আপেক্ষিকতা তত্ত্ব বলে যে ভর হল শক্তির একটি বিশেষ রূপ। এটি অনুসরণ করে যে ভরকে শক্তিতে এবং শক্তিকে ভরে রূপান্তর করা সম্ভব। অন্তঃপরমাণু স্তরে, এই ধরনের প্রতিক্রিয়া সঞ্চালিত হয়। বিশেষ করে, পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের কিছু ভর নিজেই শক্তিতে পরিণত হতে পারে। এটি বিভিন্ন উপায়ে ঘটে। প্রথমত, নিউক্লিয়াস অনেক ছোট নিউক্লিয়াসে ক্ষয় হতে পারে, এই প্রতিক্রিয়াকে "ক্ষয়" বলা হয়। দ্বিতীয়ত, ছোট নিউক্লিয়াসগুলি সহজেই একত্রিত হয়ে একটি বড় তৈরি করতে পারে - এটি একটি ফিউশন বিক্রিয়া। মহাবিশ্বে, এই ধরনের প্রতিক্রিয়া খুবই সাধারণ। এটা বলাই যথেষ্ট যে ফিউশন বিক্রিয়াই নক্ষত্রের শক্তির উৎস। কিন্তু ক্ষয় প্রতিক্রিয়া মানবজাতি পারমাণবিক চুল্লিতে ব্যবহার করে, যেহেতু মানুষ এই জটিল প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে শিখেছে। কিন্তু পারমাণবিক চেইন বিক্রিয়া কি? কিভাবে এটি পরিচালনা করবেন?
পরমাণুর নিউক্লিয়াসে কী ঘটে
একটি পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়া এমন একটি প্রক্রিয়া যা ঘটে যখন প্রাথমিক কণা বা নিউক্লিয়াস অন্যান্য নিউক্লিয়াসের সাথে সংঘর্ষ হয়। কেন "চেইন"? এটি ধারাবাহিক একক পারমাণবিক বিক্রিয়ার একটি সেট। এই প্রক্রিয়ার ফলস্বরূপ, মূল নিউক্লিয়াসের কোয়ান্টাম অবস্থা এবং নিউক্লিয়ন গঠনের পরিবর্তন ঘটে, এমনকি নতুন কণাও উপস্থিত হয় - প্রতিক্রিয়া পণ্য। নিউক্লিয়ার চেইন বিক্রিয়া, যার পদার্থবিদ্যা একজনকে নিউক্লিয়াস এবং কণার সাথে নিউক্লিয়াসের মিথস্ক্রিয়া পদ্ধতি অধ্যয়ন করতে দেয়, নতুন উপাদান এবং আইসোটোপগুলি পাওয়ার প্রধান পদ্ধতি। একটি শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়ার প্রবাহ বোঝার জন্য, একজনকে প্রথমে এককগুলির সাথে মোকাবিলা করতে হবে৷
প্রতিক্রিয়ার জন্য কী প্রয়োজন
একটি পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়ার মতো একটি প্রক্রিয়া চালানোর জন্য, শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া ব্যাসার্ধের (প্রায় একটি ফার্মি) দূরত্বে কণাগুলিকে (একটি নিউক্লিয়াস এবং একটি নিউক্লিয়ন, দুটি নিউক্লিয়াস) কাছাকাছি আনা প্রয়োজন।. যদি দূরত্বগুলি বড় হয়, তাহলে চার্জযুক্ত কণাগুলির মিথস্ক্রিয়া হবে সম্পূর্ণরূপে কুলম্ব। একটি পারমাণবিক বিক্রিয়ায়, সমস্ত আইন পালন করা হয়: শক্তি সংরক্ষণ, ভরবেগ, ভরবেগ, ব্যারিয়ন চার্জ। একটি নিউক্লিয়ার চেইন বিক্রিয়াকে a, b, c, d চিহ্ন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। a প্রতীকটি মূল নিউক্লিয়াসকে, b কে আগত কণা, c নতুন বহির্গামী কণা এবং d এর ফলে নিউক্লিয়াসকে নির্দেশ করে।
প্রতিক্রিয়া শক্তি
