जब कोई इलेक्ट्रॉन उच्च कक्षा से नाभिक के चारों ओर निचली कक्षा में जाता है तो परमाणु ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं या खो सकते हैं। हालांकि, एक परमाणु के नाभिक को विभाजित करने से ऊर्जा की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा निकलती है जब इलेक्ट्रॉन उच्च कक्षा से निचली कक्षा में लौटते हैं। उस ऊर्जा का उपयोग विनाशकारी उद्देश्यों के लिए या सुरक्षित और उत्पादक उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। एक परमाणु को विभाजित करने को परमाणु विखंडन कहा जाता है, 1938 में खोजी गई एक प्रक्रिया; विखंडन में परमाणुओं के बार-बार विभाजन को चेन रिएक्शन कहा जाता है। जबकि बहुत से लोगों के पास ऐसा करने के लिए उपकरण नहीं हैं, यदि आप बंटवारे की प्रक्रिया के बारे में उत्सुक हैं, तो यहां एक सारांश दिया गया है।
कदम
2 का भाग 1: मूल परमाणु विखंडन
चरण 1. सही आइसोटोप चुनें।
कुछ तत्व या उनके समस्थानिक रेडियोधर्मी क्षय से गुजरते हैं। हालांकि, सभी समस्थानिकों को उनके दरार में आसानी के मामले में समान नहीं बनाया गया है। यूरेनियम के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले आइसोटोप में 238 का परमाणु भार होता है, जिसमें 92 प्रोटॉन और 146 न्यूट्रॉन होते हैं, लेकिन इसका नाभिक अन्य तत्वों के छोटे नाभिक में विभाजित किए बिना न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है। यूरेनियम का एक समस्थानिक जिसमें तीन कम न्यूट्रॉन होते हैं, 235यू, आइसोटोप की तुलना में बहुत आसान हो सकता है 238यू; ऐसे समस्थानिकों को विखंडनीय पदार्थ कहते हैं।
कुछ समस्थानिकों को बहुत आसानी से, इतनी तेजी से तोड़ा जा सकता है कि एक निरंतर विखंडन प्रतिक्रिया को बनाए नहीं रखा जा सकता है। इसे स्वतःस्फूर्त विखंडन कहते हैं; प्लूटोनियम समस्थानिक 240पु उस समस्थानिक का एक उदाहरण है, समस्थानिक के विपरीत 239धीमी विखंडन दर के साथ पु।
चरण 2. यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त समस्थानिक प्राप्त करें कि पहले परमाणु के विभाजन के बाद भी विखंडन जारी रहेगा।
इसके लिए एक निश्चित न्यूनतम मात्रा में समस्थानिक सामग्री की आवश्यकता होती है जिसे विखंडन प्रतिक्रिया के लिए खुले में विभाजित किया जाता है; इस राशि को महत्वपूर्ण द्रव्यमान कहा जाता है। विखंडन होने की संभावना को बढ़ाने के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए आइसोटोप के लिए स्रोत सामग्री की आवश्यकता होती है।
कभी-कभी, यह सुनिश्चित करने के लिए कि निरंतर विखंडन प्रतिक्रिया हो सकती है, नमूने में विभाजित आइसोटोप सामग्री की सापेक्ष मात्रा में वृद्धि करना आवश्यक है। इसे संवर्धन कहा जाता है, और नमूने को समृद्ध करने के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है। (यूरेनियम को समृद्ध करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधियों के लिए, विकिहाउ टू एनरिच यूरेनियम देखें।)
चरण 3. उप-परमाणु कणों के साथ विभाजित आइसोटोप सामग्री के नाभिक को बार-बार शूट करें।
एकल उप-परमाणु कण परमाणुओं से टकरा सकते हैं 235यू, इसे दूसरे तत्व के दो अलग-अलग परमाणुओं में विभाजित करते हुए और तीन न्यूट्रॉन जारी करते हैं। इन तीन प्रकार के उप-परमाणु कणों का अक्सर उपयोग किया जाता है।
- प्रोटॉन। इन उपपरमाण्विक कणों में द्रव्यमान और धनात्मक आवेश होता है। एक परमाणु में प्रोटॉन की संख्या परमाणु के तत्व को निर्धारित करती है।
- न्यूट्रॉन। इन उपपरमाण्विक कणों का द्रव्यमान प्रोटॉन के रूप में होता है लेकिन इनमें कोई आवेश नहीं होता है।
- अल्फा कण। यह कण हीलियम परमाणु का नाभिक है, जो इसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों का हिस्सा है। इस कण में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं।
भाग २ का २: परमाणु विखंडन विधि
चरण 1. एक ही समस्थानिक के एक परमाणु नाभिक (नाभिक) को दूसरे पर गोली मारो।
चूंकि कमजोर उप-परमाणु कणों से गुजरना मुश्किल होता है, इसलिए कणों को उनके परमाणुओं से बाहर निकालने के लिए अक्सर एक बल की आवश्यकता होती है। ऐसा करने का एक तरीका किसी दिए गए आइसोटोप के परमाणुओं को उसी आइसोटोप के अन्य परमाणुओं पर शूट करना है।
इस विधि का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था 235यू हिरोशिमा पर गिरा। यूरेनियम कोर वाली बंदूकें जैसे हथियार, जो परमाणुओं को गोली मारते हैं 235परमाणु पर यू 235अन्य यू, सामग्री को इतनी तेज गति से ले जाता है कि यह जारी किए गए न्यूट्रॉन को परमाणु के नाभिक से टकराने का कारण बनता है 235एक और यू और इसे नष्ट कर दें। जब एक परमाणु विभाजित होता है तो जारी न्यूट्रॉन परमाणु को मार और विभाजित कर सकते हैं 235अन्य यू.
