પરમાણુ સાંકળ પ્રતિક્રિયા. નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા

સાંકળ પ્રતિક્રિયા

સાંકળ પ્રતિક્રિયા- એક રાસાયણિક અને પરમાણુ પ્રતિક્રિયા જેમાં સક્રિય કણ (રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં મુક્ત રેડિકલ અથવા અણુ, પરમાણુ પ્રક્રિયામાં ન્યુટ્રોન) નો દેખાવ નિષ્ક્રિય અણુઓ અથવા ન્યુક્લીઓના ક્રમિક પરિવર્તનની મોટી સંખ્યામાં (સાંકળ) નું કારણ બને છે. મુક્ત રેડિકલ અને ઘણા અણુઓ, પરમાણુઓથી વિપરીત, મુક્ત અસંતૃપ્ત સંયોજકો (અનજોડ ઇલેક્ટ્રોન) ધરાવે છે, જે મૂળ પરમાણુઓ સાથે તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે ફ્રી રેડિકલ (આર) પરમાણુ સાથે અથડાય છે, ત્યારે બાદમાંના વેલેન્સ બોન્ડમાંથી એક તૂટી જાય છે અને આમ, પ્રતિક્રિયાના પરિણામે, એક નવું મુક્ત રેડિકલ રચાય છે, જે બદલામાં, અન્ય પરમાણુ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે - સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે.

રસાયણશાસ્ત્રમાં સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓમાં ઓક્સિડેશન (દહન, વિસ્ફોટ), ક્રેકીંગ, પોલિમરાઇઝેશન અને અન્ય પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે, જેનો ઉપયોગ રાસાયણિક અને તેલ ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

વિકિમીડિયા ફાઉન્ડેશન.

2010.

અન્ય શબ્દકોશોમાં "સાંકળ પ્રતિક્રિયા" શું છે તે જુઓ: સાંકળ પ્રતિક્રિયા, પરમાણુ વિભાજનની સ્વ-ટકાઉ પ્રક્રિયા, જેમાં એક પ્રતિક્રિયા સેકન્ડની શરૂઆત તરફ દોરી જાય છે, બીજીથી ત્રીજી તરફ દોરી જાય છે, વગેરે. પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે, જટિલ પરિસ્થિતિઓ જરૂરી છે, એટલે કે, વિભાજન માટે સક્ષમ સામગ્રીનો સમૂહ... ...

વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશસાંકળ પ્રતિક્રિયા - કોઈપણ જૈવિક (અથવા રાસાયણિક-ભૌતિક) પ્રક્રિયા એકબીજા સાથે જોડાયેલી પ્રક્રિયાઓની શ્રેણીથી બનેલી હોય છે, જ્યાં દરેક તબક્કાનું ઉત્પાદન (અથવા ઊર્જા) આગલા તબક્કામાં સહભાગી હોય છે, જે સાંકળની જાળવણી અને (અથવા) પ્રવેગક તરફ દોરી જાય છે. .. ...

વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશટેકનિકલ અનુવાદકની માર્ગદર્શિકા - 1) એક પ્રતિક્રિયા જે મૂળ પદાર્થના પરમાણુઓમાં મોટી સંખ્યામાં પરિવર્તનનું કારણ બને છે. 2) ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ ભારે તત્વોના અણુ ન્યુક્લીના વિભાજનની સ્વ-ટકાઉ પ્રતિક્રિયા. 3) વિઘટન ક્રિયાઓની શ્રેણી, સ્થિતિઓ વગેરે વિશે, જેમાં એક અથવા એક... ...

અનેક અભિવ્યક્તિઓનો શબ્દકોશ સાંકળ પ્રતિક્રિયા કોઈપણ જૈવિક (અથવા રાસાયણિક-ભૌતિક) પ્રક્રિયા એકબીજા સાથે જોડાયેલી પ્રક્રિયાઓની શ્રેણીથી બનેલી હોય છે, જ્યાં દરેક તબક્કાનું ઉત્પાદન (અથવા ઊર્જા) આગલા તબક્કામાં સહભાગી હોય છે, જે જાળવણી તરફ દોરી જાય છે અને (અથવા) ... ...

વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ- grandininė reakcija statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminė ar branduolinė reakcija, kurios aktyvusis centras sukelia ilgą kitimų grandinę. atitikmenys: engl. સાંકળ પ્રતિક્રિયા rus. સાંકળ પ્રતિક્રિયા... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ- ગ્રાન્ડિનિન રીકસીજા સ્ટેટસ ટી sritis fizika atitikmenys: engl. સાંકળ પ્રતિક્રિયા વોક. Kettenkernreaktion, f; Kettenreaktion, f rus. સાંકળ પ્રતિક્રિયા, f pranc. પ્રતિક્રિયા en chaîne, f … Fizikos terminų žodynas

રાઝગ. કોઈને અથવા કંઈકને સામેલ કરવાની ચાલુ, અનિયંત્રિત પ્રક્રિયા વિશે. શું? BMS 1998, 489; BTS, 1462… રશિયન કહેવતોનો મોટો શબ્દકોશ

સાંકળ પ્રતિક્રિયા વૈજ્ઞાનિક ખ્યાલ. અને "ચેન રીએક્શન" એ પણ ઘણી ફીચર ફિલ્મોનું નામ છે: "ચેન રીએક્શન" 1962ની યુએસએસઆર ફિલ્મ છે. "ચેઈન રિએક્શન" એ 1963ની ફ્રેન્ચ ક્રાઈમ કોમેડી ફિલ્મ છે. "ચેન... ... વિકિપીડિયા

સાંકળ પ્રતિક્રિયા વૈજ્ઞાનિક ખ્યાલ. અને "ચેન રીએક્શન" એ પણ ઘણી ફીચર ફિલ્મોનું નામ છે: "ચેન રીએક્શન" 1962ની યુએસએસઆર ફિલ્મ છે. "ચેઈન રિએક્શન" એ 1963ની ફ્રેન્ચ ક્રાઈમ કોમેડી ફિલ્મ છે. "ચેન રિએક્શન" ઓસ્ટ્રેલિયન ફિલ્મ... ... વિકિપીડિયા

સાંકળ પ્રતિક્રિયા (ફિલ્મ, 1963) આ શબ્દના અન્ય અર્થો છે, જુઓ સાંકળ પ્રતિક્રિયા (વ્યાખ્યાઓ). સાંકળ પ્રતિક્રિયા Carambolages ... વિકિપીડિયા

પુસ્તકો

• સાંકળ પ્રતિક્રિયા, Elkeles સિમોન. ઉંમર 18+ 3 સુવિધાઓ: - ધ ન્યૂ યોર્ક ટાઇમ્સ બેસ્ટસેલર, એમેઝોન - વિશ્વના બેસ્ટસેલર "પરફેક્ટ કેમિસ્ટ્રી" અને "ધ લો ઓફ એટ્રેક્શન" ના લેખક તરફથી - જેઓ માને છે કે પ્રેમ બધું બદલી નાખે છે "ઉત્તમ...

તે એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં એક પ્રક્રિયા હાથ ધરવાથી તે જ પ્રકારની અનુગામી પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે.

એક યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન, પરિણામી ન્યુટ્રોન અન્ય યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજનનું કારણ બની શકે છે, અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા હિમપ્રપાતની જેમ વધે છે.