একটি পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়া শোষণ এবং শক্তির মুক্তির সাথে উভয়ই ঘটতে পারে, যা বিক্রিয়ার পরে এবং তার আগে কণার ভরের পার্থক্যের সমান। শোষিত শক্তি সংঘর্ষের ন্যূনতম গতিশক্তি নির্ধারণ করে,একটি পারমাণবিক প্রতিক্রিয়ার তথাকথিত থ্রেশহোল্ড, যেখানে এটি অবাধে এগিয়ে যেতে পারে। এই থ্রেশহোল্ড মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত কণা এবং তাদের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। প্রাথমিক পর্যায়ে, সমস্ত কণা একটি পূর্বনির্ধারিত কোয়ান্টাম অবস্থায় থাকে।
প্রতিক্রিয়া বাস্তবায়ন
নিউক্লিয়াসে বোমা হামলাকারী চার্জযুক্ত কণার প্রধান উৎস হল কণা ত্বরক, যা প্রোটন, ভারী আয়ন এবং হালকা নিউক্লিয়াসের বিম তৈরি করে। পারমাণবিক চুল্লি ব্যবহারের মাধ্যমে ধীর নিউট্রন পাওয়া যায়। ঘটনা চার্জযুক্ত কণা ঠিক করতে, বিভিন্ন ধরনের পারমাণবিক বিক্রিয়া, ফিউশন এবং ক্ষয় উভয়ই ব্যবহার করা যেতে পারে। তাদের সম্ভাব্যতা কণার পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে যা সংঘর্ষ হয়। এই সম্ভাবনাটি প্রতিক্রিয়া ক্রস বিভাগের মতো একটি বৈশিষ্ট্যের সাথে যুক্ত - কার্যকর এলাকার মান, যা ঘটনা কণাগুলির লক্ষ্য হিসাবে নিউক্লিয়াসকে চিহ্নিত করে এবং যা কণা এবং নিউক্লিয়াস মিথস্ক্রিয়ায় প্রবেশ করবে এমন সম্ভাবনার একটি পরিমাপ। যদি একটি অশূন্য স্পিন সহ কণাগুলি বিক্রিয়ায় অংশ নেয়, তবে ক্রস বিভাগটি সরাসরি তাদের অভিযোজনের উপর নির্ভর করে। যেহেতু ঘটনা কণাগুলির ঘূর্ণনগুলি সম্পূর্ণরূপে এলোমেলোভাবে অভিমুখী নয়, তবে কমবেশি ক্রমানুসারে, সমস্ত কর্পাসকেল মেরুকরণ করা হবে। ওরিয়েন্টেড বিম স্পিনগুলির পরিমাণগত বৈশিষ্ট্য মেরুকরণ ভেক্টর দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে।
প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া
পরমাণু শৃঙ্খল বিক্রিয়া কি? ইতিমধ্যে উল্লিখিত হিসাবে, এটি সহজ প্রতিক্রিয়াগুলির একটি ক্রম। আপতিত কণার বৈশিষ্ট্য এবং নিউক্লিয়াসের সাথে এর মিথস্ক্রিয়া নির্ভর করে ভর, চার্জ,গতিসম্পর্কিত শক্তি. মিথস্ক্রিয়াটি নিউক্লিয়াসের স্বাধীনতার ডিগ্রি দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা সংঘর্ষের সময় উত্তেজিত হয়। এই সমস্ত প্রক্রিয়ার নিয়ন্ত্রণ অর্জন একটি নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়ার মতো একটি প্রক্রিয়ার অনুমতি দেয়৷
সরাসরি প্রতিক্রিয়া
