লিথিয়াম আইসোটোপগুলি শুধুমাত্র পারমাণবিক শিল্পেই নয়, রিচার্জেবল ব্যাটারি তৈরিতেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তাদের বেশ কয়েকটি প্রকার রয়েছে, যার মধ্যে দুটি প্রকৃতিতে পাওয়া যায়। আইসোটোপগুলির সাথে পারমাণবিক প্রতিক্রিয়ার সাথে প্রচুর পরিমাণে বিকিরণ নির্গত হয়, যা শক্তি শিল্পে একটি প্রতিশ্রুতিশীল দিক৷
সংজ্ঞা
লিথিয়ামের আইসোটোপগুলি একটি প্রদত্ত রাসায়নিক উপাদানের পরমাণুর বিভিন্ন প্রকার। নিরপেক্ষভাবে চার্জযুক্ত প্রাথমিক কণার (নিউট্রন) সংখ্যায় তারা একে অপরের থেকে পৃথক। আধুনিক বিজ্ঞান 9টি আইসোটোপ জানে, যার মধ্যে সাতটি কৃত্রিম, যার পারমাণবিক ভর 4 থেকে 12 পর্যন্ত।
এর মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল হল 8Li। এর অর্ধ-জীবন 0.8403 সেকেন্ড। 2 ধরনের পারমাণবিক আইসোমেরিক নিউক্লাইড (পারমাণবিক নিউক্লিয়াস যা শুধুমাত্র নিউট্রনের সংখ্যা নয়, প্রোটনের মধ্যেও আলাদা) শনাক্ত করা হয়েছে - 10m1Li এবং 10m2 লি। তারা মহাকাশে পরমাণুর গঠন এবং বৈশিষ্ট্যে ভিন্ন।
প্রকৃতিতে থাকা
প্রাকৃতিক পরিস্থিতিতে, শুধুমাত্র 2টি স্থিতিশীল আইসোটোপ আছে - যার ভর 6 এবং 7 একক a। খাওয়া(6লি, 7লি)। এর মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ হল লিথিয়ামের দ্বিতীয় আইসোটোপ। মেন্ডেলিভের পর্যায়ক্রমিক পদ্ধতিতে লিথিয়ামের ক্রমিক নম্বর 3 রয়েছে এবং এর প্রধান ভর সংখ্যা 7 a.u। e.m. এই উপাদানটি পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে বেশ বিরল। এর নিষ্কাশন এবং প্রক্রিয়াকরণ ব্যয়বহুল৷
মেটালিক লিথিয়াম পাওয়ার প্রধান কাঁচামাল হল এর কার্বনেট (বা লিথিয়াম কার্বনেট), যা ক্লোরাইডে রূপান্তরিত হয় এবং তারপর KCl বা BaCl এর সাথে একটি মিশ্রণে ইলেক্ট্রোলাইজ করা হয়। CaO বা CaCO3।।
নমুনাগুলিতে, লিথিয়াম আইসোটোপের অনুপাত ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। এটি প্রাকৃতিক বা কৃত্রিম ভগ্নাংশের ফলে ঘটে। সঠিক পরীক্ষাগার পরীক্ষা পরিচালনা করার সময় এই সত্যটি বিবেচনায় নেওয়া হয়৷
বৈশিষ্ট্য
লিথিয়াম আইসোটোপ 6Li এবং 7Li পারমাণবিক বৈশিষ্ট্যে ভিন্ন: পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের প্রাথমিক কণার মিথস্ক্রিয়া এবং প্রতিক্রিয়ার সম্ভাবনা পণ্য তাই তাদের পরিধিও আলাদা।
যখন লিথিয়াম আইসোটোপ 6Li ধীর নিউট্রন দিয়ে বোমাবর্ষণ করা হয়, তখন সুপারহেভি হাইড্রোজেন (ট্রিটিয়াম) উৎপন্ন হয়। এই ক্ষেত্রে, আলফা কণা বিভক্ত হয় এবং হিলিয়াম গঠিত হয়। কণাগুলি বিপরীত দিকে নির্গত হয়। এই পারমাণবিক বিক্রিয়া নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে।
আইসোটোপের এই বৈশিষ্ট্যটি ফিউশন চুল্লি এবং বোমাগুলিতে ট্রিটিয়াম প্রতিস্থাপনের বিকল্প হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যেহেতু ট্রিটিয়াম একটি ছোট দ্বারা চিহ্নিত করা হয়স্থিতিশীলতা।