એક વિખંડન ઘટનામાં ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અને અગાઉની વિખંડન ઘટનામાં આવા ન્યુટ્રોનની સંખ્યાના ગુણોત્તરને ન્યુટ્રોન ગુણાકાર પરિબળ k કહેવાય છે.

જ્યારે k 1 કરતા ઓછું હોય છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા ક્ષીણ થાય છે, કારણ કે શોષિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા નવા બનેલા ન્યુટ્રોનની સંખ્યા કરતા વધારે છે.
જ્યારે k 1 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે વિસ્ફોટ લગભગ તરત જ થાય છે.
જ્યારે k 1 બરાબર થાય છે, ત્યારે નિયંત્રિત સ્થિર સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયા મોટી માત્રામાં ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવા માટે, ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ વિખંડન કરતી કોઈપણ ન્યુક્લીનો ઉપયોગ કરવો અશક્ય છે.

રાસાયણિક તત્વ યુરેનિયમ, પરમાણુ રિએક્ટર માટે બળતણ તરીકે વપરાતું, કુદરતી રીતે બે આઇસોટોપ ધરાવે છે: યુરેનિયમ-235 અને યુરેનિયમ-238.

પ્રકૃતિમાં, યુરેનિયમ-235 આઇસોટોપ્સ કુલ યુરેનિયમ અનામતનો માત્ર 0.7% બનાવે છે, પરંતુ તે તે છે જે સાંકળ પ્રતિક્રિયા કરવા માટે યોગ્ય છે, કારણ કે ધીમા ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ વિભાજન.

યુરેનિયમ-238 ન્યુક્લી માત્ર ઉચ્ચ-ઊર્જા ન્યુટ્રોન (ઝડપી ન્યુટ્રોન) ના પ્રભાવ હેઠળ વિભાજન કરી શકે છે. યુરેનિયમ-238 ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોનમાંથી માત્ર 60% જ આ ઊર્જા ધરાવે છે. ઉત્પાદિત 5માંથી માત્ર 1 ન્યુટ્રોન પરમાણુ વિભાજનનું કારણ બને છે.

યુરેનિયમ -235 માં સાંકળ પ્રતિક્રિયા માટેની શરતો:

ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ ઇંધણ (ક્રિટીકલ માસ)
- ન્યુટ્રોનની ઝડપ યુરેનિયમ ન્યુક્લીના વિભાજનનું કારણ બને છે
- ન્યુટ્રોનને શોષી લેતી અશુદ્ધિઓની ગેરહાજરી

જટિલ સમૂહ:

જો યુરેનિયમનો સમૂહ નાનો હોય, તો ન્યુટ્રોન પ્રતિક્રિયા કર્યા વિના તેની બહાર ઉડી જશે
- જો યુરેનિયમનો સમૂહ મોટો હોય, તો ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં મજબૂત વધારાને કારણે વિસ્ફોટ શક્ય છે
- જો સમૂહ નિર્ણાયક સમૂહને અનુરૂપ હોય, તો નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે

યુરેનિયમ-235 માટે, નિર્ણાયક સમૂહ 50 કિગ્રા છે (આ, ઉદાહરણ તરીકે, 9 સે.મી.ના વ્યાસ સાથે યુરેનિયમનો બોલ).

પ્રથમ નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા - 1942 માં યુએસએ (ઇ. ફર્મી)
યુએસએસઆરમાં - 1946 (આઇ.વી. કુર્ચોટોવ).

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો ફેરાડેનો કાયદોટ્રાન્સફોર્મર્સ, ચોક્સ અને ઘણા પ્રકારની ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના સંચાલનના સિદ્ધાંતોને લગતા ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના મૂળભૂત નિયમ છે.

અને જનરેટર. કાયદો જણાવે છે:

ફેરાડેનો કાયદો બે અલગ અલગ ઘટના તરીકે[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

કેટલાક ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ નોંધે છે કે ફેરાડેનો કાયદો એક સમીકરણમાં બે અલગ અલગ ઘટનાઓનું વર્ણન કરે છે: મોટર EMF, ફરતા વાયર પર ચુંબકીય બળની ક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, અને ટ્રાન્સફોર્મર EMF, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફારોને કારણે ઇલેક્ટ્રિક બળની ક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. જેમ્સ ક્લર્ક મેક્સવેલે તેમના કાર્યમાં આ હકીકત તરફ ધ્યાન દોર્યું બળની ભૌતિક રેખાઓ વિશે 1861 માં. આ કાર્યના ભાગ II ના ઉત્તરાર્ધમાં, મેક્સવેલ આ દરેક બે ઘટનાઓ માટે અલગ ભૌતિક સમજૂતી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના આ બે પાસાઓનો સંદર્ભ કેટલાક આધુનિક પાઠ્યપુસ્તકોમાં ઉપલબ્ધ છે. જેમ રિચાર્ડ ફેનમેન લખે છે:

લોરેન્ટ્ઝનો કાયદો[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

ચાર્જ qલૂપની ડાબી બાજુના કંડક્ટરમાં લોરેન્ટ્ઝ બળનો અનુભવ થાય છે q v× બી k = −q v B(x C − w / 2) j   (j, k- દિશાઓમાં એકમ વેક્ટર yઅને z; વેક્ટર્સનું વેક્ટર ઉત્પાદન જુઓ), જે ઇએમએફનું કારણ બને છે (એકમ ચાર્જ દીઠ કાર્ય) v ℓ B(x C − w / 2)લૂપની ડાબી બાજુની સમગ્ર લંબાઈ સાથે. લૂપની જમણી બાજુએ, સમાન તર્ક દર્શાવે છે કે emf બરાબર છે v ℓ B(x C + w / 2). એકબીજાની સામે બે emfs હકારાત્મક ચાર્જને લૂપના તળિયે દબાણ કરે છે. કિસ્સામાં ક્ષેત્ર બી x સાથે વધે છે, જમણી બાજુનું બળ વધારે હશે અને વર્તમાન ઘડિયાળની દિશામાં વહેશે. જમણા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, આપણે તે ક્ષેત્ર શોધીએ છીએ બી, વર્તમાન દ્વારા બનાવેલ, લાગુ ક્ષેત્રની વિરુદ્ધ છે. ઇએમએફ જે વર્તમાનનું કારણ બને છે તે ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં (પ્રવાહની વિરુદ્ધ) વધવું જોઈએ. લૂપ સાથે ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં emf ઉમેરવાથી આપણને મળે છે:

ફેરાડેનો કાયદો[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

પ્રવાહ નિયમનો ઉપયોગ કરવા માટે સાહજિક રીતે આકર્ષક પરંતુ ખામીયુક્ત અભિગમ સર્કિટ દ્વારા પ્રવાહને Φ B = તરીકે વ્યક્ત કરે છે. Bwℓ, ક્યાં ડબલ્યુ- ફરતા લૂપની પહોળાઈ. આ અભિવ્યક્તિ સમયથી સ્વતંત્ર છે, તેથી તે ખોટી રીતે અનુસરે છે કે કોઈ emf જનરેટ થતું નથી. આ નિવેદનમાં ભૂલ એ છે કે તે બંધ લૂપ દ્વારા વર્તમાનના સમગ્ર માર્ગને ધ્યાનમાં લેતું નથી.