যদি লক্ষ্য নিউক্লিয়াসে আঘাত করে এমন একটি চার্জিত কণা শুধুমাত্র এটিকে স্পর্শ করে, তবে সংঘর্ষের সময়কাল নিউক্লিয়াস ব্যাসার্ধের দূরত্ব অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় দূরত্বের সমান হবে। এই ধরনের পারমাণবিক বিক্রিয়াকে প্রত্যক্ষ প্রতিক্রিয়া বলে। এই ধরণের সমস্ত প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য হ'ল স্বল্প সংখ্যক স্বাধীনতা ডিগ্রির উত্তেজনা। এই ধরনের একটি প্রক্রিয়ায়, প্রথম সংঘর্ষের পরে, কণার এখনও পরমাণু আকর্ষণ কাটিয়ে উঠতে যথেষ্ট শক্তি রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, নিউট্রনের অস্থিতিশীল বিক্ষিপ্তকরণ, চার্জ বিনিময় এবং সরাসরি উল্লেখ করার মতো মিথস্ক্রিয়া। "টোটাল ক্রস সেকশন" নামক বৈশিষ্ট্যে এই ধরনের প্রক্রিয়াগুলির অবদান খুবই নগণ্য। যাইহোক, একটি প্রত্যক্ষ পারমাণবিক বিক্রিয়ার উত্তরণের পণ্যের বন্টন রশ্মির দিক কোণ, কোয়ান্টাম সংখ্যা, জনবসতিপূর্ণ রাজ্যগুলির নির্বাচনীতা থেকে পালানোর সম্ভাবনা এবং তাদের গঠন নির্ধারণ করা সম্ভব করে তোলে৷
প্রি-ভারসাম্য নির্গমন
প্রথম সংঘর্ষের পর যদি কণাটি পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়া অঞ্চল ছেড়ে না যায়, তবে এটি ধারাবাহিক সংঘর্ষের পুরো ক্যাসকেডে জড়িত হবে। এটাকে আসলে নিউক্লিয়ার চেইন রিঅ্যাকশন বলে। এই পরিস্থিতির ফলস্বরূপ, কণার গতিশক্তির মধ্যে বিতরণ করা হয়নিউক্লিয়াসের উপাদান অংশ। নিউক্লিয়াসের অবস্থা ধীরে ধীরে আরও জটিল হয়ে উঠবে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, একটি নির্দিষ্ট নিউক্লিয়ন বা পুরো ক্লাস্টার (নিউক্লিয়নের একটি গ্রুপ) নিউক্লিয়াস থেকে এই নিউক্লিয়ন নির্গমনের জন্য পর্যাপ্ত শক্তিকে কেন্দ্রীভূত করতে পারে। আরও শিথিলতা পরিসংখ্যানগত ভারসাম্য গঠন এবং একটি যৌগিক নিউক্লিয়াস গঠনের দিকে পরিচালিত করবে৷
শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়া
পরমাণু শৃঙ্খল বিক্রিয়া কি? এটি এর উপাদান অংশগুলির ক্রম। অর্থাৎ, চার্জযুক্ত কণা দ্বারা সৃষ্ট একাধিক ধারাবাহিক একক পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া পূর্ববর্তী ধাপে প্রতিক্রিয়া পণ্য হিসাবে উপস্থিত হয়। নিউক্লিয়ার চেইন বিক্রিয়া কাকে বলে? উদাহরণস্বরূপ, ভারী নিউক্লিয়াসের বিদারণ, যখন পূর্ববর্তী ক্ষয়কালে প্রাপ্ত নিউট্রন দ্বারা একাধিক ফিশন ঘটনা শুরু হয়।
পরমাণু চেইন বিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য
সমস্ত রাসায়নিক বিক্রিয়ার মধ্যে, চেইন বিক্রিয়া ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। অব্যবহৃত বন্ধন সহ কণাগুলি মুক্ত পরমাণু বা র্যাডিকেলের ভূমিকা পালন করে। পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়ার মতো একটি প্রক্রিয়ায়, এর সংঘটনের প্রক্রিয়া নিউট্রন দ্বারা সরবরাহ করা হয়, যার কুলম্ব বাধা নেই এবং শোষণের পরে নিউক্লিয়াসকে উত্তেজিত করে। যদি প্রয়োজনীয় কণাটি মাধ্যমটিতে উপস্থিত হয়, তবে এটি পরবর্তী রূপান্তরের একটি শৃঙ্খল ঘটায় যা ক্যারিয়ার কণার ক্ষতির কারণে চেইনটি ভেঙে না যাওয়া পর্যন্ত চলতে থাকবে।
