यूरेनियम नाभिक का विखंडन होता है इस अनुसार:सबसे पहले, एक सेब में एक गोली की तरह, एक न्यूट्रॉन नाभिक से टकराता है। सेब के मामले में, एक गोली उसमें छेद कर देती, या उसके टुकड़े-टुकड़े कर देती। जब एक न्यूट्रॉन नाभिक में प्रवेश करता है, तो यह परमाणु बलों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। न्यूट्रॉन को तटस्थ के रूप में जाना जाता है, इसलिए यह इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा प्रतिकर्षित नहीं होता है।

यूरेनियम विखंडन कैसे होता है?

तो, नाभिक की संरचना में आने के बाद, न्यूट्रॉन संतुलन को तोड़ देता है, और नाभिक उत्तेजित हो जाता है। यह डम्बल या अनंत चिन्ह की तरह पक्षों तक फैला है: ∞ . परमाणु बल, जैसा कि ज्ञात है, कणों के आकार के अनुरूप दूरी पर कार्य करते हैं। जब नाभिक को बढ़ाया जाता है, तो "डम्बल" के चरम कणों के लिए परमाणु बलों की क्रिया नगण्य हो जाती है, जबकि विद्युत बल इतनी दूरी पर बहुत शक्तिशाली रूप से कार्य करते हैं, और नाभिक बस दो भागों में टूट जाता है। इस मामले में, दो या तीन न्यूट्रॉन भी उत्सर्जित होते हैं।

नाभिक और मुक्त किए गए न्यूट्रॉन के टुकड़े अलग-अलग दिशाओं में बड़ी गति से बिखरते हैं। पर्यावरण द्वारा टुकड़ों को तेजी से कम किया जाता है, लेकिन उनकी गतिज ऊर्जा बहुत अधिक होती है। यह माध्यम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो गर्म हो जाती है। इस मामले में, जारी की गई ऊर्जा की मात्रा बहुत अधिक है। एक ग्राम यूरेनियम के पूर्ण विखंडन से प्राप्त ऊर्जा लगभग 2.5 टन तेल को जलाने से प्राप्त ऊर्जा के बराबर होती है।

कई नाभिकों के विखंडन की श्रृंखला प्रतिक्रिया

हमने एक यूरेनियम नाभिक के विखंडन पर विचार किया है। विखंडन के दौरान, कई (अक्सर दो या तीन) न्यूट्रॉन जारी किए गए थे। वे बहुत तेज गति से पक्षों में बिखर जाते हैं और आसानी से अन्य परमाणुओं के नाभिक में गिर सकते हैं, जिससे उनमें विखंडन प्रतिक्रिया होती है। यह चेन रिएक्शन है।

अर्थात्, परमाणु विखंडन के परिणामस्वरूप प्राप्त न्यूट्रॉन अन्य नाभिकों को विखंडन के लिए उत्तेजित करते हैं और बल देते हैं, जो बदले में स्वयं न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करते हैं जो आगे विखंडन को प्रोत्साहित करते रहते हैं। और इसी तरह जब तक कि आसपास के सभी यूरेनियम नाभिकों का विखंडन न हो जाए।

इस मामले में, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हो सकती है हिमस्खलन की तरहउदाहरण के लिए, परमाणु बम विस्फोट की स्थिति में। परमाणु विखंडन की संख्या कम समय में तेजी से बढ़ती है। हालाँकि, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हो सकती है भिगोना के साथ.

तथ्य यह है कि सभी न्यूट्रॉन अपने रास्ते में नाभिक से नहीं मिलते हैं, जो वे विखंडन के लिए प्रेरित करते हैं। जैसा कि हमें याद है, पदार्थ के अंदर मुख्य आयतन कणों के बीच के शून्य द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। इसलिए, कुछ न्यूट्रॉन रास्ते में किसी भी चीज से टकराए बिना पूरे पदार्थ में उड़ जाते हैं। और अगर समय के साथ परमाणु विखंडन की संख्या कम हो जाती है, तो प्रतिक्रिया धीरे-धीरे फीकी पड़ जाती है।

परमाणु प्रतिक्रियाएं और यूरेनियम का महत्वपूर्ण द्रव्यमान

प्रतिक्रिया का प्रकार क्या निर्धारित करता है?यूरेनियम के द्रव्यमान से। द्रव्यमान जितना बड़ा होगा, उड़ने वाले न्यूट्रॉन उतने ही अधिक कण अपने रास्ते में मिलेंगे और इसके नाभिक में जाने की संभावना अधिक होगी। इसलिए, यूरेनियम का एक "महत्वपूर्ण द्रव्यमान" प्रतिष्ठित है - यह ऐसा न्यूनतम द्रव्यमान है जिस पर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है।

बनने वाले न्यूट्रॉन की संख्या बाहर निकलने वाले न्यूट्रॉन की संख्या के बराबर होगी। और प्रतिक्रिया लगभग उसी दर से आगे बढ़ेगी जब तक कि पदार्थ का पूरा आयतन उत्पन्न न हो जाए। इसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में व्यवहार में किया जाता है और इसे नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया कहा जाता है।

यह सर्वविदित है कि भारी नाभिक की विखंडन ऊर्जा, जिसका उपयोग व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है, मूल नाभिक के टुकड़ों की गतिज ऊर्जा है। लेकिन इस ऊर्जा की उत्पत्ति क्या है, अर्थात। किस ऊर्जा को टुकड़ों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है?

इस मुद्दे पर आधिकारिक विचार बेहद असंगत हैं। तो, मुखिन लिखते हैं कि भारी नाभिक के विखंडन के दौरान जारी बड़ी ऊर्जा मूल नाभिक और टुकड़ों में द्रव्यमान दोषों में अंतर के कारण होती है - और इस तर्क के आधार पर, वह यूरेनियम के विखंडन के दौरान ऊर्जा उपज का अनुमान प्राप्त करता है नाभिक: "200 MeV. लेकिन फिर वह लिखते हैं कि उनके कूलम्ब प्रतिकर्षण की ऊर्जा टुकड़ों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है - जो, जब टुकड़े एक दूसरे के करीब होते हैं, तो वही »200 MeV होता है। प्रयोगात्मक मूल्य के लिए इन दोनों अनुमानों की निकटता निश्चित रूप से प्रभावशाली है, लेकिन सवाल प्रासंगिक है: क्या द्रव्यमान दोषों में अंतर या कूलम्ब प्रतिकर्षण की ऊर्जा अभी भी टुकड़ों की गतिज ऊर्जा में बदल जाती है? आप पहले ही तय कर लें कि आप हमें किस बारे में बता रहे हैं - बड़े के बारे में परया कीव में एक चाचा के बारे में!

सिद्धांतकारों ने इस मृत-अंत दुविधा को स्वयं बनाया है: उनके तर्क के अनुसार, उन्हें निश्चित रूप से सामूहिक दोषों और कूलम्ब प्रतिकर्षण दोनों में अंतर की आवश्यकता होती है। या तो एक या दूसरे को मना करें, और परमाणु भौतिकी में पारंपरिक प्रारंभिक मान्यताओं की बेकारता काफी स्पष्ट हो जाती है। उदाहरण के लिए, वे सामूहिक दोषों में अंतर के बारे में क्यों बात करते हैं? फिर, किसी तरह भारी नाभिक के विखंडन की घटना की संभावना की व्याख्या करने के लिए। वे हमें यह समझाने की कोशिश करते हैं कि भारी नाभिक का विखंडन इसलिए होता है क्योंकि यह ऊर्जावान रूप से अनुकूल होता है। चमत्कार क्या हैं? एक भारी नाभिक के विखंडन के दौरान, कुछ परमाणु बंधन नष्ट हो जाते हैं - और परमाणु बंधनों की ऊर्जा की गणना MeV ​​में की जाती है! एक नाभिक में न्यूक्लियंस परमाणु इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक मजबूत परिमाण के बाध्य क्रम होते हैं। और अनुभव हमें सिखाता है कि ऊर्जा लाभप्रदता के क्षेत्र में प्रणाली ठीक-ठीक स्थिर है - और यदि यह विघटित होने के लिए ऊर्जावान रूप से लाभदायक होती, तो यह तुरंत विघटित हो जाती। लेकिन प्रकृति में यूरेनियम अयस्क के भंडार मौजूद हैं! यूरेनियम परमाणु विखंडन की किस प्रकार की "ऊर्जा लाभप्रदता" के बारे में हम बात कर सकते हैं?

