனிகளை முடுக்குவது என்பது மிகவும் எளிதானதாகும். மேலும் இது வினைத்திறனுள்ள வகையில் நிறைவேற்றப்படுகிறது—இவையனைத்தும் ஒரு வெற்றிடக்குழாயையும், ஜோடியான மின்முனையையும், உயர்-மின்னழுத்த மின்மாற்றியையும் எடுத்துக்கொள்கிறது; மின்முனைகளுக்கு இடையில் 10 kV ஒரு சிறியதான நிகழ்வாக இணைவு உணரப்படுகிறது. முடுக்கம்-சார்ந்த இணைவின் அடிப்படைப் பிரச்சினை (மேலும் பொதுவாக குளுமையான இலக்குகளுடன்) என்பது இணைவு குறுக்கு வெட்டமைப்பானது பல வரிசைகளில் கூலோம் இடைவினை குறுக்கு வெட்டமைப்புகளை விட அளவில் குறைந்துள்ளன. ஆகையால் அயனிகளின் பெருமளவு எண்ணிக்கையானது இலக்கில் உள்ள அணுக்களின் அயனியாக்கம் மற்றும் பிரேமுசுத்திராலுனில் ஆற்றலை அதிகரிப்பதுடன் முடிவடைகிறது. குறிப்பாக இந்த ஆய்விற்கு ஒத்த சாதனங்களானது அடைக்கப்பட்ட-குழாய் நியூட்ரான் உற்பத்தி செய்யும் சாதனங்களாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. இந்த சிறிய சாதனங்களானது தூத்தேரியம் மற்றும் திரைத்தியம் வாயுவைக் கொண்ட நுண்ணிய துகள் முடுக்கிகளுடன் நிரப்பப்படுவதுடன் தூத்தேரியம் மற்றும் திரைத்தியம் இருக்கும் இணைவு ஏற்படும் இடத்தில் ஐதரைட்டு இலக்குகளுக்கு எதிராக இந்த கருக்களின் அயனிகளுக்கு இடமளிப்பதும் இந்த திட்டத்தில் உள்ளது. பெட்ரோலியம் தொழில்துறையில் பயன்படுத்துவதற்காக ஆண்டு தோறும் நூற்றுக்கணக்கான நியூட்ரான் உற்பத்தி செய்யும் சாதனங்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இங்கு அவை எண்ணை ஒதுக்கீடுகளுக்கும் அளப்பதற்கும் அளவீடு சாதனமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அறிவியல் அறிஞர்கள் மூலமாக வலியுறுத்தப்பட்ட பிரபல செய்திகளில் கால அறிக்கைகளின் காரணமாக சுமார் அரை நூற்றாண்டுக்கும் மேலாக "டேபிள்-டாப்" இணைவு இயந்திரங்கள், நியூட்ரான் உற்பத்தி சாதனங்கள் போன்றவை தயாரிக்க வலியுறுத்தப்பட்டன. இந்த சாதனங்களின் அளவுகள் மாறுபடுகின்றன. ஆனால் மிகச்சிறிய கருவிகளானது பெரும்பாலும் பொருளின் அளவைக் காட்டிலும் அளவுகளில் மிகச் சிறியதாகவே தொகுக்கப்படுகின்றன. இந்த சாதனங்களானது நிகர சக்தி உற்பத்தியை வழங்குவதில்லை.

சோனோமினிஸ்கேன் (sonoluminescence) கருப்பொருளின் மேல் கருத்து மாறுபாடுடைய சோனோபியூசன் (Sonofusion) அல்லது குமிழ் பியூசன் போன்றவை ஒலி சம்பந்தமான அதிர்வலைகளை ஏற்படுத்தி தற்காலிகமான குமிழ்களை (வெற்றிடமாதல்) உருவாக்குகின்றன. அதன் உருவாக்கத்திற்கு பிறகு விரைவில் அது விரிவடைந்து சிதைவதால் அணுக்கரு இணைவுக்கு போதுமான வெப்பநிலைகளும் அழுத்தங்களும் ஏற்படுகின்றன.[9]

பேர்ன்ஸ்ஒர்த்–ஹிர்ஸ்ச் பியூசர் என்பது இணைவில் உருவாகும் ஒரு மேசை மீது வைக்கும் சாதனமாகும். இந்த இணைவானது அயனின் நிலைமின்னுக்குரிய முடுக்கத்தின் மூலமாக உற்பத்தியாகும் உயர் அளவிலான வெப்பநிலைகளில் இருந்து ஏற்படுகிறது. இந்த சாதனத்தை விலை மலிவாகவே உருவாக்க முடியும். ஆனால் நிகர சக்தி உற்பத்தியை வெளியிடுவதற்கு இது உகந்ததே அல்ல.

பாலிவெல் என்பது இணைவில் இருந்து உருவாகும் ஒரு மேசை மீது வைக்கும் சாதனத்திற்கான கோட்பாடாகும். இந்த சாதனம் வெப்ப இயக்குவிசை இல்லாத சமநிலை இயந்திரம் ஆகும். அவை கூட்டாக உருகும் மைய இடத்தில் அயனிகளை முடுக்குவதற்கு நிலைமின்னுக்குரிய வரையறையாகப் பயன்படுகிறது.

எதிர்பொருள்-துவக்க இணைவானது நுண்ணிய இணைவு வெடிப்பை உருவாக்குவதற்கு எதிர்பொருளில் சிறிய அளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சாதகமான அணுக்கரு துடிப்பு உந்துகையை உருவாக்கும் கட்டத்தில் இது முதன்மையாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. தனியாக எதிர்ப்பொருளை உற்பத்தி செய்வதில் ஏற்படும் செலவு காரணமாக இது சாத்தியமானதாக பெரும்பாலும் இருப்பதில்லை.