ફ્લો નિયમનો યોગ્ય રીતે ઉપયોગ કરવા માટે, આપણે સમગ્ર વર્તમાન પાથને ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ, જેમાં ઉપલા અને નીચલા રિમ્સ પરના રિમ્સ દ્વારાનો માર્ગ શામેલ છે. અમે રિમ્સ અને ફરતી લૂપ દ્વારા મનસ્વી બંધ પાથ પસંદ કરી શકીએ છીએ, અને ફ્લો લોનો ઉપયોગ કરીને, આ પાથ સાથે emf શોધી શકીએ છીએ. કોઈપણ પાથ કે જેમાં ફરતા લૂપને અડીને આવેલા સેગમેન્ટનો સમાવેશ થાય છે તે સાંકળના ભાગોની સંબંધિત ગતિને ધ્યાનમાં લે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઉપરની ડિસ્કના પરિભ્રમણની દિશામાં સાંકળના ઉપરના ભાગમાં અને સાંકળના નીચેના ભાગમાં - નીચલા ડિસ્કના સંદર્ભમાં વિરુદ્ધ દિશામાં પસાર થતા પાથને ધ્યાનમાં લો (ફિગમાં તીર દ્વારા બતાવેલ છે. 4). આ કિસ્સામાં, જો ફરતી લૂપ કલેક્ટર લૂપમાંથી θ કોણથી વિચલિત થઈ ગઈ હોય, તો તેને વિસ્તાર સાથેના સિલિન્ડરના ભાગ તરીકે ગણી શકાય. એ = આરℓθ. આ ક્ષેત્ર ક્ષેત્રને લંબરૂપ છે બી, અને પ્રવાહમાં તેનું યોગદાન સમાન છે:

જ્યાં ચિહ્ન નકારાત્મક છે કારણ કે જમણા હાથના નિયમ અનુસાર ક્ષેત્ર છે બી , લાગુ કરેલ ક્ષેત્રની વિરુદ્ધ દિશામાં, વર્તમાન સાથેના લૂપ દ્વારા પેદા થાય છે બી". કારણ કે આ પ્રવાહનો માત્ર સમય-આધારિત ભાગ છે, પ્રવાહના કાયદા અનુસાર emf છે:

લોરેન્ટ્ઝના કાયદાના સૂત્ર અનુસાર.

હવે બીજા પાથનો વિચાર કરો, જેમાં આપણે ડિસ્કના રિમ્સ સાથે વિરુદ્ધ સેગમેન્ટ્સમાંથી પસાર થવાનું પસંદ કરીએ છીએ. આ કિસ્સામાં સંકળાયેલ થ્રેડ હશે ઘટાડોવધતા θ સાથે, પરંતુ જમણા હાથના નિયમ અનુસાર, વર્તમાન લૂપ ઉમેરે છેજોડાયેલ ક્ષેત્ર બી, તેથી આ પાથ માટે EMF બરાબર એ જ મૂલ્ય હશે જે પહેલા પાથ માટે છે. કોઈપણ મિશ્ર રીટર્ન પાથ emf મૂલ્ય માટે સમાન પરિણામ ઉત્પન્ન કરે છે, તેથી તમે કયો માર્ગ લો છો તેનાથી કોઈ ફરક પડતો નથી.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા એ એક પ્રકારની પરમાણુ પ્રતિક્રિયા છે જેમાં પ્રકાશ અણુ ન્યુક્લી તેમની થર્મલ ગતિની ગતિ ઊર્જાને કારણે ભારે રાશિઓમાં જોડાય છે. શબ્દનું મૂળ[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

પરમાણુ પ્રતિક્રિયા થાય તે માટે, મૂળ અણુ ન્યુક્લીએ કહેવાતા "કુલોમ્બ અવરોધ" - તેમની વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વિકારનું બળ દૂર કરવું આવશ્યક છે. આ કરવા માટે, તેમની પાસે ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જા હોવી આવશ્યક છે. ગતિ સિદ્ધાંત મુજબ, પદાર્થ (અણુઓ, પરમાણુઓ અથવા આયનો) ના ગતિશીલ સૂક્ષ્મ કણોની ગતિ ઊર્જાને તાપમાન તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, અને તેથી, પદાર્થને ગરમ કરીને, પરમાણુ પ્રતિક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. તે પદાર્થને ગરમ કરવા અને પરમાણુ પ્રતિક્રિયા વચ્ચેનો આ સંબંધ છે જે "થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા" શબ્દ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે.

કુલોમ્બ અવરોધ[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

અણુ ન્યુક્લીમાં હકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે. મોટા અંતર પર, તેમના ચાર્જને ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા સુરક્ષિત કરી શકાય છે. જો કે, ન્યુક્લીનું ફ્યુઝન થાય તે માટે, તેઓએ એકબીજાને એવા અંતર સુધી સંપર્ક કરવો જોઈએ કે જ્યાં મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ચાલે છે. આ અંતર ન્યુક્લીના કદના ક્રમ પર છે અને અણુના કદ કરતા અનેક ગણું નાનું છે. આવા અંતર પર, અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન શેલ્સ (જો તેઓ સાચવવામાં આવ્યા હોય તો પણ) હવે ન્યુક્લીના ચાર્જને સુરક્ષિત કરી શકતા નથી, તેથી તેઓ મજબૂત ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળતા અનુભવે છે. કુલોમ્બના કાયદા અનુસાર, આ પ્રતિકૂળ બળ, શુલ્ક વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે. ન્યુક્લિયસના કદના ક્રમમાં અંતર પર, મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા, જે તેમને બાંધવાનું વલણ ધરાવે છે, તે ઝડપથી વધવાનું શરૂ કરે છે અને કુલોમ્બ વિકારની તીવ્રતા કરતાં વધુ બને છે.

આમ, પ્રતિક્રિયા કરવા માટે, ન્યુક્લીએ સંભવિત અવરોધને દૂર કરવો આવશ્યક છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ પ્રતિક્રિયા માટે, આ અવરોધનું મૂલ્ય આશરે 0.1 MeV છે. સરખામણી માટે, હાઇડ્રોજનની આયનીકરણ ઊર્જા 13 eV છે. તેથી, થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેનાર પદાર્થ લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનોઇઝ્ડ પ્લાઝ્મા હશે.

0.1 MeV ની સમકક્ષ તાપમાન આશરે 10 9 K છે, જો કે ત્યાં બે અસરો છે જે ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા માટે જરૂરી તાપમાનને ઘટાડે છે:

· સૌપ્રથમ, તાપમાન માત્ર સરેરાશ ગતિ ઊર્જા દર્શાવે છે. વાસ્તવમાં, થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયામાં થોડી સંખ્યામાં ન્યુક્લીનો સમાવેશ થાય છે જે સરેરાશ કરતા ઘણી વધારે ઊર્જા ધરાવે છે (કહેવાતા "મેક્સવેલિયન વિતરણની પૂંછડી"

· બીજું, ક્વોન્ટમ ઇફેક્ટને લીધે, ન્યુક્લીમાં કુલોમ્બ અવરોધ કરતાં વધુ ઊર્જા હોવી જરૂરી નથી. જો તેમની ઉર્જા અવરોધ કરતાં થોડી ઓછી હોય, તો તેઓ તેમાંથી પસાર થવાની સંભાવના વધારે છે. [ સ્ત્રોત 339 દિવસ ઉલ્લેખિત નથી]

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

મોટા ક્રોસ વિભાગો સાથેની કેટલીક સૌથી મહત્વપૂર્ણ એક્ઝોથર્મિક થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ:

મુઓન કેટાલિસિસ[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

મુખ્ય લેખ: મુઓન કેટાલિસિસ

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાને પ્રતિક્રિયાના પ્લાઝ્મામાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરાયેલા મ્યુઓન દાખલ કરીને નોંધપાત્ર રીતે સરળ બનાવી શકાય છે.