ऐसा न हो कि इस धारणा की बेरुखी कि एक भारी नाभिक का विखंडन लाभप्रद है, बहुत हड़ताली नहीं है, सिद्धांतकारों ने एक लाल हेरिंग की शुरुआत की है: वे इस "लाभ" के बारे में औसत बाध्यकारी ऊर्जा के संदर्भ में बात करते हैं प्रति न्यूक्लिऑन. दरअसल, परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ, नाभिक में द्रव्यमान दोष का आकार भी बढ़ता है, लेकिन नाभिक में न्यूक्लियंस की संख्या तेजी से बढ़ती है - अतिरिक्त न्यूट्रॉन के कारण। इसलिए, भारी नाभिक के लिए, कुल बाध्यकारी ऊर्जा, प्रति न्यूक्लियॉन पुनर्गणना, बढ़ती परमाणु संख्या के साथ घट जाती है। ऐसा लगता है कि भारी नाभिक के लिए साझा करना वास्तव में फायदेमंद है? काश, यह तर्क पारंपरिक विचारों पर आधारित होता कि परमाणु संबंध किसके द्वारा कवर किए जाते हैं सबनाभिक में नाभिक। इस धारणा के साथ, प्रति न्यूक्लियॉन औसत बाध्यकारी ऊर्जा इ 1 न्यूक्लियर बाइंडिंग एनर्जी डिवीजन D का भागफल है इन्यूक्लियंस की संख्या के लिए:

इ 1=डी इ/ए, डी इ=(ज़मपी +( ए-जेड)मैं नहीं)सी 2 -(एमपर - ज़मे)सी 2 , (4.13.1)

कहाँ पे जेड- परमाणु संख्या, अर्थात्। प्रोटॉन की संख्या ए- नाभिकों की संख्या, एमपी , मैं नहींतथा मुझेक्रमशः प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान हैं, एमपर परमाणु का द्रव्यमान है। हालाँकि, हम पहले ही ऊपर के केंद्रक के बारे में पारंपरिक विचारों की अपर्याप्तता का वर्णन कर चुके हैं ( 4.11 ) और अगर, प्रस्तावित मॉडल के तर्क के अनुसार ( 4.12 ), प्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा की गणना करते समय, नाभिक में उन न्यूक्लियंस को ध्यान में न रखें जो अस्थायी रूप से परमाणु बंधनों द्वारा कवर नहीं किए जाते हैं, तो हमें (4.13.1) से अलग एक सूत्र मिलेगा। यदि हम यह मान लें कि बंधित नाभिकों की वर्तमान संख्या 2 . है जेड (4.12 ), और यह कि उनमें से प्रत्येक कनेक्शन के केवल आधे समय से जुड़ा है ( 4.12 ), तो प्रति न्यूक्लियॉन औसत बाध्यकारी ऊर्जा के लिए हम सूत्र प्राप्त करते हैं

इ 1*=डी इ/जेड , (4.13.2)

जो केवल हर में (4.13.1) से भिन्न है। चिकना सुविधाएँ इ 1 (जेड) तथा इ 1 * (जेड) पर दिया जाता है चित्र 4.13. सामान्य कार्यक्रम के विपरीत इ 1 (जेड), कई पाठ्यपुस्तकों में रखा गया है, ग्राफ़ इ 1 * (जेड) में एक उल्लेखनीय विशेषता है: यह भारी नाभिक के लिए प्रदर्शित करता है, आजादीप्रति न्यूक्लियॉन की संख्या पर बाध्यकारी ऊर्जा। तो हमारे मॉडल से ( 4.12 ) यह इस प्रकार है कि सामान्य ज्ञान के अनुसार भारी नाभिक के विखंडन के किसी भी "ऊर्जावान लाभ" का कोई सवाल ही नहीं हो सकता है। यानी टुकड़ों की गतिज ऊर्जा प्रारंभिक नाभिक और टुकड़ों के द्रव्यमान दोषों में अंतर के कारण नहीं हो सकती है।

चित्र 4.13

उसी सामान्य ज्ञान के अनुसार, उनके कूलम्ब प्रतिकर्षण की ऊर्जा को टुकड़ों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है: हमने सैद्धांतिक तर्क के रूप में दिया है ( 4.7 , 4.12 ) और प्रायोगिक साक्ष्य ( 4.12 ) कि नाभिक बनाने वाले कणों के लिए कोई कूलम्ब प्रतिकर्षण नहीं है।

तो एक भारी नाभिक के टुकड़ों की गतिज ऊर्जा का उद्गम क्या है? सबसे पहले, आइए इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास करें: क्यों, परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया में, परमाणु विखंडन प्रभावी रूप से पिछले विखंडन के दौरान उत्सर्जित न्यूट्रॉन के कारण होता है - इसके अलावा, थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा, अर्थात। ऐसी ऊर्जाएँ होना जो परमाणु पैमाने पर नगण्य हैं। इस तथ्य के साथ कि थर्मल न्यूट्रॉन में भारी नाभिक को तोड़ने की क्षमता होती है, हमारे निष्कर्ष को समेटना मुश्किल होगा कि "अतिरिक्त" - इस समय - भारी नाभिक में न्यूट्रॉन मुक्त हैं ( 4.12 ) एक भारी नाभिक सचमुच थर्मल न्यूट्रॉन से भरा होता है, लेकिन यह बिल्कुल भी क्षय नहीं होता है - हालांकि इसके तत्काल विखंडन के कारण पिछले विखंडन में उत्सर्जित एक थर्मल न्यूट्रॉन इसे हिट करता है।

यह मानना ​​तर्कसंगत है कि भारी नाभिक में अस्थायी रूप से मुक्त थर्मल न्यूट्रॉन और भारी नाभिक के विखंडन के दौरान उत्सर्जित थर्मल न्यूट्रॉन अभी भी एक दूसरे से भिन्न होते हैं। चूंकि दोनों में कोई परमाणु रुकावट नहीं है, स्वतंत्रता की डिग्री जिसमें वे भिन्न हो सकते हैं, एक प्रक्रिया होनी चाहिए जो न्यूट्रॉन में आंतरिक युग्मन प्रदान करती है - इसके घटक जोड़े के चक्रीय परिवर्तनों के माध्यम से ( 4.10 ) और स्वतंत्रता की एकमात्र डिग्री जो हम यहां देखते हैं, वह है संभावना कमजोरयह आंतरिक संबंध "बड़े पैमाने पर लाभ पर" ( 4.10 ), न्यूट्रॉन में चक्रीय परिवर्तनों की आवृत्ति में कमी के कारण - इसी जी-क्वांटा के उत्सर्जन के साथ। न्यूट्रॉन को इतनी कमजोर अवस्था में लाना - उदाहरण के लिए, भारी नाभिक के क्षय के दौरान, जब ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में अत्यधिक परिवर्तन - हमें कुछ असामान्य नहीं लगता। न्यूट्रॉन की कमजोर स्थिति स्पष्ट रूप से कार्यक्रम के असामान्य संचालन के कारण है जो भौतिक दुनिया में न्यूट्रॉन बनाती है - और साथ ही न्यूट्रॉन के लिए प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन में क्षय करना आसान होता है। ऐसा लगता है कि परमाणु रिएक्टरों से उत्सर्जित न्यूट्रॉन के लिए मापा गया 17 मिनट का औसत जीवनकाल क्षीण न्यूट्रॉन के लिए विशिष्ट है। हमारी राय में, जब तक इसे जोड़ने वाला एल्गोरिथम काम करता है, तब तक एक अप्रभावित न्यूट्रॉन जीवित रहने में सक्षम है ( 4.10 ), यानी, अनिश्चित काल के लिए।

एक कमजोर न्यूट्रॉन एक भारी नाभिक को कैसे नष्ट करता है? कमजोर न्यूट्रॉन की तुलना में, कमजोर न्यूट्रॉन के लिए न्यूक्लियॉन स्पंदन के रुकावट की अवधि बढ़ जाती है। यदि ऐसा न्यूट्रॉन, जो नाभिक में प्रवेश कर चुका है, में परमाणु रुकावट "चालू" होगी, जिससे कि यह कुछ प्रोटॉन के साथ जुड़ा होगा, तो ट्रिपल में स्विचिंग बॉन्ड का ऊपर वर्णित सिंक्रनाइज़ेशन एन 0 -पी + -एन 0 (4.12 ) असंभव होगा। नतीजतन, संबंधित ए-कॉम्प्लेक्स में बॉन्ड का सिंक्रोनिज़्म बाधित हो जाएगा, जो बॉन्ड स्विचिंग की विफलताओं का एक क्रम पैदा करेगा जो कि ए-कॉम्प्लेक्स को बेहतर ढंग से फिर से आकार देता है और न्यूक्लियस की गतिशील संरचना को सुनिश्चित करता है ( 4.12 ) लाक्षणिक रूप से, एक दरार नाभिक से होकर गुजरेगी, जो परमाणु बंधनों के बल के टूटने से नहीं, बल्कि उनके स्विचिंग के समकालिकता के उल्लंघन से उत्पन्न होगी। ध्यान दें कि वर्णित परिदृश्य के लिए महत्वपूर्ण क्षण कमजोर न्यूट्रॉन में परमाणु बंधन का "स्विचिंग ऑन" है - और इस "स्विचिंग ऑन" होने के लिए, न्यूट्रॉन में पर्याप्त रूप से छोटी गतिज ऊर्जा होनी चाहिए। इस प्रकार हम समझाते हैं कि क्यों कई सौ केवी की गतिज ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन केवल एक भारी नाभिक को उत्तेजित करते हैं, जबकि थर्मल न्यूट्रॉन केवल ईवी के कुछ सौवें हिस्से की ऊर्जा के साथ इसे प्रभावी ढंग से अलग कर सकते हैं।