2005 ஆம் ஆண்டு ஏப்ரல் மாதத்தில் UCLA இல் ஒரு குழு மூலமாக தீமின் இணைவு அறிக்கையிடப்பட்டது. எபியம் டியோட்ரைடு இலக்கினுள் தூத்தேரியம் கருவை அயனியாக்கம் செய்யவும் முடுக்கவும் ஒவ்வொரு மீட்டரிலும் சுமார் 25 கிகாவோல்டுகள் மின்புலத்தை உருவாக்குதற்கு தங்குதன் ஊசியுடன் −34 முதல் 7 °C (−29 முதல் 45 °F வரை) வரை வெப்பம் கொண்ட தீமின் பளிங்கை இங்கு அறிவியல் அறிஞர்கள் பயன்படுத்தினர். பளிங்கு மூலமாக உருவாக்கப்பட்ட தூத்தேரிய அயன்களின் ஆற்றலை நேரடியாக அளவிட முடியாமல் போனாலும் ஆசிரியர்கள் அவர்களது உருவகப்படுத்துதலில் மதிப்பிட்டுள்ளவாறு 100 keV ஐப் (சுமார் 109 K வெப்பநிலை ஆகும்) பயன்படுத்துகின்றனர்.[10] இந்த ஆற்றல் நிலைகளில் ஹீலியம்-3 அணுவின் மையக்கருவை உருவாக்குவதற்கு 2.45 MeV நியூட்ரான் மற்றும் பிரேமுசுத்திராலுன் உடைய இரண்டு தூத்தேரிய கருக்களை ஒன்றாக உருக விடவேண்டும். பயன்பாடுடைய நியூட்ரான் உற்பத்தி செய்யும் சாதனங்களை உருவாக்கினாலும் அது தயாரிப்பதைக் காட்டிலும் அதிகமான ஆற்றல் தேவைப்படுவதால் சக்தி உருவாக்கதிற்காக கருவிகள் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை.[11][12][13][14]

வெப்ப இணைவு[தொகு]

வெப்ப இணைவில் இணைவு அணுஉலை அல்லது அணுக்கரு ஆயுதத்தினுள் (அல்லது நட்சத்திரத்தினுள்) மிகவும் அதிக அளவான வெப்பநிலையை எரிபொருள் அடைகிறது.

இரண்டாவது அமைப்பின் முறைகளானது சமநிலை அல்லாத அமைப்புகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். இங்கு மிகவும் குறைவான வெப்பநிலையில் பொருளை சிறிய பிரதேசத்தில் திருத்தியமைக்க ஒத்த மிகவும் உயர்ந்த வெப்பநிலைகள் மற்றும் அழுத்தங்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. டோடு ரைடர் (Todd Rider) அவரது MITக்கான மருத்துவ ஆய்வுகளில் அரைநடுநிலை, ஐசோடோபிக், நடுநிலையல்லாத இணைவு அமைப்புகள் அனைத்து பற்றியும் அறிமுறையான ஆய்வை நடத்தினார். ஒரு குளுமையான வெப்பநிலையானது துரிதமாக குறையும் போது பிளாஸ்மாவில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் இதர எலக்ட்ரான்கள் அல்லது அயனிகளைத் தாக்குவதன் மூலம் பிரேமுசுத்திராலுன் உற்பத்தியாவதன் காரணமாக துரிதமான விகிதத்தில் ஆற்றல் அனைத்து அமைப்புகளில் இருந்து வெளியேறுகிறது என்பதை அவர் விளக்கிக்காட்டினார். வெப்பநிலைகளின் அளவு காரணமாக வெப்பமான பிளாஸ்மாவில் இந்த பிரச்சனையாகப் பேசப்படுவதில்லை. ஆகையால் எதிர்முடுக்கத்தின் பரும அளவு மிகவும் குறைவாக இருக்கிறது. நடுநிலையற்ற மற்றும்/அல்லது சமவியல்பில்லாத நடுநிலையற்ற பிளாஸ்மாக்களில் ரைடரின் பணி உகந்ததாக இருப்பதில்லை என்பது குறிப்பிடத்தக்கதாகும்.

முக்கிய வினைகள்[தொகு]

வானியற்பியல் தொடர்பான வினைத் தொடர்கள்[தொகு]

புரோட்டான்-புரோட்டான் தொடர்பானது சூரியன் அல்லது அதைவிட சிறிய நட்சத்திரங்களின் அளவை விஞ்சுகிறது.
சூரியனைக் காட்டிலும் நட்சத்திரங்களில் வலிமையாக CNO சுழற்சி விஞ்சுகிறது.

