नाभिकीय विखंडन

नाभिकीय विखंडन में भारी नाभिक दो मध्यम-बड़े पैमाने पर टुकड़े तथा कुछ न्यूट्रॉन में टूट सकता है और पर्याप्त ऊर्जा विमोचन करता है। ऊर्जा रिलीज उत्पाद के अधिक प्रति न्यूक्लियॉन बंधनकारी ऊर्जा और कम कुल विश्राम द्रव्यमान से आती है।

विखंडन ऊर्जावान

भारी नाभिक बंधन-ऊर्जा वक्र के निचला-बी/A ओर पर होते हैं। दो मध्यम-द्रव्यमान के टुकड़े आम तौर पर अधिक होते हैं B/A रखते हैं, इसलिए अंतिम कुल विश्राम द्रव्यमान कम और Q सकारात्मक हो सकता है। एक U-235 विखण्डन घटना क्रम 200 एमईवी ऊर्जा रिलीज कर सकता है।

ऊर्जा मुख्यतः खंड गतिज ऊर्जा में, फिर तात्कालिक न्यूट्रॉन और गामा विकिरण में जाती है; रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद बाद में बीटा/गामा ऊर्जा विमोचन करते हैं।

न्यूट्रॉन-प्रेरित विखंडन

U-235 जैसे विखंडनीय नाभिक थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषित करके उत्तेजित यौगिक केन्द्रक बना सकता है जो विखण्डन अवरोध पार करता है। सटीक खंड विभाजन अद्वितीय नहीं; कई सामूहिक संयोजन संभव हैं।

U-238 जैसे उपजाऊ/विखंडनीय न्यूक्लाइड का व्यवहार न्यूट्रॉन ऊर्जा पर अलग हो सकता है। 'हर भारी नाभिक तापीय न्यूट्रॉन से विखंडन करता है' गलत है।

शृंखला प्रतिक्रिया

हर विखंडन से औसतन एक से अधिक न्यूट्रॉन निकल सकते हैं। प्रभावी गुणन कारक k_प्रभाव<1 सबक्रिटिकल, =1 आलोचनात्मक और >1 सुपरक्रिटिकल जनसंख्या प्रवृत्ति बताता है।

रिएक्टर स्थिर शक्ति में k_प्रभाव≈1 रखा जाता है। ज्यामिति, न्यूट्रॉन रिसाव, अवशोषण, संयम और विलंबित न्यूट्रॉन व्यवहार को नियंत्रित करते हैं पर प्रभाव डालते हैं।

विलंबित न्यूट्रॉन और नियंत्रण

अधिकांश विखंडन न्यूट्रॉन तात्कालिक रूप से निकलते हैं, लेकिन छोटा अंश निश्चित विखंडन-उत्पाद क्षय से देरी होकर आता है। यही विलंबित न्यूट्रॉन रिएक्टर कैनेटीक्स को मानव/नियंत्रण-प्रणाली समयमान पर प्रबंधनीय बनाते हैं।

नियंत्रण छड़ें न्यूट्रॉन अवशोषक हैं; मॉडरेटर न्यूट्रॉन को धीमा कर सकता है ताकि थर्मल-विखंडन संभावना कुछ ईंधन में बढ़े। दोनों भूमिकाएँ अलग हैं।

विखंडन उत्पाद और गरमी

रिएक्टर बंद के बाद शृंखला प्रतिक्रिया बहुत कम हो गई हो सकती है, लेकिन रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद ऊष्मा का क्षय करते हैं देते रहते हैं। इसलिए ठंडा करना आवश्यकता तुरंत समाप्त नहीं होती।

परमाणु सुरक्षा में तात्कालिक शृंखला-प्रतिक्रिया शक्ति, क्षय ताप, न्यूट्रॉन/गामा विकिरण और रेडियोन्यूक्लाइड रोकथाम अलग शारीरिक मुद्दे हैं।

अभ्यास

ऊर्जा रूपांतरण

200 प्रति विखण्डन मेव।

हल: ≈3.20×10⁻¹¹ J प्रति घटना।

विखण्डनों की संख्या

1 J के लिए लगभग कितने 200 मेव विखंडन?

हल: ≈3.1×10¹⁰ घटनाएँ।

आलोचनात्मकता

k_प्रभाव=0.98।

हल: न्यूट्रॉन जनसंख्या पीढ़ी-दर-पीढ़ी घटती है: सबक्रिटिकल।