हम क्या देखते हैं? जब नाभिक को दो टुकड़ों में विभाजित किया जाता है, तो वे परमाणु बंधन "गलती से" उखड़ जाते हैं, जो उनके स्विचिंग के सामान्य मोड में ( 4.12 ), इन दो टुकड़ों को मूल नाभिक में जोड़ा। एक असामान्य स्थिति उत्पन्न होती है जिसमें कुछ नाभिकों की आत्म-ऊर्जा परमाणु बंधनों की ऊर्जा से कम हो जाती है, लेकिन ये बंधन स्वयं मौजूद नहीं होते हैं। स्वायत्त ऊर्जा परिवर्तनों के सिद्धांत के तर्क के अनुसार यह आकस्मिकता ( 4.4 ), स्थिति को तुरंत निम्नानुसार ठीक किया जाता है: न्यूक्लियंस की आत्म-ऊर्जा वैसी ही रहती है, और टूटे हुए बंधों की पूर्व ऊर्जाएं न्यूक्लियंस की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती हैं - और, अंततः, गतिज ऊर्जा में टुकड़े टुकड़े। इस प्रकार, एक भारी नाभिक की विखंडन ऊर्जा प्रारंभिक नाभिक और टुकड़ों के द्रव्यमान दोषों के बीच अंतर के कारण नहीं है, न कि टुकड़ों के कूलम्ब प्रतिकर्षण की ऊर्जा के कारण। टुकड़ों की गतिज ऊर्जा परमाणु बंधनों की पूर्व ऊर्जा है जो इन टुकड़ों को मूल नाभिक में रखती है। इस निष्कर्ष का समर्थन टुकड़ों की गतिज ऊर्जा की स्थिरता के हड़ताली और अल्पज्ञात तथ्य द्वारा किया जाता है, भले ही नाभिक के विखंडन की शुरुआत करने वाले प्रभाव की ताकत की परवाह किए बिना। इसलिए, जब 450 MeV की ऊर्जा के साथ प्रोटॉन द्वारा यूरेनियम नाभिक का विखंडन शुरू किया गया था, तो टुकड़ों की गतिज ऊर्जा 163 ± 8 MeV थी, अर्थात। उतना ही जब विखंडन थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा शुरू किया जाता है, एक ईवी के सौवें हिस्से में ऊर्जा के साथ!

प्रस्तावित मॉडल के आधार पर, हम यूरेनियम नाभिक की विखंडन ऊर्जा का अनुमानित अनुमान सबसे संभावित प्रकार के अनुसार बनाते हैं, 92 यू 235® 36 क्र 94 + 56 बा 139, जिसमें टुकड़ों में 18 और 28 ए-कॉम्प्लेक्स शामिल हैं . यह मानते हुए कि ये 18 और 28 ए-कॉम्प्लेक्स मूल नाभिक में 8-10 स्विचेबल बॉन्ड द्वारा जुड़े हुए थे, प्रत्येक में 20 MeV की औसत ऊर्जा होती है (चित्र 1 देखें)। चित्र 4.13), तो टुकड़ों की ऊर्जा 160–200 MeV होनी चाहिए, अर्थात। वास्तविक मूल्य के करीब मूल्य।

लेख की सामग्री

परमाणु विखंडन,एक परमाणु प्रतिक्रिया जिसमें एक परमाणु नाभिक, जब न्यूट्रॉन द्वारा बमबारी की जाती है, दो या दो से अधिक टुकड़ों में विभाजित हो जाता है। टुकड़ों का कुल द्रव्यमान आमतौर पर प्रारंभिक नाभिक और बमबारी न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के योग से कम होता है। "लापता मास" एमऊर्जा में बदल जाता है इआइंस्टीन के सूत्र के अनुसार इ = एम सी 2, जहां सीप्रकाश की गति है। चूँकि प्रकाश की गति बहुत अधिक है (299,792,458 m/s), एक छोटा द्रव्यमान ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा से मेल खाता है। इस ऊर्जा को बिजली में बदला जा सकता है।

परमाणु विखंडन के दौरान जारी ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है जब विखंडन के टुकड़े कम हो जाते हैं। ऊष्मा मुक्त होने की दर प्रति इकाई समय में नाभिकों के विखंडन की संख्या पर निर्भर करती है। जब कम समय में बड़ी संख्या में नाभिकों का विखंडन कम मात्रा में होता है, तो प्रतिक्रिया में विस्फोट का चरित्र होता है। यह परमाणु बम का सिद्धांत है। यदि, दूसरी ओर, अधिक समय के लिए बड़ी मात्रा में नाभिकीय विखंडन की अपेक्षाकृत कम संख्या, तो परिणाम गर्मी की रिहाई होगी जिसका उपयोग किया जा सकता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र इसी पर आधारित हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, परमाणु विखंडन के परिणामस्वरूप परमाणु रिएक्टरों में निकलने वाली गर्मी का उपयोग भाप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जिसे टर्बाइनों को खिलाया जाता है जो विद्युत जनरेटर को घुमाते हैं।

विखंडन प्रक्रियाओं के व्यावहारिक उपयोग के लिए, यूरेनियम और प्लूटोनियम सबसे उपयुक्त हैं। उनके पास आइसोटोप (विभिन्न द्रव्यमान संख्या वाले किसी तत्व के परमाणु) होते हैं जो बहुत कम ऊर्जा पर भी न्यूट्रॉन को अवशोषित करते समय विखंडन करते हैं।

विखंडन ऊर्जा के व्यावहारिक उपयोग की कुंजी यह तथ्य था कि कुछ तत्व विखंडन की प्रक्रिया में न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करते हैं। यद्यपि एक न्यूट्रॉन परमाणु विखंडन के दौरान अवशोषित होता है, यह नुकसान विखंडन के दौरान नए न्यूट्रॉन के उत्पादन से होता है। यदि जिस उपकरण में विखंडन होता है, उसमें पर्याप्त रूप से बड़ा ("महत्वपूर्ण") द्रव्यमान होता है, तो नए न्यूट्रॉन के कारण "श्रृंखला प्रतिक्रिया" को बनाए रखा जा सकता है। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को न्यूट्रॉन की संख्या को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है जो विखंडन का कारण बन सकता है। यदि यह एक से अधिक है, तो विभाजन की तीव्रता बढ़ जाती है, और यदि यह एक से कम हो जाती है, तो यह घट जाती है।

इतिहास संदर्भ

परमाणु विखंडन की खोज का इतिहास ए. बेकरेल (1852-1908) के काम से उत्पन्न होता है। 1896 में विभिन्न सामग्रियों के फॉस्फोरेसेंस की जांच करते हुए, उन्होंने पाया कि यूरेनियम युक्त खनिज अनायास विकिरण का उत्सर्जन करते हैं जो एक फोटोग्राफिक प्लेट को काला कर देता है, भले ही खनिज और प्लेट के बीच एक अपारदर्शी ठोस रखा गया हो। विभिन्न प्रयोगकर्ताओं ने स्थापित किया है कि इस विकिरण में अल्फा कण (हीलियम नाभिक), बीटा कण (इलेक्ट्रॉन) और गामा किरणें (कठोर विद्युत चुम्बकीय विकिरण) होते हैं।

मानव द्वारा कृत्रिम रूप से प्रेरित नाभिक का पहला परिवर्तन 1919 में ई. रदरफोर्ड द्वारा किया गया था, जिन्होंने यूरेनियम अल्फा कणों के साथ नाइट्रोजन को विकिरणित करके नाइट्रोजन को ऑक्सीजन में परिवर्तित किया था। यह प्रतिक्रिया ऊर्जा के अवशोषण के साथ थी, क्योंकि इसके उत्पादों का द्रव्यमान - ऑक्सीजन और हाइड्रोजन - प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाले कणों के द्रव्यमान से अधिक है - नाइट्रोजन और अल्फा कण। परमाणु ऊर्जा की रिहाई पहली बार 1932 में जे। कॉकक्रॉफ्ट और ई। वाल्टन द्वारा प्राप्त की गई थी, जिन्होंने प्रोटॉन के साथ लिथियम पर बमबारी की थी। इस प्रतिक्रिया में, प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाले नाभिक का द्रव्यमान उत्पादों के द्रव्यमान से कुछ अधिक था, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा जारी की गई थी।