Muons µ −, થર્મોન્યુક્લિયર ઇંધણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને, મેસોમોલેક્યુલ્સ બનાવે છે જેમાં બળતણ પરમાણુના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર વચ્ચેનું અંતર થોડું ઓછું હોય છે, જે તેમના અભિગમને સરળ બનાવે છે અને વધુમાં, કોલોમ્બ અવરોધ દ્વારા ન્યુક્લિયસના ટનલિંગની સંભાવનાને વધારે છે.

સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાઓની સંખ્યા X c, એક મ્યુઓન દ્વારા શરૂ કરાયેલ, મ્યુઓન સ્ટિકિંગ ગુણાંકના મૂલ્ય દ્વારા મર્યાદિત છે. પ્રાયોગિક રીતે, X c ~ 100 ના મૂલ્યો મેળવવાનું શક્ય હતું, એટલે કે, એક મ્યુઓન ઊર્જા ~ 100 × X MeV મુક્ત કરવામાં સક્ષમ છે, જ્યાં X એ ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાનું ઊર્જા ઉત્પાદન છે.

અત્યાર સુધી, મુક્ત થયેલી ઊર્જાની માત્રા મ્યુઓનના ઉત્પાદન માટેના ઊર્જા ખર્ચ કરતાં ઓછી છે (5-10 GeV). આમ, મ્યુઓન કેટાલિસિસ હજુ પણ એક ઊર્જાસભર પ્રતિકૂળ પ્રક્રિયા છે. મ્યુઓન કેટાલિસિસનો ઉપયોગ કરીને વાણિજ્યિક રીતે સક્ષમ ઉર્જા ઉત્પાદન શક્ય છે X c ~ 10 4 .

અરજી[ફેરફાર કરો | વિકિ ટેક્સ્ટ સંપાદિત કરો]

ઊર્જાના વ્યવહારિક રીતે અખૂટ સ્ત્રોત તરીકે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન (CTF) ની તકનીકમાં નિપુણતા મેળવવાની સંભાવના સાથે સંકળાયેલ છે. હાલમાં, વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી આધાર ઔદ્યોગિક ધોરણે CTS નો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપતું નથી.

તે જ સમયે, અનિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાને લશ્કરી બાબતોમાં તેની એપ્લિકેશન મળી છે. પ્રથમ થર્મોન્યુક્લિયર વિસ્ફોટક ઉપકરણનું પરીક્ષણ નવેમ્બર 1952 માં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં કરવામાં આવ્યું હતું, અને પહેલેથી જ ઓગસ્ટ 1953 માં, સોવિયત યુનિયનમાં હવાઈ બોમ્બના સ્વરૂપમાં થર્મોન્યુક્લિયર વિસ્ફોટક ઉપકરણનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. થર્મોન્યુક્લિયર વિસ્ફોટક ઉપકરણની શક્તિ (પરમાણુથી વિપરીત) માત્ર તેને બનાવવા માટે વપરાતી સામગ્રીની માત્રા દ્વારા મર્યાદિત છે, જે લગભગ કોઈપણ શક્તિના વિસ્ફોટક ઉપકરણો બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે.

ટિકિટ 27 પ્રશ્ન 1

સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના

અમે પહેલેથી જ અભ્યાસ કર્યો છે કે પ્રવાહ વહન કરતા વાહકની નજીક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉદભવે છે. અમે એ પણ અભ્યાસ કર્યો કે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર વર્તમાન (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના) પેદા કરે છે. ચાલો વિદ્યુત સર્કિટને ધ્યાનમાં લઈએ. જ્યારે આ સર્કિટમાં વર્તમાન તાકાત બદલાય છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાશે, જેના પરિણામે વધારાની પ્રેરિત વર્તમાન. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે સ્વ-ઇન્ડક્શન, અને આ કિસ્સામાં ઉદ્ભવતા વર્તમાન કહેવામાં આવે છે સ્વ-ઇન્ડક્શન વર્તમાન.

સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના એ વાહક સર્કિટમાં ઇએમએફની ઘટના છે, જે સર્કિટમાં જ વર્તમાન શક્તિમાં ફેરફારના પરિણામે બનાવવામાં આવી છે.

સર્કિટનું ઇન્ડક્ટન્સ તેના આકાર અને કદ પર, પર્યાવરણના ચુંબકીય ગુણધર્મો પર આધારિત છે અને સર્કિટમાં વર્તમાન શક્તિ પર આધારિત નથી.

સ્વ-ઇન્ડક્શન ઇએમએફ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના જડતાની ઘટના જેવી જ છે. જેમ મિકેનિક્સમાં ગતિશીલ શરીરને તાત્કાલિક રોકવું અશક્ય છે, તેવી જ રીતે સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટનાને કારણે પ્રવાહ તરત જ ચોક્કસ મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરી શકતું નથી. જો કોઇલ વર્તમાન સ્ત્રોતની સમાંતર રીતે જોડાયેલા બે સરખા લેમ્પ ધરાવતા સર્કિટમાં બીજા દીવા સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ હોય, તો જ્યારે સર્કિટ બંધ હોય, ત્યારે પ્રથમ દીવો લગભગ તરત જ પ્રકાશિત થાય છે, અને બીજો નોંધપાત્ર વિલંબ સાથે.

જ્યારે સર્કિટ ખોલવામાં આવે છે, ત્યારે વર્તમાન શક્તિ ઝડપથી ઘટે છે, અને પરિણામી સ્વ-ઇન્ડક્ટિવ ઇએમએફ ચુંબકીય પ્રવાહમાં ઘટાડો અટકાવે છે. આ કિસ્સામાં, પ્રેરિત પ્રવાહ મૂળની જેમ જ નિર્દેશિત થાય છે. સ્વ-પ્રેરિત emf બાહ્ય emf કરતાં અનેક ગણું વધારે હોઈ શકે છે. તેથી, જ્યારે લાઇટ બંધ કરવામાં આવે ત્યારે લાઇટ બલ્બ ઘણી વાર બળી જાય છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊર્જા

વર્તમાન-વહન સર્કિટની ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊર્જા:

કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ એ કિરણોત્સર્ગ છે જે સડો દરમિયાન આઇસોટોપ છોડે છે. તેની ત્રણ જાતો છે: આલ્ફા કિરણો (હિલિયમ અણુ ન્યુક્લીનો પ્રવાહ), બીટા કિરણો (ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ) અને ગામા કિરણો (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન). મનુષ્યો માટે, ગામા રેડિયેશન સૌથી ખતરનાક છે.