இயற்கையில் மிகவும் முக்கியமான இணைவு செயல்பாடு என்பது நட்சத்திரங்களுக்கு ஆற்றல் கொடுக்கக்கூடியதே ஆகும். இதன் நிகர விளைவு என்பது இரண்டு பாசிட்ரோன்கள், இரண்டுநியூட்ரினோக்களின் வெளியீடு (நியூட்ரான்களுக்குள் இரண்டு புரோட்டான்களை மாறுபடுத்துகிறது) மற்றும் ஆற்றலின் வெளியீடுடன் ஆல்ஃபா துகளினுள் நான்கு புரோட்டான்களின் இணைவு ஆகும். ஆனால் நட்சத்திரத்தின் நிறையைப் பொருத்து பல்வேறு தனிப்பட்ட வினைகளும் இதில் ஏற்படுகின்றன. சூரியனின் அளவுடைய அல்லது அதற்கு சிறிய அளவுடைய நட்சத்திரங்களில் புரோட்டான்-புரோட்டன் தொடர் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. வலிமையான நட்சத்திரங்களில் CNO சுழற்சியானது மிகவும் முக்கிய ஒன்றாக உள்ளது. இரண்டு வகையான செயல்பாடுகளின் வகைகளும் நட்சத்திரங்கள் சார்ந்த கருத்தொகுப்புகளின் பகுதியாக புதிய மூலகங்களின் உருவாக்கத்திற்கு பொறுப்புடையவைகளாக விளங்குகின்றன.

நட்சத்திர அடுக்குகளின் வெப்பநிலைகள் மற்றும் அடர்த்திகளில் இணைவு வினைகளின் விகிதங்கள் கேடான வழியில் மெதுவாக உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக சூரியன் சார்ந்த அடுக்கு வெப்பநிலை (T ≈ 15 MK) மற்றும் அடர்த்தியில் (160 g/cm³) ஆற்றலின் வெளிப்பாட்டு விகிதம் 276 μW/cm³ மட்டுமே உள்ளது—இது மனித உடல் உற்பத்தி செய்யும் வெப்பநிலையின் கொள்ளளவில் கால்மடங்கே ஆகும்.[15] ஆகையால் அணுக்கரு இணைவு சக்தி உற்பத்தி ஆய்வகத்தில் நட்சத்திர அடுக்கு நிலைகளின் மறு உற்பத்தி நடைமுறைக்கு முழுவதும் உகந்ததாக இருப்பதில்லை. ஏனெனில் அணுக்கரு எதிர்விளைவு விகிதங்கள் வெப்பநிலையை வலிமையாக சார்ந்துள்ளன (exp(−E /kT )). 10–100 முறைகள் அதிகமான வெப்பநிலைகளில் (நட்சத்திரங்களின் உள்ளமைப்புகளுக்கு ஒத்த வெப்பநிலை) புவிக்குரிய இணைவு அணு உலைகளில் ஆற்றலை உற்பத்தி செய்வதற்குத் தேவையான சாதகமான விகிதங்களைப் பெறுவதற்கு T ≈ 0.1–1.0 GK தேவைப்படுகிறது.

புவிக்குரிய வினைகளுக்கான திட்ட அளவைகள் மற்றும் போட்டிகள்[தொகு]

மனிதன் உருவாக்கிய இணைவில் புரோட்டான்கள் முதன்மையான எரிபொருளாக இருப்பதில்லை. மேலும் இங்கு அதிகப்படியான வெப்பநிலைகளில் பயன்படுத்தப்படுவதால் மிகப்பெரிய குறுக்கு வெட்டுகளுடன் வினைகள் தேர்ந்தெடுக்கக் கூடியவைகளாகவே உள்ளன. இது குறைவான லாசன் தேர்வளவையைத் தெரிவிக்கிறது. ஆகையால் குறைவான தொடக்க விளைவே ஏற்படுகிறது. நியூட்ரான்களின் தயாரிப்பின் மற்றொரு கருத்தாக அணுக்கரு அமைப்பை ஒலிமுறையில் இயக்குவது உள்ளது. ஆனால் இதில் இணைவு ஆற்றல் மற்றும் திரைத்தியம் இனப்பெருக்கத்தைப் பிரிப்பதற்கு இடமளிக்கும் சாதகங்களும் உள்ளன. அந்நியூட்ரானிக்களாகக் (aneutronic) குறிப்பிடப்படும் வினைகள் எந்த நியூட்ரான்களையும் வெளியிடுவதில்லை.

ஆற்றலின் மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு இணைவு எதிர்விளைவானது பல்வேறு திட்ட அளவுகளை திருப்திப்படுத்த வேண்டியுள்ளது. அது கண்டிப்பாக

  • வெப்பம் உமிழ்வதாக இருக்க வேண்டும் : இது நிச்சயமானதே ஆகும். ஆனால் இது பிணைவு ஆற்றலின் வளைவின் (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) குறைவான Z பகுதிக்கு வினைபடுபொருள்களை அளவாகக் கொண்டிருக்கிறது. இதன் கூடுதலான நெருக்கப் பிணைப்பின் காரணமாக 4He ஹீலியத்தை இது மிகவும் பொதுவான பொருளாக உருவாக்குகிறது. எனினும் 3He மற்றும் 3H போன்றவையும் உருவாகிறது;
  • குறைவான Z கரு ஈடுபடுத்தப்பட வேண்டும்: கருவானது உருகுவதற்கு மிகவும் முன்பாக கண்டிப்பாக இது நிலைமின்னுக்குரிய விலக்கத்தை மிஞ்சுகிறது;
  • இரண்டு வினைபடுபொருள்களைக் கொண்டிருக்கிறது: நட்சத்திர அடர்த்திகளைக் காட்டிலும் குறைவான அடர்த்தியைக் கொண்ட எதிலும் மூன்று பகுதி மோதல் என்பது மிகவும் பொருத்தமற்றதாகும். ICF இன் மிகவும் குறைவான வரையறை நேரத்தில் சாசன் கிரிடெரியனின் மூன்றாவது காரணியில் குறைபாடுகளை ஈடு செய்வதற்கு நட்சத்திர அடர்த்திகள் மற்றும் வெப்பநிலைகள் அதிகமாக இருக்கும் நிலைம வரையறையில் இது மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகும்.
  • இரண்டு அல்லது அதற்கும் அதிகமான உற்பத்திப் பொருள்களைக் கொண்டிருக்கிறது : மின்காந்த விசையை சார்ந்திருக்காமல் ஆற்றல் மற்றும் இயங்குவிசையின் ஒரேசமய பாதுகாப்பிற்கு இது இடமளிக்கிறது;
  • புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களைப் பாதுகாத்தல்: வலுவற்ற இடைவினைக்கான குறுக்கு வெட்டமைப்புகள் மிகவும் குறைவாகவே உள்ளன.