1932 में, जे. चाडविक ने न्यूट्रॉन की खोज की - एक तटस्थ कण जिसका द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक के द्रव्यमान के लगभग बराबर होता है। दुनिया भर के भौतिकविदों ने इस कण के गुणों का अध्ययन करना शुरू किया। यह मान लिया गया था कि एक विद्युत आवेश रहित न्यूट्रॉन और एक धनात्मक आवेशित नाभिक द्वारा प्रतिकर्षित न होने पर परमाणु प्रतिक्रियाओं का कारण बनने की अधिक संभावना होगी। अधिक हाल के परिणामों ने इस अनुमान की पुष्टि की है। रोम में, ई. फर्मी और उनके सहयोगियों ने आवधिक प्रणाली के लगभग सभी तत्वों को न्यूट्रॉन विकिरण के अधीन किया और नए समस्थानिकों के निर्माण के साथ परमाणु प्रतिक्रियाओं का अवलोकन किया। नए समस्थानिकों के निर्माण का प्रमाण गामा और बीटा विकिरण के रूप में "कृत्रिम" रेडियोधर्मिता था।

परमाणु विखंडन की संभावना का पहला संकेत।

फर्मी को आज ज्ञात कई न्यूट्रॉन प्रतिक्रियाओं की खोज का श्रेय दिया जाता है। विशेष रूप से, उन्होंने न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम (परमाणु संख्या 92 के साथ तत्व) पर बमबारी करके परमाणु संख्या 93 (नेप्च्यूनियम) के साथ एक तत्व प्राप्त करने का प्रयास किया। साथ ही, उन्होंने प्रस्तावित प्रतिक्रिया में न्यूट्रॉन कैप्चर के परिणामस्वरूप उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को पंजीकृत किया

238 यू + 1 एन ® 239 एनपी + बी–,

जहाँ 238 U यूरेनियम-238 का समस्थानिक है, 1 n न्यूट्रॉन है, 239 Np नेपच्यूनियम है, और बी- - इलेक्ट्रॉन। हालांकि, परिणाम मिश्रित रहे। इस संभावना से इंकार करने के लिए कि पंजीकृत रेडियोधर्मिता यूरेनियम समस्थानिकों या यूरेनियम से पहले आवधिक प्रणाली में स्थित अन्य तत्वों से संबंधित है, रेडियोधर्मी तत्वों का रासायनिक विश्लेषण करना आवश्यक था।

विश्लेषण के परिणामों से पता चला कि अज्ञात तत्व क्रम संख्या 93, 94, 95 और 96 के अनुरूप हैं। इसलिए, फर्मी ने निष्कर्ष निकाला कि उन्होंने ट्रांसयूरेनियम तत्व प्राप्त किए थे। हालांकि, जर्मनी में ओ. हैन और एफ. स्ट्रैसमैन ने गहन रासायनिक विश्लेषण करने के बाद पाया कि रेडियोधर्मी बेरियम उन तत्वों में मौजूद है जो न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम के विकिरण से उत्पन्न होते हैं। इसका मतलब यह हुआ कि संभवत: यूरेनियम के नाभिक का एक हिस्सा दो बड़े टुकड़ों में बंटा हुआ है।

डिवीजन की पुष्टि।

उसके बाद, कोलंबिया विश्वविद्यालय के फर्मी, जे. डनिंग और जे. पेग्राम ने ऐसे प्रयोग किए जिनसे पता चला कि परमाणु विखंडन होता है। न्यूट्रॉन द्वारा यूरेनियम के विखंडन की पुष्टि आनुपातिक काउंटरों, एक बादल कक्ष और विखंडन के टुकड़ों के संचय के तरीकों से की गई थी। पहली विधि से पता चला कि जब न्यूट्रॉन स्रोत यूरेनियम के नमूने के पास पहुंचता है तो उच्च-ऊर्जा दालें उत्सर्जित होती हैं। मेघ कक्ष में यह देखा गया कि न्यूट्रॉन द्वारा बमबारी किए गए यूरेनियम नाभिक को दो टुकड़ों में विभाजित किया गया है। बाद की विधि ने यह स्थापित करना संभव बना दिया कि, जैसा कि सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई है, टुकड़े रेडियोधर्मी हैं। इन सभी को एक साथ लेने से यह साबित हो गया कि विखंडन वास्तव में होता है, और विखंडन के दौरान जारी ऊर्जा का आत्मविश्वास से न्याय करना संभव हो गया।

चूँकि स्थिर नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या और प्रोटॉनों की संख्या का अनुमेय अनुपात नाभिक के घटते आकार के साथ घटता जाता है, टुकड़ों में न्यूट्रॉन का अंश मूल यूरेनियम नाभिक की तुलना में कम होना चाहिए। इस प्रकार, यह मानने का हर कारण था कि विखंडन प्रक्रिया न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ होती है। यह जल्द ही एफ। जूलियट-क्यूरी और उनके सहयोगियों द्वारा प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी: विखंडन प्रक्रिया में उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या अवशोषित न्यूट्रॉन की संख्या से अधिक थी। यह पता चला कि एक अवशोषित न्यूट्रॉन के लिए लगभग ढाई नए न्यूट्रॉन होते हैं। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया की संभावना और ऊर्जा का एक असाधारण शक्तिशाली स्रोत बनाने और सैन्य उद्देश्यों के लिए इसका उपयोग करने की संभावनाएं तुरंत स्पष्ट हो गईं। उसके बाद, कई देशों (विशेषकर जर्मनी और संयुक्त राज्य अमेरिका में) में, गहरी गोपनीयता की स्थिति में परमाणु बम बनाने पर काम शुरू हुआ।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान विकास।

1940 से 1945 तक विकास की दिशा सैन्य विचारों से निर्धारित होती थी। 1941 में, कम मात्रा में प्लूटोनियम प्राप्त किया गया था और यूरेनियम और प्लूटोनियम के कई परमाणु पैरामीटर स्थापित किए गए थे। संयुक्त राज्य अमेरिका में, इसके लिए आवश्यक सबसे महत्वपूर्ण उत्पादन और अनुसंधान उद्यम "मैनहट्टन मिलिट्री इंजीनियरिंग डिस्ट्रिक्ट" के अधिकार क्षेत्र में थे, जिसमें "यूरेनियम प्रोजेक्ट" को 13 अगस्त, 1942 को स्थानांतरित किया गया था। कोलंबिया विश्वविद्यालय (न्यूयॉर्क) में, ई। फर्मी और वी। ज़िन के नेतृत्व में कर्मचारियों के एक समूह ने पहला प्रयोग किया जिसमें यूरेनियम डाइऑक्साइड और ग्रेफाइट के ब्लॉकों की जाली में न्यूट्रॉन गुणन का अध्ययन किया गया - एक परमाणु "बॉयलर"। जनवरी 1942 में, इस काम को शिकागो विश्वविद्यालय में स्थानांतरित कर दिया गया, जहां जुलाई 1942 में एक आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया की संभावना दिखाते हुए परिणाम प्राप्त हुए। प्रारंभ में, रिएक्टर 0.5 W की शक्ति से संचालित होता था, लेकिन 10 दिनों के बाद शक्ति को बढ़ाकर 200 W कर दिया गया। बड़ी मात्रा में परमाणु ऊर्जा प्राप्त करने की संभावना पहली बार 16 जुलाई, 1945 को प्रदर्शित की गई थी, जब पहला परमाणु बम अलामोगोर्डो (न्यू मैक्सिको) परीक्षण स्थल पर विस्फोट किया गया था।

नाभिकीय रिएक्टर्स

एक परमाणु रिएक्टर एक स्थापना है जिसमें परमाणु विखंडन की एक नियंत्रित आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया करना संभव है। रिएक्टरों को उपयोग किए जाने वाले ईंधन (फिशाइल और कच्चे आइसोटोप), मॉडरेटर के प्रकार, ईंधन तत्वों के प्रकार और शीतलक के प्रकार द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है।

विखंडनीय समस्थानिक।

तीन विखंडनीय समस्थानिक हैं - यूरेनियम-235, प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233। यूरेनियम -235 आइसोटोप पृथक्करण द्वारा निर्मित होता है; प्लूटोनियम -239 - रिएक्टरों में जिसमें यूरेनियम -238 को प्लूटोनियम में परिवर्तित किया जाता है, 238 यू ® 239 यू ® 239 एनपी ® 239 पु; यूरेनियम-233 - रिएक्टरों में जिसमें थोरियम-232 को यूरेनियम में संसाधित किया जाता है। पावर रिएक्टर के लिए परमाणु ईंधन का चयन उसके परमाणु और रासायनिक गुणों के साथ-साथ लागत के आधार पर किया जाता है।

