परमाणु विखंडन क्या है

निश्चित रूप से आप जानते हैं कि ऊर्जा और बिजली का उत्पादन करने का एक तरीका परमाणु ऊर्जा का उपयोग है। लेकिन आप नहीं जानते होंगे कि यह वास्तव में कैसे काम करता है। परमाणु ऊर्जा निर्माण की दो प्रक्रियाएँ हैं: परमाणु विखंडन और परमाणु संलयन।

क्या आप जानना चाहते हैं कि परमाणु विखंडन क्या है और इससे जुड़ी हर चीज क्या है?

नाभिकीय विक्षेप

परमाणु विखंडन एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसमें भारी नाभिक न्यूट्रॉन के साथ बमबारी करता है। जब ऐसा होता है, तो यह एक अधिक अस्थिर नाभिक बन जाता है और दो नाभिकों में विघटित हो जाता है, जिनके आकार परिमाण के समान क्रम में समान होते हैं। इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी होती है और कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं।

जब न्यूट्रॉन को नाभिक के विभाजन द्वारा उत्सर्जित किया जाता है, तो वे आस-पास के अन्य नाभिक के साथ बातचीत करके अन्य संलयन पैदा करने में सक्षम होते हैं। एक बार जब न्यूट्रॉन अन्य मिशनों का कारण बनते हैं, तो उनसे जो न्यूट्रॉन निकलेंगे, वे और भी अधिक मिशन उत्पन्न करेंगे। तो एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न होती है। यह प्रक्रिया होती है एक दूसरे के एक छोटे से हिस्से में और एक चेन रिएक्शन के रूप में जाना जाता है। जिस नाभिक ने विखंडन किया है, वह कोयले के ब्लॉक को जलाकर या समान द्रव्यमान के डायनामाइट के ब्लॉक को विस्फोट करके प्राप्त की गई ऊर्जा की तुलना में एक लाख गुना अधिक है। इस कारण से, परमाणु ऊर्जा एक बहुत शक्तिशाली ऊर्जा स्रोत है और इसका उपयोग उच्च ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए किया जाता है।

ऊर्जा की यह रिहाई एक रासायनिक प्रतिक्रिया की तुलना में तेजी से होती है।

जब न्यूट्रॉन फ़िक्शन होते हैं और केवल एक न्यूट्रॉन रिलीज़ होता है जिससे बाद में विखंडन होता है, तो प्रति सेकंड होने वाले फ़िशन्स की संख्या निरंतर होती है और प्रतिक्रियाओं को अच्छी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है। यह वह सिद्धांत है जिसके द्वारा वे काम करते हैं परमाणु रिएक्टर।

फ्यूजन और विखंडन के बीच अंतर

दोनों परमाणु प्रतिक्रियाएं हैं जो एक परमाणु के नाभिक में निहित ऊर्जा को छोड़ती हैं। लेकिन दोनों के बीच बड़े अंतर हैं। न्यूक्लियर विखंडन, जैसा कि टिप्पणी की गई है, न्यूट्रॉन के साथ टकराव के माध्यम से भारी नाभिक को छोटे लोगों में विभाजित करना है। परमाणु संलयन के मामले में, यह विपरीत है। यह है हल्का कोर संयोजन एक बड़ा और भारी बनाने के लिए।

उदाहरण के लिए, परमाणु विखंडन में, यूरेनियम 235 (यह एकमात्र आइसोटोप है जो परमाणु विखंडन से गुजर सकता है और जो प्रकृति में पाया जाता है) एक न्यूट्रॉन के साथ मिलकर एक अधिक स्थिर परमाणु बनाता है जो तेजी से विभाजित होता है।एन बेरियम 144 और क्रिप्टन 89, प्लस तीन न्यूट्रॉन। यह उन संभावित प्रतिक्रियाओं में से एक है जो यूरेनियम के न्यूट्रॉन के साथ मिलने पर होती हैं।

इस ऑपरेशन के साथ परमाणु रिएक्टर जो आज पाए जाते हैं और जिनका उपयोग विद्युत ऊर्जा अधिनियम की पीढ़ी के लिए किया जाता है।

