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नाभिकीय विखंडन और संलयन
नाभिकीय भौतिकी भौतिकी की एक शाखा है जो परमाणु नाभिक और उनके परस्पर क्रियाओं का अध्ययन करती है। इस संदर्भ में, दो महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ नाभिकीय विखंडन और नाभिकीय संलयन हैं। दोनों प्रक्रियाएँ परमाणुओं के नाभिकों को बदलने में शामिल होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा का उत्सर्जन या अवशोषण होता है। इन प्रक्रियाओं की समझ जलवायु परिवर्तन के प्रभाव को कम करने वाले परमाणु प्रौद्योगिकी के उपयोग पर आधारित होती है।
नाभिकीय विखंडन क्या है?
नाभिकीय विखंडन एक प्रकार की प्रतिक्रिया है जिसमें किसी परमाणु का नाभिक दो या अधिक छोटे नाभिकों में विभाजित हो जाता है, साथ ही साथ एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। यह प्रक्रिया आमतौर पर भारी तत्वों में होती है, जैसे यूरेनियम या प्लूटोनियम, जिनके नाभिक बड़े होते हैं। विखंडन प्रक्रिया में न्यूट्रॉन का उत्सर्जन होता है, जो विखंडन प्रतिक्रियाओं को आगे बढ़ा सकते हैं, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का कारण बनते हैं। नाभिकीय विखंडन में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य सामग्री यूरेनियम-235 है।
नाभिकीय विखंडन कैसे होता है?
आइए देखें कि यूरेनियम-235 के उदाहरण का उपयोग करके नाभिकीय विखंडन कैसे होता है:
n + 235 U → 236 U → 141 Ba + 92 Kr + 3n + ऊर्जा
इस समीकरण में, एक न्यूट्रॉन (n) एक यूरेनियम-235 (235 U) नाभिक से टकराता है। यूरेनियम न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है और यूरेनियम-236 (236 U) बन जाता है, जो एक अस्थिर समस्थानिक है। यह अस्थिर नाभिक दो हल्के नाभिकों, बेरियम-141 (141 Ba) और क्रिप्टॉन-92 (92 Kr) में विभाजित हो जाता है, अतिरिक्त स्वतंत्र न्यूट्रॉन और एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा जारी करता है।
श्रृंखला प्रतिक्रिया
विखंडन प्रक्रिया से मुक्त हुए न्यूट्रॉन अन्य यूरेनियम-235 नाभिक से टकरा सकते हैं। इससे अधिक न्यूट्रॉन जारी होते हैं और प्रतिक्रिया निरंतर रूप से प्रसारित होती है - एक प्रक्रिया जिसे श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है। नाभिकीय रिएक्टरों में, इस श्रृंखला प्रतिक्रिया को बिजली उत्पन्न करने के लिए नियंत्रित किया जाता है, जबकि नाभिकीय हथियारों में, इसे एक बार में होने की अनुमति दी जाती है, जिससे विस्फोट होता है।
नाभिकीय विखंडन का दृश्य उदाहरण
नाभिकीय संलयन क्या है?
नाभिकीय संलयन वह प्रक्रिया है जिसमें दो हल्के परमाणु नाभिकों का समेकन एक भारी नाभिक में होता है, जिसमें ऊर्जा का जारी होता है। यह प्रतिक्रिया सूर्य और अन्य तारों को शक्ति देती है। संलयन को अक्सर अंतिम स्वच्छ ऊर्जा स्रोत के रूप में प्रचारित किया जाता है क्योंकि यह विखंडन की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा का उत्पादन करता है और नगण्य नाभिकीय कचरा उत्पन्न करता है। संलयन आमतौर पर हाइड्रोजन के समस्थानिकों को शामिल करता है, जैसे ड्यूटेरियम और ट्रिटियम।
नाभिकीय संलयन कैसे होता है?