சில வினைகள் இந்தத் திட்ட அளவைகளைப் பூர்த்தி செய்கின்றன. பின்வரும் திட்ட அளவைகள் அனைத்தும் மிகப்பெரிய குறுக்கு வெட்டமைப்புகளுடன் உள்ளன[சான்று தேவை]:

(1)  21D  31T  →  42He  3.5 MeV  n0  14.1 MeV  )
(2i)  21D  21D  →  31T  1.01 MeV  p+  3.02 MeV            50%
(2ii)        →  32He  0.82 MeV  n0  2.45 MeV            50%
(3)  21D  32He  →  42He  3.6 MeV  p+  14.7 MeV  )
(4)  31T  31T  →  42He        n0            11.3 MeV
(5)  32He  32He  →  42He        p+            12.9 MeV
(6i)  32He  31T  →  42He        p+  n0        12.1 MeV    51%
(6ii)        →  42He  4.8 MeV  21D  9.5 MeV            43%
(6iii)        →  42He  0.5 MeV  n0  1.9 MeV  p+  11.9 MeV  6%
(7i)  21D  63Li  →  42He  22.4 MeV
(7ii)        →  32He  42He    n0            2.56 MeV
(7iii)        →  73Li  p+                  5.0 MeV
(7iv)        →  74Be  n0                  3.4 MeV
(8)  p+  63Li  →  42He  1.7 MeV  32He  2.3 MeV  )
(9)  32He  63Li  →  42He  p+                  16.9 MeV
(10)  p+  115B  →  42He                      8.7 MeV

இரண்டு உற்பத்திப் பொருள்களுடன் வினைகளுக்கான ஆற்றல் என்பது மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது போல் அதன் நிறைகளுக்கு தலைகீழான விகிதாசாரத்திற்கு இடையில் வகுக்கப்படுகிறது. இந்த மூன்று உற்பத்திப் பொருள்களுடன் பெரும்பாலான வினைகளில் ஆற்றலின் பகிர்வு மாறுபடுகிறது. வினைகளுக்காக கொடுக்கப்பட்ட விகிதங்களில் கிளையிடப்படும் உற்பத்திப் பொருள்களின் ஒரு தொகுப்பைக் காட்டிலும் அதிகமான முடிவுகள் விளைகின்றன.

சில எதிர்விளைவுப் போட்டிகள் ஒரே முறையிலேயே நீக்கப்படுகின்றன.[16] D-6லீ எதிர்விளைவானது p+-115Bக்கு ஒப்பிடுகையில் அனுகூலத்தைக் கொண்டிருப்பதில்லை. ஏனெனில் இது எரிப்பதற்கு மிகவும் கடினமானதாக இருக்கிறது. ஆனால் 21D-21D பகுதி வினைகள் வழியாக அதிகப்படியான நியூட்ரான்களை போதிய அளவில் உற்பத்தி செய்கின்றன. p+-73Li எதிர்விளைவும் உள்ளது. ஆனால் இதன் குறுக்கு வெட்டமைப்பானது T i > 1 MeV இன் போது இருப்பது தவிர மிகவும் குறைவாக இருக்கிறது. ஆனால் வெப்பம் விழுங்குகின்ற அதிகப்படியான வெப்பநிலைகள் போன்ற நேரடி நியூட்ரானை-உற்பத்தி செய்யும் எதிர்விளைவும் மிகவும் கணிசமாக உள்ளது. இறுதியாக இங்கு p+-94Be எதிர்விளைவு உள்ளது. இது எரிப்பதற்கு மட்டும் கடினமாக இருப்பதில்லை. ஆனால் 94Be ஆனது இரண்டு ஆல்ஃபா துகள்கள் மற்றும் நியூட்ரானில் பிரிப்பதற்கு எளிதாக உண்டாக்கப்படுகிறது.

இணைவு வினைகளில் கூடுதலாக நியூட்ரான்களுடன் பின்வரும் வினைகளும் "உலர்ந்த" இணைவு வெடிகுண்டுகள் மற்றும் சில எதிர்பார்க்கப்பட்ட இணைவு அணு உலைகளில் "இன" திரைத்தியத்திற்கு மிகவும் முக்கியமானதாகும்:

