પરમાણુ ઉર્જા એ વિશ્વના સૌથી શક્તિશાળી ઉર્જા સ્ત્રોતોમાંનું એક છે. સામાન્ય રીતે, તેનો ઉપયોગ મોટા પાયે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે મોટા પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટમાં થાય છે. જો કે, થોડા લોકો એવી પ્રક્રિયાઓ જાણે છે જે અણુઓના ન્યુક્લીને રોજિંદા જીવન માટે વ્યવહારુ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. સામાન્ય શબ્દોમાં, આ ઊર્જા બે અલગ અલગ પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે: વિભક્ત કલ્પના y પરમાણુ ફ્યુઝન.
આ લેખમાં, અમે પ્રક્રિયાની તપાસ કરીશું વિભક્ત કલ્પના, આ પ્રકારની ઉર્જા કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે, તેનું મિકેનિઝમ શું છે અને અન્ય મુખ્ય વિષયોની વચ્ચે તે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનથી કેવી રીતે અલગ છે તે સમજાવે છે.
પરમાણુ વિભાજન શું છે?
પરમાણુ વિભાજન એ એક પ્રકારની પરમાણુ પ્રતિક્રિયા છે જેમાં ભારે અણુનું ન્યુક્લિયસ હળવા ન્યુક્લીમાં વિભાજિત થાય છે, પ્રક્રિયામાં મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ ઉર્જા તે છે જે પછીથી, મુખ્યત્વે, પરમાણુ પ્લાન્ટના કિસ્સામાં વીજળીમાં પરિવર્તિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં, ન્યુટ્રોન અસ્થિર અણુના ન્યુક્લિયસ સાથે અથડાય છે, જેમ કે યુરેનિયમ -235 અથવા પ્લુટોનિયમ-239. કહ્યું ન્યુટ્રોન કબજે કરીને, ધ કોર વધુ અસ્થિર બને છે અને વિભાજન, ગરમી અને કિરણોત્સર્ગના સ્વરૂપમાં વધારાના ન્યુટ્રોન અને ઊર્જા મુક્ત કરે છે.
આ વધારાના ન્યુટ્રોન, બદલામાં, અન્ય અસ્થિર ન્યુક્લી સાથે અથડાઈને વધુ વિચ્છેદન પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્તેજિત કરી શકે છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયા જે, જો યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત ન કરવામાં આવે તો, વિનાશક રીતે ઊર્જાના મોટા પ્રમાણમાં પ્રકાશન તરફ દોરી શકે છે. આ મૂળભૂત સિદ્ધાંત છે જે પરમાણુ રિએક્ટરના સંચાલનને મંજૂરી આપે છે.
એક વિખંડિત ન્યુક્લિયસ તે સામાન્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા કરતાં લાખો ગણી વધુ ઊર્જા પેદા કરી શકે છે, જેમ કે કોલસો અથવા ગેસ સળગાવવાથી. આ પ્રભાવશાળી ઉર્જા પ્રદર્શન શા માટે પરમાણુ ઊર્જા વીજળી ઉત્પાદન માટે આટલો આકર્ષક વિકલ્પ છે.
સાંકળ પ્રતિક્રિયા
જ્યારે પરમાણુ વિભાજન થાય છે, ત્યારે ઘણા ન્યુટ્રોન (સામાન્ય રીતે બે અને ત્રણ વચ્ચે) મુક્ત થાય છે. આ ન્યુટ્રોન નજીકના અન્ય વિભાજનયોગ્ય ન્યુક્લી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, જેના કારણે વધુ વિભાજન થાય છે અને પરિણામે તે વધુ ન્યુટ્રોન અને ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ કહેવાય છે સાંકળ પ્રતિક્રિયા.
સાંકળ પ્રતિક્રિયાને ટકાઉ બનાવવા માટે, તે જરૂરી છે કે પ્રારંભિક વિભાજન દ્વારા છોડવામાં આવેલા ન્યુટ્રોનમાંથી ઓછામાં ઓછું એક નવું વિભાજનનું કારણ બને. જો આ સ્થિતિ પૂરી થાય છે, તો પ્રતિક્રિયા નિયંત્રિત રીતે ચાલુ રહી શકે છે. આ કામનો સિદ્ધાંત છે પરમાણુ રિએક્ટર.
પરમાણુ ઉર્જા પ્લાન્ટના મોટા પડકારો પૈકી એક આ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરવામાં સક્ષમ છે. એક પંક્તિમાં ઘણા બધા વિભાજન અચાનક ઊર્જાના પ્રકાશનનું કારણ બની શકે છે, જ્યારે ખૂબ ઓછા વિભાજન પૂરતી ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવાનું અશક્ય બનાવે છે. ન્યુક્લિયર રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરીને આ સંતુલન જાળવવા માટે રચાયેલ છે મધ્યસ્થીઓ અને નિયંત્રણ બાર જ્યારે જરૂરી હોય ત્યારે તેઓ ન્યુટ્રોનને શોષી લે છે.