नीचे दी गई तालिका विखंडनीय समस्थानिकों के मुख्य मापदंडों को दर्शाती है। कुल क्रॉस सेक्शन न्यूट्रॉन और किसी दिए गए नाभिक के बीच किसी भी प्रकार की बातचीत की संभावना को दर्शाता है। विखंडन क्रॉस सेक्शन न्यूट्रॉन द्वारा परमाणु विखंडन की संभावना को दर्शाता है। प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन की ऊर्जा उपज इस बात पर निर्भर करती है कि नाभिक का कौन सा अंश विखंडन प्रक्रिया में भाग नहीं लेता है। एक विखंडन घटना में उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने की दृष्टि से महत्वपूर्ण है। प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन में नए न्यूट्रॉन की संख्या महत्वपूर्ण है क्योंकि यह विखंडन की तीव्रता की विशेषता है। विखंडन के बाद उत्सर्जित विलंबित न्यूट्रॉन का अंश सामग्री में संग्रहीत ऊर्जा से संबंधित है।

विखंडनीय आइसोटोप के लक्षण

विखंडनीय आइसोटोप के लक्षण
आइसोटोप	यूरेनियम-235		यूरेनियम-233		प्लूटोनियम-239
न्यूट्रॉन ऊर्जा	1 मेव	0.025 ईवी	1 मेव	0.025 ईवी	1 मेव	0.025 ईवी
पूरा खंड	6.6 ± 0.1	695 ± 10	6.2 ± 0.3	600 ± 10	7.3 ± 0.2	1005 ± 5
डिवीजन क्रॉस सेक्शन	1.25 ± 0.05	581 ± 6	1.85 ± 0.10	526 ± 4	1.8 ± 0.1	751 ± 10
नाभिक का अंश जो विखंडन में भाग नहीं लेता	0.077 ± 0.002	0.174 ± 0.01	0.057 ± 0.003	0.098 ± 0.004	0.08 ± 0.1	0.37 ± 0.03
एक विखंडन घटना में उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या	2.6 ± 0.1	2.43 ± 0.03	2.65 ± 0.1	2.50 ± 0.03	3.03 ± 0.1	2.84 ± 0.06
प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन में न्यूट्रॉन की संख्या	2.41 ± 0.1	2.07 ± 0.02	2.51 ± 0.1	2.28 ± 0.02		2.07 ± 0.04
विलंबित न्यूट्रॉन का अंश,%	(0.64 ± 0.03)	(0.65 ± 0.02)	(0.26 ± 0.02)	(0.26 ± 0.01)	(0.21 ± 0.01)	(0.22 ± 0.01)
विखंडन ऊर्जा, MeV
सभी खंड खलिहान में दिए गए हैं (10 -28 मीटर 2)।

तालिका डेटा से पता चलता है कि प्रत्येक विखंडनीय समस्थानिक के अपने फायदे हैं। उदाहरण के लिए, थर्मल न्यूट्रॉन (0.025 eV की ऊर्जा के साथ) के लिए सबसे बड़े क्रॉस सेक्शन वाले आइसोटोप के मामले में, न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करते समय महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए कम ईंधन की आवश्यकता होती है। चूंकि प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन में सबसे अधिक संख्या में न्यूट्रॉन एक तेज प्लूटोनियम रिएक्टर (1 MeV) में होते हैं, प्रजनन मोड में एक थर्मल रिएक्टर में यूरेनियम -235 की तुलना में एक तेज रिएक्टर में प्लूटोनियम या थर्मल रिएक्टर में यूरेनियम -233 का उपयोग करना बेहतर होता है। नियंत्रण में आसानी के मामले में यूरेनियम -235 अधिक बेहतर है, क्योंकि इसमें विलंबित न्यूट्रॉन का एक बड़ा अनुपात है।

कच्चे आइसोटोप।

दो कच्चे समस्थानिक हैं: थोरियम-232 और यूरेनियम-238, जिनसे विखंडनीय समस्थानिक यूरेनियम-233 और प्लूटोनियम-239 प्राप्त होते हैं। कच्चे आइसोटोप का उपयोग करने की तकनीक विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि संवर्धन की आवश्यकता। यूरेनियम अयस्क में 0.7% यूरेनियम-235 होता है, जबकि थोरियम अयस्क में कोई विखंडनीय समस्थानिक नहीं होता है। इसलिए, थोरियम में एक समृद्ध विखंडनीय समस्थानिक जोड़ा जाना चाहिए। प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन में नए न्यूट्रॉन की संख्या भी महत्वपूर्ण है। इस कारक को ध्यान में रखते हुए, थर्मल न्यूट्रॉन (0.025 eV की ऊर्जा के लिए मॉडरेट) के मामले में यूरेनियम -233 को वरीयता देना आवश्यक है, क्योंकि ऐसी परिस्थितियों में उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या अधिक होती है, और, परिणामस्वरूप, रूपांतरण कारक एक "खर्च किए गए" विखंडनीय नाभिक के प्रति नए विखंडनीय नाभिक की संख्या है।

मंदबुद्धि।

मॉडरेटर विखंडन प्रक्रिया में उत्सर्जित न्यूट्रॉन की ऊर्जा को लगभग 1 MeV से लगभग 0.025 eV की तापीय ऊर्जा तक कम करने का कार्य करता है। चूंकि मॉडरेशन मुख्य रूप से गैर-विखंडन परमाणुओं के नाभिक द्वारा लोचदार बिखरने के परिणामस्वरूप होता है, मॉडरेटर परमाणुओं का द्रव्यमान जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए ताकि न्यूट्रॉन उन्हें अधिकतम ऊर्जा स्थानांतरित कर सके। इसके अलावा, मॉडरेटर परमाणुओं में एक छोटा (बिखरने वाले क्रॉस सेक्शन की तुलना में) कैप्चर क्रॉस सेक्शन होना चाहिए, क्योंकि थर्मल ऊर्जा को धीमा करने से पहले न्यूट्रॉन को बार-बार मॉडरेटर परमाणुओं से टकराना पड़ता है।

सबसे अच्छा मॉडरेटर हाइड्रोजन है, क्योंकि इसका द्रव्यमान न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के लगभग बराबर होता है और इसलिए, हाइड्रोजन से टकराने पर न्यूट्रॉन ऊर्जा की सबसे बड़ी मात्रा खो देता है। लेकिन साधारण (प्रकाश) हाइड्रोजन न्यूट्रॉन को बहुत अधिक अवशोषित करता है, और इसलिए ड्यूटेरियम (भारी हाइड्रोजन) और भारी पानी अपने थोड़े बड़े द्रव्यमान के बावजूद अधिक उपयुक्त मॉडरेटर बन जाते हैं, क्योंकि वे न्यूट्रॉन को कम अवशोषित करते हैं। बेरिलियम को एक अच्छा मॉडरेटर माना जा सकता है। कार्बन में इतना छोटा न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन है कि यह न्यूट्रॉन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करता है, हालांकि इसे हाइड्रोजन की तुलना में धीमा करने के लिए कई और टकराव की आवश्यकता होती है।

औसत एनहाइड्रोजन, ड्यूटेरियम, बेरिलियम और कार्बन का उपयोग करके न्यूट्रॉन को 1 MeV से 0.025 eV तक धीमा करने के लिए आवश्यक लोचदार टकराव क्रमशः लगभग 18, 27, 36 और 135 हैं। इन मूल्यों की अनुमानित प्रकृति इस तथ्य के कारण है कि, रासायनिक ऊर्जा की उपस्थिति के कारण, 0.3 eV से नीचे की ऊर्जा पर टकराव मॉडरेटर में बांड शायद ही लोचदार हो सकते हैं। कम ऊर्जा पर, परमाणु जाली ऊर्जा को न्यूट्रॉन में स्थानांतरित कर सकती है या टकराव में प्रभावी द्रव्यमान को बदल सकती है, इस प्रकार मंदी प्रक्रिया का उल्लंघन करती है।

ऊष्मा वाहक।

परमाणु रिएक्टरों में उपयोग किए जाने वाले शीतलक पानी, भारी पानी, तरल सोडियम, तरल सोडियम-पोटेशियम मिश्र धातु (NaK), हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बनिक तरल पदार्थ जैसे टेरफिनाइल हैं। ये पदार्थ अच्छे ऊष्मा वाहक होते हैं और इनमें कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन होते हैं।