n0  63Li  →  31T  42He
n0  73Li  →  31T  42He  n0

இந்த வினைகளுடைய பயனுடைமையை மதிப்பிடுவதற்கு குறுக்கு வெட்டமைப்பைப் பற்றி ஏதாவது அறிய வேண்டியிருக்கும் வினைபடு பொருள்களுக்குக் கூடுதலாக உற்பத்திப் பொருள்கள் மற்றும் ஆற்றல் வெளியிடப்படுகின்றன. கொடுக்கப்பட்டுள்ள எந்த இணைவு சாதனமும் அது தாங்குவதற்கு அதிகப்படியான பிளாஸ்மா அழுத்தத்தை கொண்டிருக்கிறது. மேலும் ஒரு பொருளாதார சாதனமானது எப்போதும் அந்த அதிகப்படியான அழுத்ததிற்கு அருகிலேயே இயங்குகிறது. கொடுக்கப்பட்டுள்ள இந்த அழுத்தத்தில் மிகப்பெரிய இணைவு வெளிப்பாடு என்பது வெப்பநிலை தேர்ந்தெடுக்கப்படும் போது பெறப்படுகிற்து. அதனால் <σv>/T² இதன் அதிகப்படியான அழுத்தமாக இருக்கிறது. தீப்பற்றுதலுக்குத் தேவையான மும்மடங்கு உற்பத்திப் பொருளான nT τ இன் மதிப்புடைய வெப்பநிலையானது குறைவானதாக இருக்கிறது. அதில் இருந்து தேவைப்படும் மதிப்பானது <σv>/T²க்கு நேர்மாறான விகிதசமத்திற்கு உள்ளது (பார்க்க லாசன் கிரிடெரியன்). (வெளிப்புற வெப்பம் இல்லாமல் வெப்பநிலையை நிலைநிறுத்துவதற்கு தேவையான சக்தியை இணைவு வினைகள் உற்பத்தி செய்தால் பிளாஸ்மா என்பது "தீப்பற்றுகிறது".) அந்த உகந்த வெப்பநிலை மற்றும் அந்த வெப்பநிலையில் <σv>/T² இன் மதிப்பானது பின்வரும் அட்டவணையில் ஒரு சில எதிரிவினைகளுடன் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

எரிபொருள் T [keV] <σv>/T² [m³/s/keV²]
21D-31T 13.6 1.24×10−24
21D-21D 15 1.28×10−26
21D-32He 58 2.24×10−26
p+-63Li 66 1.46×10−27
p+-115B 123 3.01×10−27

வினைகளின் பல வடிவத் தொடர்கள் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. உதாரணமாக 31T மற்றும் 32He உடன் ஒரு அணு உலை எரிபொருளானது 21D ஐ உருவாக்குகிறது. இவை ஆற்றல்கள் "சரியாக" இருக்கையில் 21D-32He எதிர்விளைவில் சாதகமாக உள்ளன. (8) மற்றும் (9) வினைகளை ஒருங்கிணைப்பதற்கு இது ஒரு நளினமான யோசனையாகும். எதிர்விளைவு (8) இல் இருந்து 32He ஆனது முழுமையாக வெப்பமடைவதற்கு முன்பு எதிர்விளைவு (9) இன் 63Li உடன் எதிர்செயலாற்றுகிறது. வெப்பமடைவதற்கு முன்பு எதிர்விளைவு (8) இன் கீழ் செல்லும் ஆற்றல்மிக்க புரோட்டானை இது உருவாக்குகிறது. இந்த யோசனை உண்மையில் நன்றாக வேலை செய்யாது என விளக்கமான ஆய்வு கூறுகிறது. ஆனால் இதற்கு ஏற்றதாக இல்லாமல் இருக்கும் மேக்ஸ்வெல்லியன் பிளாஸ்மாவின் வழக்கமான கருதுகோள்கள் இதற்கு நல்ல எடுத்துக்காட்டாகும்.

நியூட்ரான் தன்மை, வரையறைத் தேவை மற்றும் சக்தி அடர்த்தி[தொகு]

தீபற்றுதலைப் பெறுவதற்கு மனிதர்களால் உருவாக்கப்பட்ட இணைவு வினைகள் மட்டுமே முதன் முதலில் ஹைட்ரஜன் வெடிகுண்டுகளில் உருவாக்கப்பட்டன. ஐவி மைக்கால் (Ivy Mike) உருவாக்கப்பட்டது இங்கு காட்டப்பட்டுள்ளது.

மேலே கொடுக்கப்பட்டுள்ள எந்த வினைகளும் இணைவு சக்தி தயாரிப்பின் அடிப்படைக் கோட்பாடாக இருக்கலாம். மேலே கலந்துரையாடப்பட்ட வெப்பநிலை மற்றும் குறுக்கு வெட்டமைப்புக்குக் கூடுதலாக இணைவு உற்பத்திப் பொருள்களான E fusஇன் மொத்த ஆற்றல், இணைவு உற்பத்திப் பொருள்களின் E ch உடைய திறனேற்றப்பட்ட ஆற்றல் மற்றும் ஐதரசனல்லா வினைபடு பொருளின் அணு எண் Z ஆகியவற்றை நாம் கண்டிப்பாக கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

இருந்தபோதும் 21D-21D வினைகளின் விவரக்கூற்றானது சில இடையூறுகளை ஏற்படுத்துகிறது. இதைத் தொடங்குவதற்கு ஒன்று சராசரியாக இரண்டு கிளைகளான (2) மற்றும் (3)க்கு மேல் இருக்க வேண்டும். 31T மற்றும் 32He உற்பத்திப் பொருள்களை எவ்வாறு நடத்துவது என்பதை முடிவுசெய்வது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும். 31T ஆனது மிகவும் நன்றாக தூத்தேரியம் பிளாஸ்மாவில் எரிகிறது. அதை பிளாஸ்மாவில் இருந்து பிரித்தெடுப்பதது என்பது முடியாத செயலாகும். 21D-32He எதிர்விளைவு என்பது அதிகப்படியான வெப்பநிலையில் கட்டாயமற்றதாகிறது. அதனால் அதற்கு ஏற்ற 21D-21D வெப்பநிலையில் எரிவது என்பது குறைவாக இருக்கும். அதனால் இது 31T ஐக் கருத்தில் கொள்வதற்கு நியாயமானதாகக் காணப்படுகிறது. ஆனால் 32He ஆனது எரிவதில்லை. மேலும் நிகர எதிர்விளைவிற்கு அதன் ஆற்றலைக் கூட்டுவதாக இருக்கிறது. ஆகையால் E fus = (4.03+17.6+3.27)/2 = 12.5 MeV ஆக 21D-21D இணைவு ஆற்றலை நாம் கணக்கில் கொள்ளலாம். மேலும் E ch = (4.03+3.5+0.82)/2 = 4.2 MeV ஆக திறனேற்றப்பட்ட துகள்களின் ஆற்றல் உள்ளது.