संलयन कोरियाई को आगमन करता है और इसके लिए अत्यधिक उच्च तापमान और दबावों की आवश्यकता होती है ताकि नाभिक को इतनी निकटता तक लाया जा सके कि नाभिकीय बलों पर विजय प्राप्त की जा सके। एक सामान्य नाभिकीय संलयन प्रतिक्रिया ड्यूटेरियम और ट्रिटियम का संयोजन है:
2H + 3H → 4 He + n + ऊर्जा
इस प्रतिक्रिया में, ड्यूटेरियम (2 H) और ट्रिटियम (3 H) हेलियम-4 (4 He), एक स्वतंत्र न्यूट्रॉन (n), और बहुत सारी ऊर्जा उत्पन्न होते हैं। संलयन में जारी ऊर्जा का कारण उत्पादों और अभिकारकों के बीच संबंध ऊर्जा के अंतर के कारण होता है।
नाभिकीय संलयन का दृश्य उदाहरण
पृथ्वी पर संलयन प्राप्त करने की चुनौतियाँ
पृथ्वी पर नाभिकीय संलयन प्राप्त करने के लिए अत्यधिक उच्च तापमान और दबावों की आवश्यकता होती है जो अत्यधिक चुनौतीपूर्ण होते हैं। ये स्थितियाँ विद्युत चार्ज से संबंधित नाभिकों को एक-दूसरे से दूर धकेलने वाली विद्युतस्थैतिक बलों पर विजय प्राप्त करने के लिए आवश्यक होती हैं। स्थायी रूप से इन स्थितियों को प्राप्त करने के लिए टोकामैक या जड़ता नियंत्रण प्रणाली जैसी संलयन रिएक्टरों का विकास किया जा रहा है।
विखंडन और संलयन के बीच तुलना
नाभिकीय विखंडन और संलयन दोनों शक्ति में उत्कृष्ट प्रतिक्रियाएँ हैं जो बहुत मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करती हैं। हालांकि, इनमें प्रमुख अंतर हैं:
1. प्रतिक्रिया प्रकार: - विखंडन: बड़े नाभिक का छोटे नाभिकों में विभाजन। - संलयन: छोटे नाभिकों का समेकन करके बड़े नाभिक का निर्माण। 2. ऊर्जा आवश्यकता: - विखंडन: यह एक महत्वपूर्ण मात्रा की आवश्यकता होती है और इसे एक न्यूट्रॉन के साथ प्रारंभ किया जा सकता है। - संलयन: इसके लिए अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है। 3. ऊर्जा उत्पादन: - विखंडन: यह ऊर्जा उत्पन्न करता है, लेकिन संलयन जितना नहीं। - संलयन: विखंडन की तुलना में अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है। 4. उपोत्पाद: - विखंडन: रेडियोधर्मी कचरा उत्पन्न करता है। - संलयन: तुलनात्मक रूप से हानिरहित हेलियम उत्पन्न करता है। 5. वर्तमान उपयोग: - विखंडन: नाभिकीय रिएक्टरों और परमाणु बमों में उपयोग किया जाता है। - संलयन: व्यावहारिक ऊर्जा उत्पादन के लिए अनुसंधान अभी भी जारी है।
नाभिकीय विखंडन के अनुप्रयोग
नाभिकीय विखंडन का वर्तमान में नाभिकीय विद्युत संयंत्रों में बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। यह पनडुब्बियों और सैन्य जहाजों में भी बड़ी मात्रा में ऊर्जा प्रदान करने के लिए उपयोग होता है जो बार-बार ईंधन भरने की आवश्यकता नहीं होती है। एक अन्य अनुप्रयोग परमाणु हथियारों में है, जिनमें उल्लेखनीय विनाशकारी क्षमताएँ होती हैं।
संलयन के संभावितता
नाभिकीय संलयन लगभग असीमित और स्वच्छ ऊर्जा स्रोत प्रदान करने का वादा करता है। विखंडन के विपरीत, संलयन प्रतिक्रियाएँ नगण्य रेडियोधर्मी कचरा उत्पन्न करती हैं और प्रचुर मात्रा में ईंधन जैसे हाइड्रोजन समस्थानिकों का उपयोग करती हैं। यदि वैज्ञानिक संलयन को सकारात्मक रूप से स्थायी रूप से उपयोग कर सकते हैं, तो यह हमारे बिजली उत्पादन के तरीकों को क्रांतिकारी बना सकता है।
पाठ का उदाहरण - संलयन पावर प्लांट की अवधारणा
एक संलयन पावर प्लांट हाइड्रोजन समस्थानिकों के 'प्लाज्मा' को उच्च तापमान पर बनाए रखकर संचालित होगा। चुंबकीय नियंत्रण और लेजर आधारित जड़ता नियंत्रण जैसी तकनीकों का अन्वेषण किया जा रहा है। हालांकि, एक स्थिर प्रतिक्रिया के लिए परिस्थितियों को बनाए रखना जटिल होता है।
निष्कर्ष
नाभिकीय विखंडन और संलयन आधुनिक नाभिकीय भौतिकी के आधार हैं, जिनमें विखंडन वर्तमान में व्यावहारिक अनुप्रयोगों में प्रबल होता है। संलयन के अध्ययन जारी है क्योंकि इसकी संभावना है कि यह ऊर्जा प्रदान करने का एक स्वच्छ विकल्प हो सकता है। इन प्रक्रियाओं की समझ हमारी क्षमता को अधिक सुरक्षित और कुशल रूप से परमाणु ऊर्जा को प्राप्त करने के लिए बढ़ाती है।
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