पानी एक उत्कृष्ट मॉडरेटर और शीतलक है, लेकिन न्यूट्रॉन को बहुत दृढ़ता से अवशोषित करता है और इसमें 336 डिग्री सेल्सियस के ऑपरेटिंग तापमान पर बहुत अधिक वाष्प दबाव (14 एमपीए) होता है। सबसे अच्छा ज्ञात मॉडरेटर भारी पानी है। इसकी विशेषताएं साधारण पानी के करीब हैं, और न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन छोटा है। सोडियम एक उत्कृष्ट शीतलक है, लेकिन न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में प्रभावी नहीं है। इसलिए, इसका उपयोग फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में किया जाता है, जहां विखंडन के दौरान अधिक न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। सच है, सोडियम के कई नुकसान हैं: यह रेडियोधर्मिता को प्रेरित करता है, इसमें कम गर्मी क्षमता होती है, यह रासायनिक रूप से सक्रिय होती है और कमरे के तापमान पर जम जाती है। सोडियम और पोटैशियम की मिश्रधातु सोडियम के गुणों के समान होती है, लेकिन कमरे के तापमान पर तरल रहती है। हीलियम एक उत्कृष्ट शीतलक है, लेकिन इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है। कार्बन डाइऑक्साइड एक अच्छा शीतलक है और ग्रेफाइट-संचालित रिएक्टरों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। टेरफेनिल का पानी पर यह फायदा है कि ऑपरेटिंग तापमान पर इसका वाष्प का दबाव कम होता है, लेकिन यह उच्च तापमान और विकिरण प्रवाह के तहत विघटित और पोलीमराइज़ करता है जो रिएक्टरों की विशेषता है।

गर्मी पैदा करने वाले तत्व।

एक ईंधन तत्व (एफई) एक भली भांति बंद म्यान के साथ एक ईंधन कोर है। क्लैडिंग विखंडन उत्पादों के रिसाव और शीतलक के साथ ईंधन की बातचीत को रोकता है। शेल सामग्री को कमजोर रूप से न्यूट्रॉन को अवशोषित करना चाहिए और इसमें स्वीकार्य यांत्रिक, हाइड्रोलिक और गर्मी-संचालन विशेषताएं होनी चाहिए। ईंधन तत्व आमतौर पर एल्यूमीनियम, ज़िरकोनियम, या स्टेनलेस स्टील ट्यूबों में sintered यूरेनियम ऑक्साइड के छर्रे होते हैं; ज़िरकोनियम, मोलिब्डेनम और एल्यूमीनियम के साथ यूरेनियम मिश्र धातुओं के छर्रों को ज़िरकोनियम या एल्यूमीनियम के साथ लेपित किया जाता है (एल्यूमीनियम मिश्र धातु के मामले में); अभेद्य ग्रेफाइट के साथ लेपित छितरी हुई यूरेनियम कार्बाइड के साथ ग्रेफाइट की गोलियां।

इन सभी ईंधन तत्वों का उपयोग किया जाता है, लेकिन दबाव वाले पानी रिएक्टरों के लिए, स्टेनलेस स्टील ट्यूबों में यूरेनियम ऑक्साइड छर्रों को सबसे अधिक पसंद किया जाता है। यूरेनियम डाइऑक्साइड पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, एक उच्च विकिरण प्रतिरोध है और एक उच्च गलनांक की विशेषता है।

ग्रेफाइट ईंधन सेल उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड रिएक्टरों के लिए बहुत उपयुक्त प्रतीत होते हैं, लेकिन उनमें एक गंभीर खामी है - ग्रेफाइट में प्रसार या दोषों के कारण गैसीय विखंडन उत्पाद उनके आवरण के माध्यम से प्रवेश कर सकते हैं।

कार्बनिक शीतलक ज़िरकोनियम ईंधन छड़ के साथ असंगत हैं और इसलिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के उपयोग की आवश्यकता होती है। कार्बनिक शीतलक के साथ रिएक्टरों की संभावनाएं इस बात पर निर्भर करती हैं कि क्या एल्यूमीनियम मिश्र धातु या पाउडर धातु विज्ञान उत्पादों का निर्माण किया जाता है जो कि शीतलक में गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाने वाले पंखों के उपयोग के लिए आवश्यक ताकत (ऑपरेटिंग तापमान पर) और तापीय चालकता होगी। चूंकि तापीय चालकता के कारण ईंधन और कार्बनिक शीतलक के बीच गर्मी हस्तांतरण छोटा है, इसलिए गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाने के लिए सतह के उबलने का उपयोग करना वांछनीय है। सतह के उबलने के साथ नई समस्याएं जुड़ी होंगी, लेकिन उन्हें हल किया जाना चाहिए यदि कार्बनिक गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ का उपयोग फायदेमंद साबित होता है।

रिएक्टरों के प्रकार

सैद्धांतिक रूप से, 100 से अधिक विभिन्न प्रकार के रिएक्टर संभव हैं, जो ईंधन, मॉडरेटर और शीतलक में भिन्न हैं। अधिकांश पारंपरिक रिएक्टर या तो दबाव में या उबलते पानी में शीतलक के रूप में पानी का उपयोग करते हैं।

दबावयुक्त जल रिएक्टर।

ऐसे रिएक्टरों में, पानी एक मॉडरेटर और शीतलक के रूप में कार्य करता है। गर्म पानी को एक हीट एक्सचेंजर के दबाव में पंप किया जाता है, जहां गर्मी को माध्यमिक सर्किट के पानी में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें भाप उत्पन्न होती है जो टरबाइन को घुमाती है।

उबलता रिएक्टर।

ऐसे रिएक्टर में पानी सीधे रिएक्टर कोर में उबलता है और परिणामी भाप टरबाइन में प्रवेश करती है। अधिकांश उबलते पानी के रिएक्टर भी पानी का उपयोग मॉडरेटर के रूप में करते हैं, लेकिन कभी-कभी ग्रेफाइट मॉडरेटर का उपयोग किया जाता है।

तरल धातु शीतलन के साथ रिएक्टर।

ऐसे रिएक्टर में, पाइप के माध्यम से परिसंचारी तरल धातु का उपयोग रिएक्टर में विखंडन के दौरान निकलने वाली गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार के लगभग सभी रिएक्टर शीतलक के रूप में सोडियम का उपयोग करते हैं। प्राथमिक सर्किट पाइप के दूसरी तरफ उत्पन्न भाप को पारंपरिक टरबाइन को खिलाया जाता है। एक लिक्विड-मेटल कूल्ड रिएक्टर अपेक्षाकृत उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर) या ग्रेफाइट या बेरिलियम ऑक्साइड में संचालित न्यूट्रॉन का उपयोग कर सकता है। ब्रीडर रिएक्टरों के रूप में, लिक्विड मेटल कूल्ड फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर अधिक बेहतर होते हैं, क्योंकि इस मामले में मॉडरेशन से जुड़े न्यूट्रॉन का कोई नुकसान नहीं होता है।

गैस कूल्ड रिएक्टर।

ऐसे रिएक्टर में, विखंडन प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली गर्मी को गैस - कार्बन डाइऑक्साइड या हीलियम द्वारा भाप जनरेटर में स्थानांतरित किया जाता है। न्यूट्रॉन मॉडरेटर आमतौर पर ग्रेफाइट होता है। एक गैस कूल्ड रिएक्टर एक लिक्विड कूल्ड रिएक्टर की तुलना में बहुत अधिक तापमान पर काम कर सकता है और इसलिए यह औद्योगिक हीटिंग सिस्टम और उच्च दक्षता वाले बिजली संयंत्रों के लिए उपयुक्त है। छोटे गैस-कूल्ड रिएक्टरों को संचालन में बढ़ी हुई सुरक्षा की विशेषता है, विशेष रूप से, रिएक्टर मेल्टडाउन के जोखिम की अनुपस्थिति।

सजातीय रिएक्टर।

सजातीय रिएक्टरों के मूल में, यूरेनियम के विखंडनीय समस्थानिक वाले सजातीय तरल का उपयोग किया जाता है। तरल आमतौर पर पिघला हुआ यूरेनियम यौगिक होता है। इसे एक बड़े गोलाकार दबाव वाले बर्तन में पंप किया जाता है जहां एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान में विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। फिर तरल को भाप जनरेटर में खिलाया जाता है। डिजाइन और तकनीकी कठिनाइयों के कारण सजातीय रिएक्टरों ने लोकप्रियता हासिल नहीं की है।

प्रतिक्रियाशीलता और नियंत्रण

एक परमाणु रिएक्टर में एक आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया की संभावना इस बात पर निर्भर करती है कि रिएक्टर से कितने न्यूट्रॉन लीक हो रहे हैं। विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन अवशोषण के परिणामस्वरूप गायब हो जाते हैं। इसके अलावा, एक गैस के दूसरे के माध्यम से प्रसार के समान, पदार्थ के माध्यम से प्रसार के कारण न्यूट्रॉन रिसाव संभव है।

परमाणु रिएक्टर को नियंत्रित करने के लिए, आपको न्यूट्रॉन गुणन कारक को नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए क, एक पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या और पिछली पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। पर क= 1 (क्रिटिकल रिएक्टर) निरंतर तीव्रता के साथ एक स्थिर श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। पर क> 1 (सुपरक्रिटिकल रिएक्टर), प्रक्रिया की तीव्रता बढ़ जाती है, और at कआर = 1 - (1/ क) प्रतिक्रियाशीलता कहा जाता है।)