21D-21D எதிர்விளைவின் மற்றொரு தனிச்சிறப்புடய பண்பு என்பது ஒரே ஒரு வினைபடு பொருள் இருப்பதாகும். இது எதிர்விளைவு விகிதத்தை கணக்கிடும் போது கணக்கில் கண்டிப்பாக எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

இந்த விருப்பத்தேர்வுகளுடன் மிகவும் முக்கியமான வினைபடு பொருள்கள் நான்கிற்கான காரணிகள் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன.

எரிபொருள் Z E fus [MeV] E ch [MeV] நியூட்ரான் தன்மை
21D-31T 1 17.6 3.5 0.80
21D-21D 1 12.5 4.2 0.66
21D-32He 2 18.3 18.3 ~0.05
p+-115B 5 8.7 8.7 ~0.001

இதன் கடைசி வரிசையானது நியூட்ரான் தன்மையின் எதிர்விளைவாகும். இதில் இணைவு ஆற்றலின் சிறு பகுதியானது நியூட்ரான்களாக வெளிப்படுகின்றது. கதிரியக்க சேதம், உயிரிய காப்புமுறை, தொலைக்கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு போன்ற நியூட்ரான்களுடன் இணைந்து இருக்கும் பிரச்சினைகளின் பரும அளவுடன் இது முக்கியமான சுட்டிக்காட்டியாக உள்ளது. (E fus-E ch)/E fus ஆக முதல் இரண்டு வினைகளுக்காக இது கணக்கிடப்படுகிறது. கணக்கு பூஜ்ஜியம் எனக்காட்டும் கடைசி இரண்டு வினைகளுக்காக பகுதி வினைகளை சார்ந்து மதிப்புகள் தோராயமாக மதிப்பிடப்படுகின்றன. அது வெப்பச் சமநிலையில் பிளாஸ்மாவில் நியூட்ரான்களை உற்பத்தி செய்கிறது.

உறுதியாக இங்கு வினைபடு பொருட்கள் உகம விகிதசமங்களுடன் கலந்திருக்கும். ஒவ்வொரு வினைபடுபொருள் அயனும் பகுதி அழுத்தத்திற்காக எலக்ட்ரான் கணக்குகளுடன் ஒருங்கிணைந்திருக்கும் போது இந்த நிலைமை ஏற்படுகிறது. மொத்த அழுத்தமும் முடிவு செய்யப்பட்டது என ஊகித்தால் ஐதரசனல்லா அயனின் அடர்த்தி என்பது இதற்கு அர்த்தமாகும். இது காரணி 2/(Z +1) மூலமான ஐதரசனுடைய அயனைக் காட்டிலும் சிறியதாகும். ஆகையால் இந்த வினைகளுக்கான விகிதம் என்பது <σv>/T² இன் மதிப்புகளின் எந்த மாறுபாடுகளையும் கொண்டு அதே காரணியின் மூலமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. மற்றொரு வகையில் 21D-21D எதிர்விளைவின் காரணமாக ஒரே ஒரு வினைபடுபொருள் மட்டுமே இருக்கிறது. இதன் விகதமானது இரண்டு ஐதரசனுடைய பகுதிகளுக்கு இடையே இருக்கும் எரிபொருளாக இருமடங்கு உயர்ந்துள்ளது.

ஆகையால் செயலில் இருந்து உருவாகும் ஐதரசனல்லா எரிபொருள்களுக்கான "இழப்பாக" (2/(Z+1)) இது உள்ளது. இணைவு எதிர்விளைவில் அது பங்குகொள்ளாமல் அழுத்தத்தை எடுத்துக்கொள்ளும் அவற்றிற்கு அதிகப்படியான எலக்ட்ரான்கள் தேவைபடுகிறது. (அயன் வெப்பநிலைக்கு சமமாக எலக்ட்ரான் வெப்பநிலை இருக்கும் என்பது வழக்கமாக நல்ல அனுமானமாக உள்ளது. எனினும் அயனிகளைக் காட்டிலும் எலக்ட்ரான்களுக்கு போதுமான அளவு குளுமையை நிலை நிறுத்தியிருக்கும் சாதகம் இருப்பதாக சில ஆசிரியர்கள் கலந்துரையாடுகின்றனர். இது போன்ற நிலைமையானது "வெப்பமான அயனி முறை" எனப்படுகிறது. இங்கு "இழப்பு" ஏற்படுவதில்லை.) அதே நேரத்தில் ஒவ்வொரு அயனியும் மற்ற எந்த அயனிகளுடனும் எதிர்ச்செயலாற்றும் என்பதன் காரணமாக 21D-21Dக்கான காரணி 2 உடைய "உபரியாக" இருக்கிறது அவற்றின் சிறுபகுதியாக இருப்பதில்லை.