चरण 2. परमाणु सामग्री को एक साथ करीब लाते हुए, परमाणु नमूने को कसकर निचोड़ें।
कभी-कभी, परमाणु इतनी तेजी से क्षय होते हैं कि एक-दूसरे पर फायरिंग नहीं की जा सकती। इस मामले में, परमाणुओं को एक साथ लाने से मुक्त उप-परमाणु कणों के अन्य परमाणुओं से टकराने और विभाजित होने की संभावना बढ़ जाती है।
इस विधि का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था 239पु नागासाकी पर गिरा। साधारण विस्फोट प्लूटोनियम के द्रव्यमान को घेर लेते हैं; जब विस्फोट किया जाता है, तो विस्फोट प्लूटोनियम द्रव्यमान को ले जाता है, परमाणुओं को ले जाता है 239पु का दृष्टिकोण इस प्रकार है कि मुक्त हुए न्यूट्रॉन परमाणुओं से टकराते और विभाजित होते रहते हैं 239अन्य पु.
चरण 3. एक लेजर बीम के साथ इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करें।
पेटवाट लेजर (10.) के विकास के साथ15 वाट), अब रेडियोधर्मी पदार्थ को घेरने वाली धातु में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए लेजर बीम का उपयोग करके परमाणुओं को विभाजित करना संभव है।
- कैलिफोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर प्रयोगशाला में 2000 के एक परीक्षण में, यूरेनियम को सोने में लपेटा गया था और तांबे के क्रूसिबल में रखा गया था। 260 जूल के इन्फ्रारेड लेजर बीम की एक पल्स इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हुए लिफाफे और आवास से टकराती है। जैसे ही इलेक्ट्रॉन अपनी सामान्य कक्षाओं में लौटते हैं, वे उच्च-ऊर्जा गामा विकिरण छोड़ते हैं जो सोने और तांबे के नाभिक में प्रवेश करते हैं, न्यूट्रॉन को छोड़ते हैं जो सोने की परत के नीचे यूरेनियम परमाणुओं में प्रवेश करते हैं और उन्हें अलग कर देते हैं। (प्रयोग के परिणामस्वरूप सोना और तांबा दोनों रेडियोधर्मी हो गए।)
- यूनाइटेड किंगडम में रदरफोर्ड एपलटन प्रयोगशाला में 50 टेरावाट (5 x 10.) का उपयोग करके इसी तरह के परीक्षण किए गए थे12 वाट्स) लेज़र का उद्देश्य टैंटलम प्लेट के पीछे विभिन्न सामग्रियों के साथ होता है: पोटेशियम, चांदी, जस्ता और यूरेनियम। इन सभी पदार्थों के परमाणुओं का एक भाग सफलतापूर्वक विभाजित हो गया।
चेतावनी
- कुछ समस्थानिकों के कुछ विखंडनों के अलावा, जो बहुत तेज़ होते हैं, विस्फोट अपेक्षित निरंतर प्रतिक्रिया दर तक पहुँचने से पहले छोटे विस्फोट विखंडनीय सामग्री को नष्ट कर सकते हैं।
- किसी भी अन्य उपकरण की तरह, आवश्यक सुरक्षा प्रक्रियाओं का पालन करें, और ऐसा कुछ भी न करें जो जोखिम भरा लगे। सावधान रहे।