কেন ক্যারিয়ার হারিয়েছে
ক্রমাগত প্রতিক্রিয়ার শৃঙ্খলের বাহক কণা হারানোর জন্য দুটি কারণ রয়েছে। প্রথমটি হল নির্গমন প্রক্রিয়া ছাড়াই কণার শোষণমাধ্যমিক দ্বিতীয়টি হল পদার্থের আয়তনের সীমার বাইরে কণার প্রস্থান যা চেইন প্রক্রিয়াটিকে সমর্থন করে।
প্রসেস দুই ধরনের
যদি শৃঙ্খল বিক্রিয়ার প্রতিটি সময়কালে শুধুমাত্র একটি বাহক কণার জন্ম হয়, তবে এই প্রক্রিয়াটিকে শাখাবিহীন বলা যেতে পারে। এটি বড় আকারে শক্তির মুক্তির দিকে নিয়ে যেতে পারে না। যদি অনেকগুলি বাহক কণা থাকে তবে একে শাখাযুক্ত বিক্রিয়া বলে। ব্রাঞ্চিংয়ের সাথে পারমাণবিক চেইন বিক্রিয়া কী? পূর্ববর্তী আইনে প্রাপ্ত গৌণ কণাগুলির মধ্যে একটি আগে শুরু হওয়া চেইনটি চালিয়ে যাবে, অন্যগুলি নতুন প্রতিক্রিয়া তৈরি করবে যা শাখাও হবে। এই প্রক্রিয়াটি বিরতির দিকে পরিচালিত প্রক্রিয়াগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করবে। ফলস্বরূপ পরিস্থিতি নির্দিষ্ট সমালোচনামূলক এবং সীমিত ঘটনার জন্ম দেবে। উদাহরণস্বরূপ, যদি বিশুদ্ধভাবে নতুন চেইনের চেয়ে বেশি বিরতি থাকে, তবে প্রতিক্রিয়াটির স্ব-টিকিয়ে রাখা অসম্ভব হবে। প্রদত্ত মাধ্যমে প্রয়োজনীয় সংখ্যক কণা প্রবর্তন করে কৃত্রিমভাবে উত্তেজিত হলেও, প্রক্রিয়াটি সময়ের সাথে সাথে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে (সাধারণত বরং দ্রুত)। যদি নতুন চেইনের সংখ্যা বিরতির সংখ্যা ছাড়িয়ে যায়, তাহলে একটি নিউক্লিয়ার চেইন বিক্রিয়া সমগ্র পদার্থ জুড়ে ছড়িয়ে পড়তে শুরু করবে।
সঙ্কটজনক অবস্থা
সমালোচনামূলক অবস্থা একটি উন্নত স্ব-টেকসই চেইন বিক্রিয়া দিয়ে পদার্থের অবস্থার ক্ষেত্রফলকে আলাদা করে এবং সেই ক্ষেত্র যেখানে এই প্রতিক্রিয়া একেবারেই অসম্ভব। এই প্যারামিটারটি নতুন সার্কিটের সংখ্যা এবং সম্ভাব্য বিরতির সংখ্যার মধ্যে সমতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। একটি বিনামূল্যে ক্যারিয়ার কণা উপস্থিতি মত, সমালোচনামূলক"পরমাণু শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়া বাস্তবায়নের শর্তাবলী" হিসাবে এই জাতীয় তালিকার প্রধান আইটেম রাষ্ট্র। এই রাষ্ট্রের অর্জন সম্ভাব্য কারণগুলির একটি সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হতে পারে। একটি ভারী মৌলের নিউক্লিয়াসের বিদারণ শুধুমাত্র একটি নিউট্রন দ্বারা উত্তেজিত হয়। নিউক্লিয়ার ফিশন চেইন বিক্রিয়ার মতো প্রক্রিয়ার ফলে আরও নিউট্রন তৈরি হয়। অতএব, এই প্রক্রিয়াটি একটি শাখাযুক্ত প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে পারে, যেখানে নিউট্রনগুলি বাহক