நாம் இந்த வினைகளை பின்வரும் அட்டவணையில் ஒப்பிடலாம்.

எரிபொருள் <σv>/T² இழப்பு/உபரி வினைத்திறன் லாசன் கிரிடெரிசன் சக்தி அடர்த்தி (W/m3/kPa2) சக்தி அடர்த்தியின் தொடர்பு
21D-31T 1.24×10−24 1 1 1 34 1
21D-21D 1.28×10−26 2 48 30 0.5 68
21D-32He 2.24×10−26 2/3 83 16 0.43 80
p+-63Li 1.46×10−27 1/2 1700 0.005 6800
p+-115B 3.01×10−27 1/3 1240 500 0.014 2500

<σv>/T² இன் அதிகப்படியான மதிப்பு முந்தைய அட்டவணையில் இருந்து எடுத்துக் கொள்ளப்பட்டுள்ளது. "இழப்பு/உபரி" (penalty/bonus) காரணி என்பது ஐதரசனல்லா வினைபடுபொருள் அல்லது ஒற்றை-பொன் பெயர்ச்சி எதிர்விளைவை சார்ந்திருக்கிறது. "வினைதிறன்" வரிசையில் மதிப்புகளானது இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது வரிசையில் உள்ள உற்பத்திப் பொருள்களை 1.24×10-24 இல் வகுக்கும் போது கிடைக்கிறது. ஒப்பிடக்கூடிய நிலைமைகளின் கீழ் 21D-31T எதிர்விளைவைக் காட்டிலும் மிகவும் மெதுவாக ஏற்படும் மற்ற வினைகளை இந்தக் காரணி குறிப்பிட்டுக் காட்டுகிறது. "லாசன் கிரிடெரியன்" வரிசையானது E ch உடன் இந்த முடிவுகளை எடையிடுகிறது. மேலும் 21D-31T எதிர்விளைவிற்கான கடினத்தன்மையை சார்ந்திருக்கும் இந்த வினைகளுடன் தீபற்றுதலைப் பெறுவதற்கு எவ்வளவு கடினமாக உள்ளது என்பதையும் சுட்டிக்காட்டுகிறது. இறுதியான வரிசையானது "சக்தி அடர்த்தி" எனப் பெயரிடப்படுள்ளது. இது E fus உடன் நடைமுறை வினைதிறனை எடையிடுகிறது. 21D-31T எதிர்விளைவைக்கு ஒப்பிடக்கூடிய மற்ற வினைகளின் இணைவு சக்தி அடர்த்தி எவ்வளவு குறைவாக இருக்கிறது என்பதை இது குறிப்பிடுகிறது. மேலும் இது பொருளாதார சாத்தியம் உள்ள அளவையும் கருத்தில் கொள்கிறது.

அரைநடுநிலையில் பிரேமுசுத்திராலுன் இழப்புகள் மற்றும் சமவியல்புடைய பிளாஸ்மாக்கள்[தொகு]

பல அமைப்புகளில் அயன்களுக்கு கீழ் செல்லும் இணைவானது அடிப்படையில் தனியாக எப்போதுமே ஏற்படாமல் எலக்ட்ரான்களுடன் கலந்தே ஏற்படுகிறது. இது நடுநிலையாக்குதலில் அயனிகள் பருமனுடைய மின் திறனேற்றத்தை திரட்டி பிளாஸ்மாவை வடிவமைக்கிறது. எலக்ட்ரான்களானது பொதுவாக வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடக்கூடியதாகவும் அல்லது அயனிகளைக் காட்டிலும் பெரியதாகவும் இருக்கும். அதனால் அவை அயனிகளுடன் மோதி 10-30 keV ஆற்றலுடைய (Bremsstrahlung) ஊடுகதிர் கதிர் இயக்கத்தை வெளியேற்றுகிறது. சூரியன் மற்றும் நட்சத்திரங்களானது ஊடுகதிருக்கு ஒளிபுகாததாக இருக்கும். ஆனால் அடிப்படையில் புவிக்குரிய எந்த இணைவு அணு உலையும் அந்த ஆற்றல் எல்லையில் ஊடுகதிருக்காக ஒளியை விட மென்மையாக இருக்கும். ஊடுகதிர்களானது எதிரொலிப்பதற்கு மிகவும் கடினமானதாகும். ஆனால் துருப்பிடிக்கா எஃக்கின் (அணு உலைக் கவசத்தின் பகுதியாக உள்ளது) மிமீ தடிமனைக்காட்டிலும் குறைவாகவே பயனுள்ள முறையில் உட்கொள்கிறது (மேலும் வெப்பத்திற்கு மாற்றுகிறது). இணைவு சக்தியின் விகிதமானது ஊடுகதிர் கதிர் இயக்கத்தில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டு சுவர்களில் இழக்கப்படுகிறது என்பது மதிப்பின் முக்கியமான செயலாகும். இதன் விகிதமானது ஆற்றல் அடர்த்தியைக் (பார்க்க முந்தைய உபபிரிவு) காட்டிலும் மிகவும் அதிகமான வெப்பநிலையைக் கொண்டிருக்கிறது. பல்வேறு வினைகளுக்கான தோராயமான ஏற்பு வெப்பநிலை மற்றும் சக்தி விகிதத்தை பின்வரும் அட்டவணை காட்டுகிறது.[17]

எரிபொருள் T i (keV) P இணைவு/P பிரேமுசுத்திராலுன்
21D-31T 50 140
21D-21D 500 2.9
21D-32He 100 5.3
32He-32He 1000 0.72
p+-63Li 800 0.21
p+-115B 300 0.57