লিথিয়াম আইসোটোপ 7লি তরল আকারে একটি উচ্চ নির্দিষ্ট তাপ এবং কম পারমাণবিক কার্যকর ক্রস বিভাগ রয়েছে। সোডিয়াম, সিজিয়াম এবং বেরিলিয়াম ফ্লোরাইড সহ একটি সংকর ধাতুতে, এটি কুল্যান্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়, সেইসাথে তরল-লবণ পারমাণবিক চুল্লিতে U এবং Th ফ্লোরাইডের জন্য দ্রাবক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
কোর লেআউট
প্রকৃতিতে লিথিয়াম পরমাণুর সবচেয়ে সাধারণ বিন্যাসের মধ্যে রয়েছে ৩টি প্রোটন এবং ৪টি নিউট্রন। বাকি 3 টি এই ধরনের কণা আছে. লিথিয়াম আইসোটোপের নিউক্লিয়াসের বিন্যাস নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে (যথাক্রমে a এবং b)।
একটি হিলিয়াম পরমাণুর নিউক্লিয়াস থেকে লি পরমাণুর নিউক্লিয়াস গঠনের জন্য ১টি প্রোটন এবং ১টি নিউট্রন যোগ করা প্রয়োজন এবং যথেষ্ট। এই কণাগুলো তাদের চৌম্বক শক্তিকে সংযুক্ত করে। নিউট্রনগুলির একটি জটিল চৌম্বক ক্ষেত্র রয়েছে, যা 4টি মেরু নিয়ে গঠিত, তাই প্রথম আইসোটোপের চিত্রে, গড় নিউট্রনের তিনটি দখলকৃত পরিচিতি এবং একটি সম্ভাব্য মুক্ত রয়েছে৷
লিথিয়াম আইসোটোপের ন্যূনতম বাঁধাই শক্তি 7Li মৌলের নিউক্লিয়াসকে নিউক্লিয়নে বিভক্ত করার জন্য প্রয়োজন 37.9 MeV। এটি নীচে দেওয়া গণনা পদ্ধতি দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
এই সূত্রগুলিতে, চলক এবং ধ্রুবকগুলির নিম্নলিখিত অর্থ রয়েছে:
- n – নিউট্রনের সংখ্যা;
- m – নিউট্রন ভর;
- p – প্রোটনের সংখ্যা;
- dM হল নিউক্লিয়াস তৈরিকারী কণার ভর এবং লিথিয়াম আইসোটোপের নিউক্লিয়াসের ভরের মধ্যে পার্থক্য;
- 931 meV হল 1 a.u এর সাথে সম্পর্কিত শক্তি। e.m.
পরমাণুরূপান্তর
এই উপাদানটির আইসোটোপগুলির নিউক্লিয়াসে 5টি অতিরিক্ত নিউট্রন থাকতে পারে। যাইহোক, এই ধরনের লিথিয়ামের জীবনকাল কয়েক মিলিসেকেন্ডের বেশি হয় না। যখন একটি প্রোটন ক্যাপচার করা হয়, তখন আইসোটোপ 6Li পরিণত হয় 7Be, যা পরে একটি আলফা কণা এবং একটি হিলিয়াম আইসোটোপে পরিণত হয় 3তিনি। ডিউটরন দ্বারা বোমাবর্ষণ করা হলে, 8 পুনরায় আবির্ভূত হন। যখন একটি ডিউটরন নিউক্লিয়াস 7Li দ্বারা বন্দী হয়, তখন নিউক্লিয়াসটি 9Be প্রাপ্ত হয়, যা অবিলম্বে 2টি আলফা কণা এবং একটি নিউট্রনে পরিণত হয়।
পরীক্ষাগুলি দেখায়, লিথিয়াম আইসোটোপগুলিতে বোমাবর্ষণ করার সময়, বিভিন্ন ধরণের পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া লক্ষ্য করা যায়। এটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণে শক্তি নির্গত করে৷
গ্রহণ
লিথিয়াম আইসোটোপ বিচ্ছেদ বিভিন্ন উপায়ে করা যেতে পারে। সবচেয়ে সাধারণ হল:
- বাষ্প প্রবাহে বিচ্ছেদ। এটি করার জন্য, একটি ডায়াফ্রাম তার অক্ষ বরাবর একটি নলাকার পাত্রে স্থাপন করা হয়। আইসোটোপের বায়বীয় মিশ্রণ সহায়ক বাষ্পের দিকে খাওয়ানো হয়। হালকা আইসোটোপে সমৃদ্ধ কিছু অণু যন্ত্রপাতির বাম দিকে জমা হয়। এটি ডায়াফ্রামের মাধ্যমে আলোর অণুগুলির প্রসারণের উচ্চ হারের কারণে। এগুলি উপরের অগ্রভাগ থেকে বাষ্প প্রবাহের সাথে একসাথে নিঃসৃত হয়।