ન્યુક્લિયર ફિશન અને ફ્યુઝન વચ્ચેનો તફાવત
વિભાજન અને ફ્યુઝન બંને અણુના ન્યુક્લિયસમાં રહેલી ઉર્જા છોડે છે, પરંતુ દરેકની પાછળની પદ્ધતિ ખૂબ જ અલગ છે.
આ માં વિભક્ત કલ્પના, અન ભારે ન્યુક્લિયસ વિભાજિત થાય છે નાના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં, અગાઉ જણાવ્યા મુજબ, જ્યારે માં પરમાણુ ફ્યુઝન, પ્રક્રિયા વિપરીત છે: પ્રકાશ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર, સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન, તેઓ એક ભારે રચના કરવા માટે ફ્યુઝ કરે છે, મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે.
વિભાજન ઉદાહરણ:
જ્યારે ન્યુટ્રોન ના અણુને અથડાવે છે યુરેનિયમ -235, અણુ બે હળવા ન્યુક્લીમાં વિભાજિત થાય છે, બેરિયમ -144 અને ક્રિપ્ટોન -89, ત્રણ નવા ન્યુટ્રોન અને મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. પરમાણુ પ્લાન્ટમાં તે અત્યંત નિયંત્રિત પ્રક્રિયા છે.
ફ્યુઝન ઉદાહરણ:
સૂર્યમાં, હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી સતત હિલીયમ ન્યુક્લી બનાવવા માટે ફ્યુઝ થાય છે, જે પ્રકાશ અને ગરમીના સ્વરૂપમાં વિપુલ પ્રમાણમાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. જો કે, લાખો ડિગ્રી તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણની જરૂરિયાતને કારણે પૃથ્વી પર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા માટે જરૂરી પરિસ્થિતિઓ પ્રાપ્ત કરવી અત્યંત મુશ્કેલ છે. દાયકાઓના સંશોધન છતાં, નિયંત્રિત ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન હજુ સુધી વ્યાપારી રીતે સક્ષમ રીતે પ્રાપ્ત થયું નથી.
જટિલ માસ
La જટિલ સમૂહ સતત સાંકળ પ્રતિક્રિયા શક્ય બને તે માટે તે જરૂરી ઓછામાં ઓછી માત્રામાં વિભાજન સામગ્રી છે. જો વપરાયેલ દળ નિર્ણાયક કરતા ઓછો હોય, તો દરેક વિભાજનમાં છોડવામાં આવતા ન્યુટ્રોન નવા વિભાજનનું કારણ બને તે પહેલા ખોવાઈ જશે અને પ્રતિક્રિયા બંધ થઈ જશે.
નિર્ણાયક સમૂહ વિવિધ પરિબળો પર આધાર રાખે છે જેમ કે સામગ્રી શુદ્ધતા, તેની ભૂમિતિ અને શું તે ન્યુટ્રોન-પ્રતિબિંબિત સામગ્રીથી ઘેરાયેલું છે, જે નુકસાન ઘટાડે છે.
આનું ઉદાહરણ એ છે કે પરમાણુ રિએક્ટર સામાન્ય રીતે ગોળાકાર અથવા નળાકાર આકારમાં ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે જેથી શક્ય તેટલા લાંબા સમય સુધી સિસ્ટમમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા જાળવવામાં આવે અને તે સુનિશ્ચિત કરી શકાય કે વિભાજન સતત ચાલુ રહે.
સ્વયંભૂ અણુ વિચ્છેદન
સ્વયંસ્ફુરિત પરમાણુ વિભાજન તે એક ઓછી સામાન્ય, પરંતુ મહત્વપૂર્ણ ઘટના છે જેમાં ન્યુક્લિયસ ઘટના ન્યુટ્રોનના હસ્તક્ષેપ વિના વિભાજિત થાય છે. આ ખૂબ જ અસ્થિર આઇસોટોપમાં થાય છે જેમ કે પ્લુટોનિયમ-239.
જો કે તે સ્વયંભૂ બનવાની સંભાવના ઓછી છે, આ ઘટના પરમાણુ સામગ્રીના સંચાલન અને રિએક્ટર સલામતી માટે અસરો ધરાવે છે.
આ પ્રકારનું વિભાજન કિરણોત્સર્ગના ઉત્સર્જન તરફ દોરી શકે છે અને જો યોગ્ય રીતે વ્યવસ્થાપન ન કરવામાં આવે તો સંભવિત જોખમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, કારણ કે જો તે યોગ્ય પરિસ્થિતિઓ સુધી પહોંચવામાં આવે તો તે અનિચ્છનીય પ્રતિક્રિયાઓ શરૂ કરી શકે છે.
તે જ છે સુરક્ષા ચેર્નોબિલ અથવા ફુકુશિમા જેવી ઘટનાઓ અને આપત્તિઓ ટાળવા માટે પરમાણુ પ્લાન્ટમાં ચાવી છે.
પરમાણુ વિભાજન એ વિશ્વમાં ઊર્જા ઉત્પાદન માટેની અગ્રણી તકનીકોમાંની એક છે, ખાસ કરીને મર્યાદિત કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ સાથે મોટી માત્રામાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની તેની ક્ષમતાને કારણે.