શોષિત કિરણોત્સર્ગની માત્રા શરીર દ્વારા પ્રાપ્ત ઊર્જાના શરીરના સમૂહના ગુણોત્તર જેટલી હોય છે. શોષણની માત્રા ડી અક્ષર દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે અને ગ્રેમાં માપવામાં આવે છે.

વ્યવહારમાં, માપનનું એકમ રોન્ટજેન (R) પણ છે, જે 2.58 ગુણ્યા 10 ની ઘાતથી માઈનસ 4 કૂલમ્બ, કિલોગ્રામ વડે વિભાજિત થાય છે.

શોષિત કિરણોત્સર્ગ સમય જતાં એકઠા થઈ શકે છે, અને ઇરેડિયેશન જેટલો લાંબો સમય ચાલે છે તેટલો તેની માત્રા વધે છે.

ડોઝ રેટ શોષિત રેડિયેશનની માત્રા અને ઇરેડિયેશન સમયના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તે અક્ષર N દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે અને પ્રતિ સેકન્ડમાં વિભાજિત ગ્રેમાં માપવામાં આવે છે.

મનુષ્યો માટે, શોષિત રેડિયેશનની ઘાતક માત્રા 6 Gy ની સમકક્ષ છે. મનુષ્યો માટે રેડિયેશનની મહત્તમ અનુમતિપાત્ર માત્રા પ્રતિ વર્ષ 0.05 Gy છે.

ટિકિટ 28 પ્રશ્ન 1

પ્રાથમિક કણ એ એક સામૂહિક શબ્દ છે જે સબન્યુક્લિયર સ્કેલ પર સૂક્ષ્મ પદાર્થોનો સંદર્ભ આપે છે જેને તેમના ઘટક ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી.

તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે કેટલાક પ્રાથમિક કણો ( ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રિનો, ક્વાર્કવગેરે) હાલમાં અસંગઠિત ગણવામાં આવે છે અને પ્રાથમિક ગણવામાં આવે છે મૂળભૂત કણો . અન્ય પ્રાથમિક કણો (કહેવાતા સંયુક્ત કણોન્યુક્લિયસ બનાવે છે તે કણો સહિત અણુ - પ્રોટોનઅને ન્યુટ્રોન) એક જટિલ આંતરિક માળખું ધરાવે છે, પરંતુ, તેમ છતાં, આધુનિક વિચારો અનુસાર, અસરને કારણે તેમને ભાગોમાં વિભાજિત કરવું અશક્ય છે. કેદ.

સાથે કુલ એન્ટિપાર્ટિકલ્સ 350 થી વધુ પ્રાથમિક કણોની શોધ કરવામાં આવી છે. તેમાંથી ફોટોન, ઈલેક્ટ્રોન અને મ્યુઓન ન્યુટ્રિનો, ઈલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ સ્થિર છે. બાકીના પ્રાથમિક કણો લગભગ 1000 સેકન્ડ (મુક્ત ન્યુટ્રોન માટે) થી એક સેકન્ડના નગણ્ય અપૂર્ણાંક (10 −24 થી 10 −22 સુધી, માટે) સ્વયંભૂ ક્ષીણ થઈ જાય છે. પડઘો).

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન સાથે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, વર્તમાન અને વોલ્ટેજમાં સામયિક ફેરફારો થાય છે મફત, વિલીન ફરજ પડીઅને સ્વ-ઓસિલેશન.

ફ્રી ઓસિલેશનને ઓસિલેશન કહેવામાં આવે છે જે સિસ્ટમ (કેપેસિટર અને કોઇલ) માં સંતુલન સ્થિતિમાંથી દૂર થયા પછી થાય છે (જ્યારે કેપેસિટર પર ચાર્જ આપવામાં આવે છે). વધુ સ્પષ્ટ રીતે, જ્યારે કેપેસિટરને ઇન્ડક્ટર દ્વારા ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે ફ્રી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન થાય છે. બળજબરીથી બાહ્ય સમયાંતરે બદલાતા ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળના પ્રભાવ હેઠળ સર્કિટમાં ઓસિલેશનને ઓસિલેશન કહેવામાં આવે છે.

સૌથી સરળ સિસ્ટમ જેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન જોવા મળે છે ઓસીલેટરી સર્કિટઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટરનો સમાવેશ થાય છે આ પ્રક્રિયા ફરીથી અને ફરીથી પુનરાવર્તન કરવામાં આવશે. ઊભી થશે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોકેપેસિટરના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાંથી ઊર્જાના રૂપાંતરણને કારણે.

· બેટરીમાંથી ચાર્જ થતા કેપેસિટર શરૂઆતમાં મહત્તમ ચાર્જ મેળવશે. તેની ઊર્જા ડબલ્યુ ઇમહત્તમ હશે (ફિગ. a).

· જો કેપેસિટરને કોઇલ સુધી ટૂંકાવી દેવામાં આવે, તો આ સમયે તે ડિસ્ચાર્જ થવાનું શરૂ કરશે (ફિગ. b). સર્કિટમાં કરંટ દેખાશે. જેમ જેમ કેપેસિટર ડિસ્ચાર્જ થાય છે તેમ, સર્કિટમાં અને કોઇલમાં વર્તમાન વધે છે. સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટનાને લીધે, આ તરત જ થતું નથી. કોઇલ એનર્જી ડબલ્યુ એમમહત્તમ બને છે (ફિગ. c).

ઇન્ડક્શન કરંટ એ જ દિશામાં વહે છે. વિદ્યુત શુલ્ક ફરીથી કેપેસિટર પર સંચિત થાય છે. કેપેસિટર રિચાર્જ થાય છે, એટલે કે. કેપેસિટર પ્લેટ, જે અગાઉ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવી હતી, તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થઈ જશે. કેપેસિટરની ઊર્જા મહત્તમ બને છે. આ દિશામાં પ્રવાહ બંધ થઈ જશે, અને પ્રક્રિયા વિરુદ્ધ દિશામાં પુનરાવર્તિત થશે (ફિગ. ડી). આ પ્રક્રિયા ફરીથી અને ફરીથી પુનરાવર્તન કરવામાં આવશે. ઊભી થશે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોવર્તમાન કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જામાં કેપેસિટરના વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઊર્જાના રૂપાંતરણને કારણે અને ઊલટું. જો ત્યાં કોઈ નુકસાન (પ્રતિરોધક R = 0) ન હોય, તો વર્તમાન શક્તિ, ચાર્જ અને વોલ્ટેજ સમયાંતરે હાર્મોનિક કાયદા અનુસાર બદલાય છે. કોસાઇન અથવા સાઇનના નિયમ અનુસાર થતા ઓસિલેશનને હાર્મોનિક કહેવામાં આવે છે. ચાર્જના હાર્મોનિક ઓસિલેશનનું સમીકરણ: .