विलंबित न्यूट्रॉन की घटना के कारण, न्यूट्रॉन के "जन्म" का समय 0.001 s से बढ़कर 0.1 s हो जाता है। यह विशिष्ट प्रतिक्रिया समय यांत्रिक एक्ट्यूएटर्स की मदद से इसे नियंत्रित करना संभव बनाता है - न्यूट्रॉन (बी, सीडी, एचएफ, इन, ईयू, जीडी, आदि) को अवशोषित करने वाली सामग्री से बनी नियंत्रण छड़ें। नियंत्रण समय स्थिरांक 0.1 s या अधिक के क्रम का होना चाहिए। सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, ऐसे रिएक्टर ऑपरेशन मोड को चुना जाता है जिसमें स्थिर श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए प्रत्येक पीढ़ी में विलंबित न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है।

किसी दिए गए शक्ति स्तर को सुनिश्चित करने के लिए, नियंत्रण छड़ और न्यूट्रॉन परावर्तक का उपयोग किया जाता है, लेकिन रिएक्टर की सही गणना से नियंत्रण समस्या को बहुत सरल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि रिएक्टर को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि जैसे-जैसे शक्ति या तापमान बढ़ता है, प्रतिक्रियाशीलता कम होती जाती है, तो यह अधिक स्थिर होगा। उदाहरण के लिए, यदि मंदता अपर्याप्त है, तो तापमान में वृद्धि के कारण रिएक्टर में पानी फैलता है, अर्थात। मॉडरेटर का घनत्व कम हो जाता है। नतीजतन, यूरेनियम -238 में न्यूट्रॉन का अवशोषण बढ़ जाता है, क्योंकि उनके पास प्रभावी ढंग से धीमा होने का समय नहीं होता है। कुछ रिएक्टरों में, पानी के घनत्व में कमी के कारण रिएक्टर से न्यूट्रॉन के रिसाव को बढ़ाने के लिए एक कारक का उपयोग किया जाता है। रिएक्टर को स्थिर करने का एक अन्य तरीका यूरेनियम -238 जैसे "रेजोनेंट न्यूट्रॉन अवशोषक" को गर्म करना है, जो तब न्यूट्रॉन को अधिक मजबूती से अवशोषित करता है।

सुरक्षा प्रणालियां।

बिजली में तेज वृद्धि की स्थिति में इसे बंद करने के लिए एक या दूसरे तंत्र द्वारा रिएक्टर की सुरक्षा सुनिश्चित की जाती है। यह एक भौतिक प्रक्रिया का एक तंत्र हो सकता है, या एक नियंत्रण और सुरक्षा प्रणाली का संचालन, या दोनों हो सकता है। दबाव वाले पानी रिएक्टरों को डिजाइन करते समय, जब ठंडे पानी रिएक्टर में प्रवेश करते हैं, शीतलक प्रवाह दर में गिरावट, और स्टार्ट-अप के दौरान बहुत अधिक प्रतिक्रियाशीलता के लिए आपात स्थिति प्रदान की जाती है। चूंकि प्रतिक्रिया की तीव्रता घटते तापमान के साथ बढ़ जाती है, रिएक्टर में ठंडे पानी के तेज प्रवाह के साथ, प्रतिक्रियाशीलता और शक्ति में वृद्धि होती है। ठंडे पानी को प्रवेश करने से रोकने के लिए सुरक्षा प्रणाली आमतौर पर एक स्वचालित लॉक प्रदान करती है। शीतलक प्रवाह में कमी के साथ, रिएक्टर ज़्यादा गरम हो जाता है, भले ही इसकी शक्ति में वृद्धि न हो। ऐसे मामलों में, एक स्वचालित रोक आवश्यक है। इसके अलावा, रिएक्टर को बंद करने के लिए आवश्यक शीतलक की आपूर्ति के लिए शीतलक पंपों का आकार होना चाहिए। बहुत अधिक प्रतिक्रियाशीलता वाले रिएक्टर को शुरू करने पर आपातकालीन स्थिति उत्पन्न हो सकती है। कम बिजली के स्तर के कारण, रिएक्टर के पास तापमान संरक्षण के लिए काम करने के लिए पर्याप्त गर्म होने का समय नहीं है जब तक कि बहुत देर न हो जाए। ऐसे मामलों में एकमात्र विश्वसनीय उपाय रिएक्टर का सावधानीपूर्वक स्टार्ट-अप है।

यदि आप निम्नलिखित नियम का पालन करते हैं तो इन आपात स्थितियों से बचना काफी सरल है: सिस्टम की प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाने वाले सभी कार्यों को सावधानीपूर्वक और धीरे-धीरे किया जाना चाहिए। रिएक्टर सुरक्षा के मुद्दे में सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इसमें विखंडन प्रतिक्रिया की समाप्ति के बाद रिएक्टर कोर के दीर्घकालिक शीतलन की पूर्ण आवश्यकता है। तथ्य यह है कि ईंधन कारतूस में शेष रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद गर्मी उत्सर्जित करते हैं। यह फुल पावर मोड में निकलने वाली गर्मी से काफी कम है, लेकिन यह आवश्यक कूलिंग के अभाव में ईंधन तत्वों को पिघलाने के लिए पर्याप्त है। ठंडे पानी की आपूर्ति में एक संक्षिप्त रुकावट के कारण कोर को काफी नुकसान हुआ और थ्री माइल आइलैंड (यूएसए) में रिएक्टर की दुर्घटना हुई। ऐसी दुर्घटना की स्थिति में रिएक्टर कोर का विनाश न्यूनतम क्षति है। इससे भी बदतर, अगर खतरनाक रेडियोधर्मी आइसोटोप का रिसाव होता है। अधिकांश औद्योगिक रिएक्टर भली भांति बंद करके सील किए गए सुरक्षा कवच से सुसज्जित होते हैं, जो दुर्घटना की स्थिति में आइसोटोप को पर्यावरण में छोड़ने से रोकते हैं।

अंत में, हम ध्यान दें कि रिएक्टर के विनाश की संभावना काफी हद तक इसकी योजना और डिजाइन पर निर्भर करती है। रिएक्टरों को इस तरह से डिजाइन किया जा सकता है कि शीतलक की प्रवाह दर को कम करने से बड़ी परेशानी नहीं होगी। ये विभिन्न प्रकार के गैस कूल्ड रिएक्टर हैं।

तथ्य यह है कि भारी नाभिक के विखंडन के दौरान ऊर्जा जारी होती है, विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा की निर्भरता से सीधे होती है = ई सेंट (ए, जेड)/ए द्रव्यमान संख्या ए (छवि 2) पर। एक भारी नाभिक के विखंडन के दौरान, हल्के नाभिक बनते हैं, जिसमें नाभिक अधिक मजबूती से बंधे होते हैं, और ऊर्जा का कुछ हिस्सा विखंडन के दौरान निकलता है।
एक नियम के रूप में, परमाणु विखंडन 1-4 न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ होता है।
आइए हम प्रारंभिक और अंतिम नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा के रूप में विखंडन Q भागों की ऊर्जा को व्यक्त करें। प्रारंभिक नाभिक की ऊर्जा, जिसमें Z प्रोटॉन और N न्यूट्रॉन होते हैं, और एक द्रव्यमान M (A, Z) और एक बाध्यकारी ऊर्जा E St (A, Z) होने पर, हम निम्नलिखित रूप में लिखते हैं:

एम (ए, जेड) सी 2 = (जेडएम पी + एनएम एन) सी 2 - ई सेंट (ए, जेड)।

नाभिक (ए, जेड) का 2 टुकड़ों (ए 1, जेड 1) और (ए 2, जेड 2) में विभाजन एन एन के गठन के साथ होता है = ए - ए 1 - ए 2 त्वरित न्यूट्रॉन। यदि नाभिक (A,Z) को द्रव्यमान M 1 (A 1, Z 1), M 2 (A 2, Z 2) और बाध्यकारी ऊर्जा E st1 (A 1, Z 1), E st2 (A) के साथ टुकड़ों में विभाजित किया जाता है 2, Z 2), तो विखंडन ऊर्जा के लिए हमारे पास व्यंजक है:

क्यू डिव \u003d (एम (ए, जेड) -) सी 2 \u003d ई एसवी 1 (ए 1, जेड 1) + ई एसवी (ए 2, जेड 2) - ई एसवी (ए, जेड),

और

ए \u003d ए 1 + ए 2 + एन एन, जेड \u003d जेड 1 + जेड 2।

अंजीर पर। 26 परमाणु विखंडन कैलकुलेटर के खोज फ़ॉर्म को एक खोज नुस्खे के गठन के उदाहरण के साथ दिखाता है जो 235 यू नाभिक के सहज विखंडन की ऊर्जा सीमा और प्रतिक्रिया ऊर्जा को 139 Xe टुकड़े के गठन और एक न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ निर्धारित करता है। .