হিসাবে কাজ করবে। সেক্ষেত্রে যখন বিদারণ ছাড়াই নিউট্রন ধরার হার বা পালানোর হার (ক্ষতির হার) বাহক কণার গুণনের হার দ্বারা ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়, তখন চেইন বিক্রিয়াটি স্থির মোডে এগিয়ে যাবে। এই সমতা গুণিতককে চিহ্নিত করে। উপরের ক্ষেত্রে, এটি একের সমান। পারমাণবিক শক্তিতে, শক্তি প্রকাশের হার এবং গুণিতক ফ্যাক্টরের মধ্যে একটি নেতিবাচক প্রতিক্রিয়ার প্রবর্তনের কারণে, পারমাণবিক প্রতিক্রিয়ার গতিপথ নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব। যদি এই সহগ একের বেশি হয়, তবে প্রতিক্রিয়াটি দ্রুতগতিতে বিকাশ করবে। অনিয়ন্ত্রিত চেইন প্রতিক্রিয়া পারমাণবিক অস্ত্রে ব্যবহৃত হয়।
শক্তিতে পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়া
একটি চুল্লির প্রতিক্রিয়াশীলতা তার মূল অংশে ঘটে যাওয়া প্রচুর সংখ্যক প্রক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয়। এই সমস্ত প্রভাব তথাকথিত প্রতিক্রিয়া সহগ দ্বারা নির্ধারিত হয়। চুল্লির প্রতিক্রিয়াশীলতার উপর গ্রাফাইট রড, কুল্যান্ট বা ইউরেনিয়ামের তাপমাত্রার পরিবর্তনের প্রভাব এবং পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়ার মতো প্রক্রিয়ার তীব্রতা তাপমাত্রা সহগ দ্বারা চিহ্নিত করা হয় (কুল্যান্টের জন্য, ইউরেনিয়ামের জন্য, গ্রাফাইটের জন্য)।শক্তির পরিপ্রেক্ষিতে, ব্যারোমেট্রিক সূচকগুলির পরিপ্রেক্ষিতে, বাষ্প সূচকগুলির ক্ষেত্রেও নির্ভরশীল বৈশিষ্ট্য রয়েছে। একটি চুল্লিতে একটি পারমাণবিক বিক্রিয়া বজায় রাখার জন্য, কিছু উপাদানকে অন্যগুলিতে রূপান্তর করা প্রয়োজন। এটি করার জন্য, পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়ার প্রবাহের শর্তগুলি বিবেচনায় নেওয়া প্রয়োজন - এমন একটি পদার্থের উপস্থিতি যা একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক প্রাথমিক কণার ক্ষয়কালে বিভক্ত এবং নিজের থেকে মুক্তি দিতে সক্ষম, যার ফলস্বরূপ, অবশিষ্ট নিউক্লিয়াসের বিদারণ ঘটাবে। যেমন একটি পদার্থ হিসাবে, ইউরেনিয়াম-238, ইউরেনিয়াম-235, প্লুটোনিয়াম-239 প্রায়ই ব্যবহৃত হয়। একটি পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়া অতিক্রম করার সময়, এই উপাদানগুলির আইসোটোপগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং দুই বা ততোধিক অন্যান্য রাসায়নিক গঠন করবে। এই প্রক্রিয়ায়, তথাকথিত "গামা" রশ্মি নির্গত হয়, শক্তির তীব্র মুক্তি ঘটে, দুই বা তিনটি নিউট্রন তৈরি হয়, প্রতিক্রিয়া ক্রিয়া চালিয়ে যেতে সক্ষম। ধীরগতির এবং দ্রুত নিউট্রন রয়েছে, কারণ একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য, এই কণাগুলিকে একটি নির্দিষ্ট গতিতে উড়তে হবে৷