એક સર્કિટ જેમાં કોઈ ઉર્જાનું નુકસાન થતું નથી તે આદર્શ ઓસીલેટરી સર્કિટ છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશનનો સમયગાળોઆદર્શ ઓસીલેટરી સર્કિટમાં કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટરની કેપેસીટન્સ પર આધાર રાખે છે અને તે મુજબ જોવા મળે છે થોમસનનું સૂત્રજ્યાં L એ કોઇલનું ઇન્ડક્ટન્સ છે, C એ કેપેસિટરનું કેપેસિટન્સ છે, T એ ઇલેક્ટ્રિક ઓસિલેશનનો સમયગાળો છે.
વાસ્તવિક ઓસીલેટરી સર્કિટમાં, મફત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન હશે વિલીન વાયરને ગરમ કરતી વખતે ઊર્જાના નુકસાનને કારણે. વ્યવહારિક ઉપયોગ માટે, અનડેમ્પ્ડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન્સ મેળવવું મહત્વપૂર્ણ છે, અને આ માટે અનડેમ્પ્ડ ઓસિલેશન જનરેટરમાંથી ઊર્જાના નુકસાનની ભરપાઈ કરવા માટે ઓસીલેટરી સર્કિટને વીજળી સાથે ફરી ભરવું જરૂરી છે, જે સ્વ-ઓસીલેટીંગ સિસ્ટમનું ઉદાહરણ છે.

ટિકિટ 29 પ્રશ્ન 1

એન્ટિપાર્ટિકલ - કોઈ અન્યનો જોડિયા કણો પ્રાથમિક કણ, સમાન કર્યા સમૂહઅને તે જ સ્પિન, અન્ય તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા લાક્ષણિકતાઓના ચિહ્નોમાં તેનાથી અલગ છે (ચાર્જ જેમ કે ઇલેક્ટ્રિકઅને રંગચાર્જીસ, બેરીઓન અને લેપ્ટન ક્વોન્ટમ નંબરો).

પાર્ટિકલ-એન્ટીપાર્ટિકલ જોડીમાં "પાર્ટિકલ" કોને કહેવાની તેની વ્યાખ્યા મોટાભાગે મનસ્વી છે. જો કે, “પાર્ટિકલ” ની આપેલ પસંદગી માટે, તેનું એન્ટિપાર્ટિકલ વિશિષ્ટ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાઓમાં બેરીયોન નંબરનું સંરક્ષણ બેરીયોન ક્ષયની સાંકળમાંથી કોઈપણ બેરીયોન-એન્ટીબેરીઓન જોડીમાં "કણ" નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન-પોઝીટ્રોન જોડીમાં "કણ" તરીકે ઇલેક્ટ્રોનની પસંદગી સુધારે છે (પ્રક્રિયાઓમાં લેપ્ટોન નંબરના સંરક્ષણને કારણે નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા) ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો-એન્ટિન્યુટ્રિનોની જોડીમાં "કણ" ની સ્થિતિનું નિર્ધારણ. વિવિધ પેઢીઓના લેપ્ટોન્સ (પ્રકાર) વચ્ચેના સંક્રમણો જોવા મળ્યા નથી, તેથી લેપ્ટનની દરેક પેઢીમાં "કણ" ની વ્યાખ્યા, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, સ્વતંત્ર રીતે કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, ઇલેક્ટ્રોન સાથે સામ્યતા દ્વારા, "કણો" ને નકારાત્મક ચાર્જ કહેવામાં આવે છે લેપ્ટોન્સ, જે, લેપ્ટન નંબર સાચવતી વખતે, અનુરૂપ નક્કી કરે છે ન્યુટ્રિનોઅને એન્ટિન્યુટ્રિનો. માટે બોસોન"કણ" ની વિભાવના વ્યાખ્યા દ્વારા નિશ્ચિત કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, હાયપરચાર્જ.

પરમાણુ સાંકળ પ્રતિક્રિયા- એકલ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓનો ક્રમ, જેમાંથી દરેક એક કણને કારણે થાય છે જે ક્રમના પાછલા પગલા પર પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન તરીકે દેખાયા હતા. ન્યુક્લિયર ચેઇન રિએક્શનનું ઉદાહરણ ભારે તત્વોના ન્યુક્લિયસની ફિશન ચેઇન રિએક્શન છે, જેમાં મોટાભાગની ફિશન ઘટનાઓ અગાઉની પેઢીમાં ન્યુક્લિયસના ફિશન દ્વારા ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોન દ્વારા શરૂ કરવામાં આવે છે.

જ્ઞાનકોશીય YouTube

1 / 3

ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ. પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ. ન્યુક્લિયર ફિશન ચેઇન રિએક્શન. પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ

ન્યુક્લિયર ફોર્સ ન્યુક્લિયસમાં કણોની બંધનકર્તા ઊર્જા યુરેનિયમ ન્યુક્લીની સાંકળ પ્રતિક્રિયાનું વિભાજન

પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ

સબટાઈટલ

એનર્જી રીલીઝ મિકેનિઝમ

પદાર્થનું રૂપાંતરણ મુક્ત ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે ત્યારે જ થાય છે જો પદાર્થમાં ઊર્જાનો ભંડાર હોય. બાદમાંનો અર્થ એ છે કે પદાર્થના સૂક્ષ્મ કણો એવી સ્થિતિમાં હોય છે જેમાં સંક્રમણ અસ્તિત્વમાં હોય તેવી અન્ય સંભવિત સ્થિતિ કરતાં વધુ વિશ્રામ ઊર્જા હોય છે. સ્વયંસ્ફુરિત સંક્રમણ હંમેશા ઊર્જા અવરોધ દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે, જેને દૂર કરવા માટે માઇક્રોપાર્ટિકલને બહારથી ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા પ્રાપ્ત કરવી આવશ્યક છે - ઉત્તેજના ઊર્જા. એક્ઝોએનર્જેટિક પ્રતિક્રિયા એ હકીકતમાં સમાવિષ્ટ છે કે ઉત્તેજના પછીના પરિવર્તનમાં, પ્રક્રિયાને ઉત્તેજિત કરવા માટે જરૂરી કરતાં વધુ ઊર્જા છોડવામાં આવે છે. ઉર્જા અવરોધને દૂર કરવાની બે રીતો છે: કાં તો અથડાતા કણોની ગતિ ઊર્જાને કારણે, અથવા જોડાતા કણોની બંધનકર્તા ઊર્જાને કારણે.

જો આપણે ઊર્જાના પ્રકાશનના મેક્રોસ્કોપિક સ્કેલને ધ્યાનમાં રાખીએ, તો પછી તમામ અથવા શરૂઆતમાં પદાર્થના કણોના ઓછામાં ઓછા કેટલાક અપૂર્ણાંકમાં પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્તેજિત કરવા માટે જરૂરી ગતિ ઊર્જા હોવી આવશ્યક છે. આ માત્ર માધ્યમના તાપમાનને એવા મૂલ્ય સુધી વધારીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે કે જેના પર થર્મલ ગતિની ઊર્જા પ્રક્રિયાના કોર્સને મર્યાદિત કરીને ઊર્જા થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચે છે. મોલેક્યુલર ટ્રાન્સફોર્મેશનના કિસ્સામાં, એટલે કે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના કિસ્સામાં, આવો વધારો સામાન્ય રીતે સેંકડો કેલ્વિન્સનો હોય છે, પરંતુ અણુ પ્રતિક્રિયાઓના કિસ્સામાં તે અથડાતા મધ્યવર્તી કેન્દ્રના કુલોમ્બ અવરોધોની ખૂબ જ ઊંચી ઊંચાઈને કારણે ઓછામાં ઓછો 10 7 K છે. પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ ઉત્તેજના વ્યવહારમાં માત્ર હળવા ન્યુક્લીના સંશ્લેષણ દરમિયાન કરવામાં આવે છે, જેમાં કુલોમ્બ અવરોધો ન્યૂનતમ હોય છે (થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન).