- থার্মোডিফিউশন প্রক্রিয়া। এই প্রযুক্তিতে, আগেরটির মতো, চলন্ত অণুগুলির জন্য বিভিন্ন গতির বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করা হয়। পৃথকীকরণ প্রক্রিয়াটি কলামগুলিতে সঞ্চালিত হয় যার দেয়ালগুলি ঠান্ডা হয়। তাদের ভিতরে, একটি লাল-গরম তারের কেন্দ্রে প্রসারিত হয়। প্রাকৃতিক পরিচলনের ফলে, 2টি প্রবাহ উত্থিত হয় - উষ্ণ একটি পাশাপাশি চলেতারের আপ, এবং ঠান্ডা - নিচে দেয়াল বরাবর. হালকা আইসোটোপগুলি উপরের অংশে জমা হয় এবং সরানো হয় এবং নীচের অংশে ভারী আইসোটোপগুলি।
- গ্যাস সেন্ট্রিফিউগেশন। আইসোটোপের মিশ্রণ একটি সেন্ট্রিফিউজে চালিত হয়, যা একটি পাতলা-প্রাচীরের সিলিন্ডার যা উচ্চ গতিতে ঘোরে। সেন্ট্রিফিউজের দেয়ালের বিরুদ্ধে কেন্দ্রাতিগ বল দ্বারা ভারী আইসোটোপগুলি নিক্ষেপ করা হয়। বাষ্পের নড়াচড়ার কারণে, এগুলিকে নীচে নিয়ে যাওয়া হয় এবং ডিভাইসের কেন্দ্রীয় অংশ থেকে হালকা আইসোটোপগুলি উপরে উঠে যায়।
- রাসায়নিক পদ্ধতি। রাসায়নিক বিক্রিয়াটি 2টি রিএজেন্টে এগিয়ে যায় যা বিভিন্ন পর্যায়ের অবস্থায় থাকে, যা আইসোটোপ প্রবাহকে আলাদা করা সম্ভব করে তোলে। এই প্রযুক্তির বিভিন্ন প্রকার রয়েছে, যখন নির্দিষ্ট আইসোটোপগুলিকে লেজার দ্বারা আয়নিত করা হয় এবং তারপর একটি চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা পৃথক করা হয়৷
- ক্লোরাইড লবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ। এই পদ্ধতিটি শুধুমাত্র পরীক্ষাগার অবস্থায় লিথিয়াম আইসোটোপের জন্য ব্যবহৃত হয়।
আবেদন
লিথিয়ামের কার্যত সমস্ত প্রয়োগ এর আইসোটোপের সাথে অবিকল যুক্ত। 6 ভর সংখ্যা সহ উপাদানটির একটি পরিবর্তন নিম্নলিখিত উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়:
- ট্রিটিয়ামের উৎস হিসেবে (চুল্লিতে পারমাণবিক জ্বালানী);
- ট্রিটিয়াম আইসোটোপের শিল্প সংশ্লেষণের জন্য;
- থার্মোনিউক্লিয়ার অস্ত্র তৈরির জন্য।
আইসোটোপ 7Li নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়:
- রিচার্জেবল ব্যাটারি উৎপাদনের জন্য;
- ঔষধে - এন্টিডিপ্রেসেন্ট এবং ট্রানকুইলাইজার তৈরির জন্য;
- চুল্লিতে: কুল্যান্ট হিসাবে, জলের অপারেটিং অবস্থা বজায় রাখতেপারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের পাওয়ার রিঅ্যাক্টর, পারমাণবিক চুল্লির প্রাথমিক সার্কিটের ডিমিনারলাইজারে কুল্যান্ট পরিষ্কার করার জন্য।
লিথিয়াম আইসোটোপের পরিধি আরও বিস্তৃত হচ্ছে। এই বিষয়ে, শিল্পের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা হল উচ্চ বিশুদ্ধতার একটি পদার্থ, যার মধ্যে মনো-আইসোটোপিক পণ্য রয়েছে।
2011 সালে, ট্রিটিয়াম ব্যাটারির উত্পাদনও চালু করা হয়েছিল, যেগুলি লিথিয়াম আইসোটোপের সাথে লিথিয়াম বিকিরণ করে প্রাপ্ত হয়। এগুলি ব্যবহার করা হয় যেখানে কম স্রোত এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন প্রয়োজন (পেসমেকার এবং অন্যান্য ইমপ্লান্ট, ডাউনহোল সেন্সর এবং অন্যান্য সরঞ্জাম)। ট্রিটিয়ামের অর্ধ-জীবন, এবং সেইজন্য ব্যাটারির আয়ু হল 12 বছর।