பிரேமுசுத்திராலுன் சக்திக்கு உண்மையான இணைவு விகிதங்களானது பல்வேறு காரணங்களுக்காக குறிப்பிடத்தக்க வகையில் குறைவாக இருக்கின்றது. முதல் ஒன்றில் இணைவு உற்பத்திப் பொருளின் ஆற்றலானது எரிபொருள் அயனிகளுக்கு முழுவதும் மாற்றப்படுவதாக கணக்கீடு ஊகிக்கப்படுகிறது. பின்னர் மோதல்கள் மூலமாக எலெட்ரான்களிடம் அது ஆற்றலை இழந்து பிரேமுசுத்திராலுன் மூலமாக ஆற்றலை இழக்கிறது. எனினும் எரிபொருள் அயனிகளைக் ஆட்டிலும் மிகவும் வேகமாக இணைவு உற்பத்திப் பொருள்கள் நகருகின்றன. அவை எலக்ட்ரான்களுக்கு நேரடியாக அதன் சக்தியை குறிப்பிட்ட அளவு கொடுக்கிறது. இரண்டாவதாக பிளாஸ்மா என்பது எரிபொருள் அயனிகளில் சுத்தமாக உருவாக்கப்படுவதாக ஊகிக்கப்படுகிறது. பயிற்சியில் கலப்படமான அயனிகளின் முக்கிய விகிதசமமும் உள்ளது. பின்னர் அது விகிதத்தைக் காட்டிலும் குறைகிறது. குறிப்பாக இணைவு உற்பத்திப் பொருள்கள் அதன் ஆற்றல் கொடுக்கப்படும் வரை கண்டிப்பாக பிளாஸ்மாவில் நிலைத்திருக்க வேண்டும். மேலும் அவை எதிர்பார்க்கப்படும் ஏதாவது வரையறைத் திட்டத்தில் சில சமயங்களில் எஞ்சியிருக்கிறது. முடிவாக பிரேமுசுத்திராலுனைக் காட்டிலும் அனைத்து அலைவரிசைகளிலும் சக்தி இழப்புகள் புறக்கணிக்கப்படுகிறது. இது இறுதியாக இரண்டு காரணிகளை சார்ந்திருக்கிறது. அறிமுறையான மற்றும் சோதனை வழித் தளங்களில் துகள் மற்றும் ஆற்றல் வரையறையானது நெருக்கமான வகையில் ஒப்புமையைக் கொண்டுள்ளன. வரையறைத் திட்டத்தில் ஆற்றல், இணைவு உற்பத்திப்பொருள்கள் தொடர்ந்து செயலாற்றுவது நல்ல வேலையாக கட்டமைக்கப்படுகிறது. இணைவு உற்பத்திப் பொருள்கள் இறுதியில் வெளியேற்றப்பட்டால் பின்னர் ஆற்றல் வரையறை மோசமடையும்.

இணைவு சக்தியை பிரேமுசுத்திராலுனுக்கு ஒப்பிடுகையில் வெப்பநிலைகள் அதிகரிப்பது ஒவ்வொரு நிலைமையிலும் வெப்பநிலையைக் காட்டிலும் அதிகரிப்பதில் உள்ளது. அது சக்தி அடர்த்தி அதிகரிக்கச்செய்து இணைவு மும்மடங்கு உற்பத்திப் பொருளின் மதிப்பைத் தேவையான அளவு குறைக்கிறது. பிரேமுசுத்திராலுன் பகுதியானது குறைவாக இருப்பது காரணத்தால் 21D-31Tக்கான ஏற்பு இயக்க முனை திறனேற்றப்பட மாட்டாது. ஆனால் 21D-31Tக்கு திட்டமான சக்தி அடர்த்தி இருக்கும் பரப்பினுள் மற்ற எரிபொருள்களை செலுத்துவது மிகவும் குறைகிறது. மேலும் தேவையான வரையறையைப் பெறுவது என்பது மிகவும் கடினமானதாகிறது. 21D-21D மற்றும் 21D-32Heக்காக பிரேமுசுத்திராலுன் இழப்புகள் தொடர்ந்து நடப்பது பிரச்சினைகளைத் தடுக்கிறது. 32He-32Heக்கான p+-63Li மற்றும் p+-115B போன்றவற்றில் அரைநடுநிலை, சமவியல்பில்லாத பிளாஸ்மாவுடன் இந்த எரிபொருள்களைப் பயன்படுத்தி இணைவு அணு உலையை உருவாக்குவது பிரேமுசுத்திராலுன் இழப்புகளில் நடக்கிறது. டோடு ரைடர் எழுதிய Fundamental limitations on plasma fusion systems not in thermodynamic equilibrium இல் இந்த இரண்டக நிலைக்கு வெளியே சில வழிகள் கருத்தில் கொள்ளப்படுகின்றன—புறக்கணிக்கப்படுகின்றன.[18] இந்தக் கட்டுப்படுத்துதல் நடுநிலையற்ற மற்றும் சமவியல்பில்லாத பிளாஸ்மாக்களில் செயற்படுத்தப்படுவதில்லை; எனினும் இவை முயற்சி செய்வதில் சவால்களை சந்திக்கின்றன.

குறிப்புதவிகள்[தொகு]

கூடுதல் வாசிப்பு[தொகு]

புற இணைப்புகள்[தொகு]

அமைப்புகள்

"http://ta.wikipedia.org/w/index.php?title=அணுக்கரு_இணைவு&oldid=1604816" இருந்து மீள்விக்கப்பட்டது