परमाणु संलयन होने के लिए, दो लाइटर नाभिक के लिए एक भारी बनाने के लिए एकजुट होना आवश्यक है। इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। उदाहरण के लिए, सूर्य में नाभिकीय संलयन प्रक्रियाएं लगातार हो रही हैं, जिसमें कम द्रव्यमान वाले परमाणु भारी बनाने के लिए एकजुट हो रहे हैं। दो सबसे हल्की नाभिकों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाना चाहिए और एक दूसरे के करीब जाना चाहिए, जो मौजूद प्रतिकर्षण के इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों को पार करते हैं। इसके लिए बड़ी मात्रा में तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है। हमारे ग्रह पर, चूंकि सूर्य में कोई दबाव नहीं है, इसलिए आवश्यक ऊर्जा है जो नाभिक को प्रतिक्रिया करने और इन प्रतिकारक शक्तियों को दूर करने के लिए आवश्यक है। वे एक कण त्वरक के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं।

सबसे विशिष्ट परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में से एक वह है जिसमें हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के दो समस्थानिकों का संयोजन होता है, जिससे एक हीलियम परमाणु और एक न्यूट्रॉन बनता है। जब ऐसा होता है, तो सूर्य में उच्च गुरुत्वाकर्षण दबाव होता है, जिसके लिए हाइड्रोजन परमाणुओं को अधीन किया जाता है और फ्यूज करने के लिए उन्हें 15 मिलियन डिग्री सेल्सियस तापमान की आवश्यकता होती है। हर पल हीलियम बनाने के लिए 600 मिलियन टन हाइड्रोजन फ्यूज है।

आजकल ऐसे कोई रिएक्टर नहीं हैं जो परमाणु संलयन के साथ काम करते हैं, क्योंकि इन स्थितियों को फिर से बनाना बहुत जटिल है। जो सबसे अधिक देखा जा रहा है, वह एक प्रायोगिक परमाणु संलयन रिएक्टर है जिसे ITER कहा जाता है जो फ्रांस में बनाया जा रहा है और यह निर्धारित करने की कोशिश करता है कि यह ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया तकनीकी और आर्थिक दोनों रूप से व्यवहार्य है, जो चुंबकीय संलयन के माध्यम से परमाणु संलयन को बाहर ले जाती है।

क्रांतिक द्रव्यमान

महत्वपूर्ण द्रव्यमान है कम से कम फिजूल सामग्री इसकी आवश्यकता है ताकि एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखा जा सके और ऊर्जा को निरंतर तरीके से उत्पन्न किया जा सके।

हालांकि दो और तीन न्यूट्रॉन के बीच प्रत्येक परमाणु विखंडन में उत्पादन किया जाता है, जारी किए गए सभी न्यूट्रॉन एक और विखंडन प्रतिक्रिया के साथ जारी रखने में सक्षम नहीं हैं, लेकिन उनमें से कुछ खो गए हैं। यदि प्रत्येक प्रतिक्रिया द्वारा जारी ये न्यूट्रॉन उससे अधिक दर पर खो जाते हैं विखंडन से बनने में सक्षम हैं, श्रृंखला प्रतिक्रिया टिकाऊ नहीं होगी और यह बंद हो जाएगा।

इसलिए, यह महत्वपूर्ण द्रव्यमान भौतिक और परमाणु गुणों, ज्यामिति और प्रत्येक परमाणु की शुद्धता जैसे कई कारकों पर निर्भर करेगा।

एक रिएक्टर के लिए जिसमें कम से कम न्यूट्रॉन बचते हैं, एक गोले की ज्यामिति की आवश्यकता होती है, क्योंकि इसमें न्यूनतम संभव सतह क्षेत्र होता है ताकि न्यूट्रॉन रिसाव कम हो जाता है। अगर सामग्री जो हम विखंडन के लिए उपयोग करते हैं, तो हम इसे एक न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ घेर लेते हैं, कई और न्यूट्रॉन खो जाते हैं और जिस महत्वपूर्ण द्रव्यमान की आवश्यकता होती है वह कम हो जाता है। इससे कच्चा माल बचता है।

सहज परमाणु विखंडन

जब ऐसा होता है, तो यह आवश्यक नहीं है कि एक न्यूट्रॉन को बाहर से अवशोषित किया जाना चाहिए, लेकिन यूरेनियम और प्लूटोनियम के कुछ समस्थानिकों में, एक अधिक अस्थिर परमाणु संरचना होने पर, वे सहज विखंडन में सक्षम हैं।

इस कारण से, प्रत्येक परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया में प्रति सेकंड संभावना है कि एक परमाणु अनायास, यानी बिना किसी के हस्तक्षेप के सक्षम है। उदाहरण के लिए, प्लूटोनियम 239 यूरेनियम 235 की तुलना में अनायास विखंडन की अधिक संभावना है।

इस जानकारी से मुझे आशा है कि आप शहरों में बिजली उत्पादन के लिए परमाणु ऊर्जा कैसे बनाई जाती है, इसके बारे में कुछ और जानते हैं।