अनुरोध निर्देश का गठन निम्नानुसार किया जाता है:

• « नाभिक लक्ष्य है» - 235 यू (मान जेड = 92, ए= 235 चुने गए हैं);
• « घटना कण» - कोई घटना कण नहीं - सहज विखंडन (ड्रॉप-डाउन मेनू में चयनित « कोई उड़ने वाले कण नहीं»);
• « चयन योग्य (उपयोगकर्ता) शार्ड» - खंड नाभिक, उदाहरण के लिए, 95 सीनियर (मान Z = 38, A = 95 चुने गए हैं);
• « (कार्यक्रम-परिभाषित) शार्प» - 140 Xe खंड नाभिक (Z = 92 - 38 = 54,
  ए = 235 - 95 = 140);
• « तत्काल कण 1 साथ में विखंडन» एक न्यूट्रॉन है (मान Z = 0,
  ए = 1, " कणों की संख्या" - एक); उसी समय, कार्यक्रम द्वारा निर्धारित अंश की रीडिंग - 139 Xe (Z = 54, A = 140 - 1 = 149) बदल जाती है।

अंजीर पर। चित्र 27 इस क्वेरी का आउटपुट रूप दिखाता है: यह देखा जा सकता है कि 235 यू नाभिक के विखंडन के लिए कोई ऊर्जा सीमा नहीं है। 235 यू नाभिक में एक क्षय मोड है - "न्यूट्रॉन उत्सर्जन")।

>> यूरेनियम विखंडन

107 यूरेनस नाभिक का विखंडन

केवल कुछ भारी तत्वों के नाभिकों को ही भागों में विभाजित किया जा सकता है। नाभिक के विखंडन के दौरान, दो या तीन न्यूट्रॉन और -किरणें उत्सर्जित होती हैं। उसी समय, बहुत सारी ऊर्जा निकलती है।

यूरेनियम विखंडन की खोज।यूरेनियम नाभिक के विखंडन की खोज 1938 में जर्मन वैज्ञानिकों ओ. हैन और एफ. स्ट्रैसमैन। उन्होंने स्थापित किया कि जब यूरेनियम पर न्यूट्रॉन की बमबारी होती है, तो आवधिक प्रणाली के मध्य भाग के तत्व उत्पन्न होते हैं: बेरियम, क्रिप्टन, आदि। हालांकि, इस तथ्य की सही व्याख्या यूरेनियम नाभिक के विखंडन के रूप में ठीक है, जिसने न्यूट्रॉन पर कब्जा कर लिया था। 1939 की शुरुआत में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी ओ। फ्रिस्क ने ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी एल। मीटनर के साथ मिलकर काम किया।

न्यूट्रॉन का कब्जा नाभिक की स्थिरता को नष्ट कर देता है। नाभिक उत्तेजित हो जाता है और अस्थिर हो जाता है, जिससे उसका विभाजन टुकड़ों में हो जाता है। परमाणु विखंडन संभव है क्योंकि एक भारी नाभिक का शेष द्रव्यमान विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले टुकड़ों के शेष द्रव्यमान के योग से अधिक होता है। इसलिए, विखंडन के साथ शेष द्रव्यमान में कमी के बराबर ऊर्जा का विमोचन होता है।

भारी नाभिक के विखंडन की संभावना को द्रव्यमान संख्या A पर विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा की निर्भरता के ग्राफ का उपयोग करके भी समझाया जा सकता है (चित्र 13.11 देखें)। आवधिक प्रणाली (ए 200) में अंतिम स्थानों पर कब्जा करने वाले तत्वों के परमाणुओं के नाभिक की विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा आवधिक प्रणाली (ए 100) के मध्य में स्थित तत्वों के नाभिक में विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा से लगभग 1 MeV कम है। . अतः आवर्त प्रणाली के मध्य भाग में भारी नाभिकों के तत्वों के नाभिकों में विखंडन की प्रक्रिया ऊर्जावान रूप से अनुकूल होती है। विखंडन के बाद, सिस्टम न्यूनतम आंतरिक ऊर्जा वाली स्थिति में चला जाता है। आखिरकार, नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा जितनी अधिक होती है, नाभिक के उत्पन्न होने पर उतनी ही अधिक ऊर्जा निकलती है और, परिणामस्वरूप, नवगठित प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा कम होती है।

परमाणु विखंडन के दौरान, प्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा 1 MeV तक बढ़ जाती है, और जारी की गई कुल ऊर्जा बहुत बड़ी होनी चाहिए - लगभग 200 MeV। कोई अन्य परमाणु प्रतिक्रिया (विखंडन से संबंधित नहीं) इतनी बड़ी ऊर्जा जारी करती है।

यूरेनियम नाभिक के विखंडन के दौरान जारी ऊर्जा के प्रत्यक्ष माप ने उपरोक्त विचारों की पुष्टि की और 200 MeV का मान दिया। इसके अलावा, इस ऊर्जा का अधिकांश भाग (168 MeV) टुकड़ों की गतिज ऊर्जा पर पड़ता है। चित्र 13.13 में आप एक बादल कक्ष में विखंडनीय यूरेनियम के टुकड़ों के निशान देखते हैं।

नाभिकीय विखंडन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा नाभिकीय उत्पत्ति के बजाय इलेक्ट्रोस्टैटिक की होती है। उनके कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण टुकड़ों में उत्पन्न होने वाली बड़ी गतिज ऊर्जा।

परमाणु विखंडन का तंत्र।नाभिक के ड्रॉप मॉडल के आधार पर नाभिकीय विखंडन की प्रक्रिया को समझाया जा सकता है। इस मॉडल के अनुसार, नाभिकों का एक गुच्छा आवेशित द्रव की एक बूंद जैसा दिखता है (चित्र 13.14, a)। नाभिकीय बलों के बीच परमाणु बल कम दूरी के होते हैं, जैसे तरल अणुओं के बीच कार्य करने वाले बल। प्रोटॉन के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की मजबूत ताकतों के साथ, जो नाभिक को अलग करने की प्रवृत्ति रखते हैं, अभी भी आकर्षण के बड़े परमाणु बल हैं। ये बल नाभिक को विघटित होने से बचाते हैं।

यूरेनियम-235 का नाभिक गोलाकार होता है। एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के बाद, यह उत्तेजित होता है और विकृत होने लगता है, एक लम्बी आकृति प्राप्त करता है (चित्र 13.14, बी)। कोर तब तक खिंचता रहेगा जब तक कि विस्तारित कोर के हिस्सों के बीच प्रतिकारक बल इस्थमस में अभिनय करने वाली आकर्षक ताकतों पर हावी नहीं होने लगते (चित्र 13.14, सी)। उसके बाद, इसे दो भागों में तोड़ दिया जाता है (चित्र 13.14, डी)।

कूलम्ब प्रतिकर्षण बलों की कार्रवाई के तहत, ये टुकड़े प्रकाश की गति के 1/30 के बराबर गति से अलग हो जाते हैं।

विखंडन के दौरान न्यूट्रॉन का उत्सर्जन।परमाणु विखंडन का मूल तथ्य विखंडन के दौरान दो या तीन न्यूट्रॉन का उत्सर्जन है। यह इसके लिए धन्यवाद था कि इंट्रान्यूक्लियर ऊर्जा का व्यावहारिक उपयोग संभव हो गया।

यह समझना संभव है कि निम्नलिखित कारणों से मुक्त न्यूट्रॉन क्यों उत्सर्जित होते हैं। यह ज्ञात है कि स्थिर नाभिक में प्रोटॉन की संख्या के साथ न्यूट्रॉन की संख्या का अनुपात परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ता है। इसलिए, विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले टुकड़ों में, न्यूट्रॉन की सापेक्ष संख्या आवर्त सारणी के मध्य में स्थित परमाणुओं के नाभिक के लिए अनुमेय से अधिक हो जाती है। नतीजतन, विखंडन प्रक्रिया में कई न्यूट्रॉन जारी किए जाते हैं। उनकी ऊर्जा के अलग-अलग मूल्य हैं - कई मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट से लेकर बहुत छोटे, शून्य के करीब।

विखंडन आमतौर पर टुकड़ों में होता है, जिनमें से द्रव्यमान लगभग 1.5 गुना भिन्न होता है। ये टुकड़े अत्यधिक रेडियोधर्मी होते हैं, क्योंकि इनमें न्यूट्रॉन की मात्रा अधिक होती है। क्रमिक-क्षय की एक श्रृंखला के परिणामस्वरूप, स्थिर समस्थानिक अंततः प्राप्त होते हैं।

अंत में, हम ध्यान दें कि यूरेनियम नाभिक का स्वतःस्फूर्त विखंडन भी होता है। इसकी खोज सोवियत भौतिकविदों जी.एन. फ्लेरोव और के.ए. पेट्रज़क ने 1940 में की थी। सहज विखंडन के लिए आधा जीवन 10 16 वर्ष है। यह यूरेनियम क्षय के आधे जीवन से दो मिलियन गुना अधिक है।

परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है।

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