કણોને જોડવાથી ઉત્તેજના માટે મોટી ગતિ ઊર્જાની જરૂર હોતી નથી, અને તેથી, તે માધ્યમના તાપમાન પર આધાર રાખતું નથી, કારણ કે તે કણોના આકર્ષક દળોમાં સહજ બિનઉપયોગી બોન્ડને કારણે થાય છે. પરંતુ પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્તેજિત કરવા માટે, કણો પોતે જ જરૂરી છે. અને જો આપણે ફરીથી પ્રતિક્રિયાની અલગ ક્રિયાનો અર્થ નથી, પરંતુ મેક્રોસ્કોપિક સ્કેલ પર ઊર્જાનું ઉત્પાદન કરીએ છીએ, તો આ ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે. બાદમાં ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રતિક્રિયાને ઉત્તેજિત કરતા કણો એક્ઝોએનર્જેટિક પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનો તરીકે ફરીથી દેખાય છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં વ્યાપક છે, જ્યાં બિનઉપયોગી બોન્ડ સાથેના કણોની ભૂમિકા મુક્ત અણુઓ અથવા રેડિકલ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે. પરમાણુ પરિવર્તન દરમિયાન સાંકળ પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ ન્યુટ્રોન દ્વારા પ્રદાન કરી શકાય છે જેમાં કુલોમ્બ અવરોધ નથી અને શોષણ પર ન્યુક્લીને ઉત્તેજિત કરે છે. પર્યાવરણમાં આવશ્યક કણોનો દેખાવ એક પછી એક પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળનું કારણ બને છે, જે પ્રતિક્રિયા વાહક કણના નુકસાનને કારણે સાંકળ તૂટી ન જાય ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે. નુકસાનના બે મુખ્ય કારણો છે: ગૌણના ઉત્સર્જન વિના કણનું શોષણ અને સાંકળ પ્રક્રિયાને ટેકો આપતા પદાર્થના જથ્થાની બહાર કણોનું પ્રસ્થાન. જો પ્રતિક્રિયાના દરેક કાર્યમાં માત્ર એક વાહક કણ દેખાય છે, તો સાંકળ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે શાખા વિનાનું. શાખા વિનાની સાંકળ પ્રતિક્રિયા મોટા પાયા પર ઊર્જા પ્રકાશન તરફ દોરી શકતી નથી.

જો પ્રતિક્રિયાના પ્રત્યેક કાર્યમાં અથવા સાંકળની કેટલીક કડીઓમાં એક કરતાં વધુ કણો દેખાય છે, તો પછી એક શાખાવાળી સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે, કારણ કે ગૌણ કણોમાંથી એક શરૂઆતની સાંકળ ચાલુ રાખે છે, જ્યારે અન્ય નવી સાંકળોને જન્મ આપે છે જે ફરીથી શાખા કરે છે. સાચું છે, પ્રક્રિયાઓ કે જે સાંકળ વિરામ તરફ દોરી જાય છે તે શાખા પ્રક્રિયા સાથે સ્પર્ધા કરે છે, અને ઉભરતી પરિસ્થિતિ બ્રાન્ચેડ સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ માટે વિશિષ્ટ મર્યાદિત અથવા જટિલ ઘટનાઓને જન્મ આપે છે. જો તૂટેલા સર્કિટની સંખ્યા નવા દેખાતા સર્કિટની સંખ્યા કરતા વધારે હોય, તો સ્વ-ટકાઉ સાંકળ પ્રતિક્રિયા(SCR) અશક્ય હોવાનું બહાર આવ્યું છે. જો તે માધ્યમમાં ચોક્કસ માત્રામાં જરૂરી કણો દાખલ કરીને કૃત્રિમ રીતે ઉત્તેજિત થાય છે, તો પછી, આ કિસ્સામાં સાંકળોની સંખ્યા માત્ર ઘટી શકે છે, જે પ્રક્રિયા શરૂ થઈ છે તે ઝડપથી નિસ્તેજ થઈ જાય છે. જો રચાયેલી નવી સાંકળોની સંખ્યા વિરામની સંખ્યા કરતાં વધી જાય, તો જ્યારે ઓછામાં ઓછું એક પ્રારંભિક કણ દેખાય છે ત્યારે સાંકળ પ્રતિક્રિયા ઝડપથી પદાર્થના સમગ્ર જથ્થામાં ફેલાય છે.

સ્વ-ટકાઉ સાંકળ પ્રતિક્રિયાના વિકાસ સાથે પદાર્થના રાજ્યોના પ્રદેશને તે પ્રદેશથી અલગ કરવામાં આવે છે જ્યાં સાંકળ પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે અશક્ય હોય છે, ગંભીર સ્થિતિ. જટિલ સ્થિતિ નવા સર્કિટની સંખ્યા અને વિરામની સંખ્યા વચ્ચે સમાનતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

નિર્ણાયક સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવી એ સંખ્યાબંધ પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ભારે ન્યુક્લિયસનું વિભાજન એક ન્યુટ્રોન દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે, અને વિખંડન અધિનિયમના પરિણામે એક કરતા વધુ ન્યુટ્રોન દેખાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, 235 U માટે એક વિખંડન અધિનિયમમાં ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સરેરાશ 2 થી 3 છે). પરિણામે, વિભાજન પ્રક્રિયા બ્રાન્ચેડ સાંકળ પ્રતિક્રિયાને જન્મ આપી શકે છે, જેના વાહકો ન્યુટ્રોન હશે. જો ન્યુટ્રોન ખોટનો દર (ફિશન વિના કેપ્ચર, પ્રતિક્રિયાના જથ્થામાંથી છટકી જાય છે, વગેરે) ન્યુટ્રોન ગુણાકારના દરને એવી રીતે વળતર આપે છે કે અસરકારક ન્યુટ્રોન ગુણાકાર ગુણાંક બરાબર એકતા સમાન હોય, તો સાંકળ પ્રતિક્રિયા આગળ વધે છે. સ્થિર મોડ. અસરકારક ગુણાકાર પરિબળ અને ઊર્જા પ્રકાશનના દર વચ્ચે નકારાત્મક પ્રતિસાદનો પરિચય નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા માટે પરવાનગી આપે છે, જેનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ ઊર્જામાં. જો ગુણાકાર પરિબળ એક કરતા વધારે હોય, તો સાંકળ પ્રતિક્રિયા ઝડપથી વિકસે છે; અનિયંત્રિત વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે

ચાલો વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈએ. જ્યારે ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ ભારે ન્યુક્લી વિભાજન થાય છે, ત્યારે નવા ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, યુરેનિયમ 92 U 235 ન્યુક્લિયસના દરેક વિભાજન સાથે, સરેરાશ 2.4 ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન થાય છે. આમાંના કેટલાક ન્યુટ્રોન ફરીથી પરમાણુ વિભાજનનું કારણ બની શકે છે. આ હિમપ્રપાત જેવી પ્રક્રિયા કહેવાય છે સાંકળ પ્રતિક્રિયા .
વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયા એવા વાતાવરણમાં થાય છે જેમાં ન્યુટ્રોન ગુણાકારની પ્રક્રિયા થાય છે. આ પર્યાવરણ કહેવાય છે કોર . ન્યુટ્રોન ગુણાકારની તીવ્રતા દર્શાવતો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભૌતિક જથ્થો છે માધ્યમમાં ન્યુટ્રોન ગુણાકાર પરિબળ k ∞ ગુણાકાર ગુણાંક એ એક પેઢીમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અને અગાઉની પેઢીમાં તેમની સંખ્યાના ગુણોત્તર સમાન છે. અનુક્રમણિકા ∞ સૂચવે છે કે આપણે અનંત પરિમાણોના આદર્શ વાતાવરણ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. એ જ રીતે k ની કિંમત ∞ નક્કી થાય છે ભૌતિક સિસ્ટમમાં ન્યુટ્રોન ગુણાકાર પરિબળ k k પરિબળ એ ચોક્કસ ઇન્સ્ટોલેશનની લાક્ષણિકતા છે.
મર્યાદિત પરિમાણના અખંડિત માધ્યમમાં, કેટલાક ન્યુટ્રોન કોરમાંથી બહાર નીકળી જશે. તેથી, ગુણાંક k એ ન્યુટ્રોન માટે કોરમાંથી છટકી ન જવાની સંભાવના P પર પણ આધાર રાખે છે. વ્યાખ્યા દ્વારા

P નું મૂલ્ય સક્રિય ઝોનની રચના, તેના કદ, આકાર અને સક્રિય ઝોનની આસપાસનો પદાર્થ ન્યુટ્રોનને કેટલી હદ સુધી પ્રતિબિંબિત કરે છે તેના પર આધાર રાખે છે.
નિર્ણાયક દળ અને નિર્ણાયક પરિમાણોની મહત્વપૂર્ણ વિભાવનાઓ ન્યુટ્રોનની કોર છોડવાની સંભાવના સાથે સંકળાયેલી છે. જટિલ કદ સક્રિય ઝોનનું કદ કે જેના પર k = 1 છે. જટિલ સમૂહ નિર્ણાયક પરિમાણોના કોરનો સમૂહ કહેવાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે નિર્ણાયકની નીચે દળ પર, સાંકળ પ્રતિક્રિયા થતી નથી, પછી ભલે > 1. તેનાથી વિપરિત, નિર્ણાયકની ઉપરના દળની નોંધપાત્ર માત્રા અનિયંત્રિત પ્રતિક્રિયા તરફ દોરી જાય છે - એક વિસ્ફોટ.
જો પ્રથમ પેઢીમાં N ન્યુટ્રોન હોય, તો nમી ​​પેઢીમાં Nk n હશે. તેથી, k = 1 પર સાંકળ પ્રતિક્રિયા સ્થિર રીતે આગળ વધે છે, k પર< 1 реакция гаснет, а при k >1 પ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા વધે છે. જ્યારે k = 1 પ્રતિક્રિયા મોડ કહેવામાં આવે છે જટિલ , k > 1 માટે - સુપરક્રિટીકલ અને k પર< 1 – સબક્રિટીકલ .
ન્યુટ્રોનની એક પેઢીનું જીવનકાળ માધ્યમના ગુણધર્મો પર ખૂબ આધાર રાખે છે અને તે 10-4 થી 10-8 સેકન્ડના ક્રમમાં હોય છે. આ સમયની નાનકડીતાને કારણે, નિયંત્રિત સાંકળ પ્રતિક્રિયા કરવા માટે, k = 1 ની સમાનતા ખૂબ જ ચોકસાઈ સાથે જાળવવી જરૂરી છે, કારણ કે, કહો કે, k = 1.01 પર સિસ્ટમ લગભગ તરત જ વિસ્ફોટ કરશે. ચાલો જોઈએ કે કયા પરિબળો k ∞ અને k ગુણાંક નક્કી કરે છે.
પ્રથમ જથ્થો કે જે k ∞ (અથવા k) નક્કી કરે છે તે એક વિભાજન ઘટનામાં ઉત્સર્જિત ન્યુટ્રોનની સરેરાશ સંખ્યા છે. સંખ્યા બળતણના પ્રકાર અને ઘટના ન્યુટ્રોનની ઊર્જા પર આધારિત છે. કોષ્ટકમાં કોષ્ટક 1 થર્મલ અને ઝડપી (E = 1 MeV) ન્યુટ્રોન બંને માટે અણુ ઊર્જાના મુખ્ય આઇસોટોપના મૂલ્યો દર્શાવે છે.

235 U આઇસોટોપ માટે ફિશન ન્યુટ્રોનનું ઊર્જા વર્ણપટ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 1. આ પ્રકારના સ્પેક્ટ્રા તમામ ફિસિલ આઇસોટોપ્સ માટે સમાન છે: ઊર્જામાં મજબૂત સ્કેટર છે, જેમાં મોટા ભાગના ન્યુટ્રોન 1-3 MeV ની રેન્જમાં ઊર્જા ધરાવે છે. વિભાજન દરમિયાન ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોન ધીમા પડે છે, ચોક્કસ અંતર પર ફેલાય છે અને વિભાજન સાથે અથવા વગર શોષાય છે. માધ્યમના ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને, ન્યુટ્રોન પાસે શોષણ પહેલા વિવિધ ઊર્જામાં ધીમું થવાનો સમય હોય છે. સારા મધ્યસ્થીની હાજરીમાં, મોટાભાગના ન્યુટ્રોન પાસે 0.025 eV ના ક્રમની થર્મલ એનર્જી ધીમી થવાનો સમય હોય છે. આ કિસ્સામાં સાંકળ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે ધીમું, અથવા, સમાન શું છે, થર્મલ. વિશિષ્ટ મધ્યસ્થીની ગેરહાજરીમાં, ન્યુટ્રોન પાસે માત્ર 0.1-0.4 MeV ની ઊર્જા ધીમી થવાનો સમય હોય છે, કારણ કે તમામ વિખંડિત આઇસોટોપ્સ ભારે હોય છે અને તેથી તે નબળી રીતે ધીમું થાય છે. અનુરૂપ સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ કહેવામાં આવે છે ઝડપી(અમે ભારપૂર્વક કહીએ છીએ કે ઉપકલા "ઝડપી" અને "ધીમી" ન્યુટ્રોનની ગતિ દર્શાવે છે, પ્રતિક્રિયાની ગતિને નહીં). સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ કે જેમાં ન્યુટ્રોનને દસથી લઈને એક કીવી સુધીની ઊર્જામાં ધીમું કરવામાં આવે છે તેને કહેવામાં આવે છે. મધ્યવર્તી .
જ્યારે ન્યુટ્રોન ભારે ન્યુક્લિયસ સાથે અથડાય છે, ત્યારે ન્યુટ્રોન (n, γ) નું રેડિયેટિવ કેપ્ચર હંમેશા શક્ય છે. આ પ્રક્રિયા ભાગાકાર સાથે સ્પર્ધા કરશે અને ત્યાંથી ગુણાકારનો દર ઘટાડશે. તે આનાથી અનુસરે છે કે બીજા ભૌતિક જથ્થા કે જે ગુણાંક k ∞ , k ને અસર કરે છે તે વિભાજનની સંભાવના છે જ્યારે ન્યુટ્રોનને ફિસિલ આઇસોટોપના ન્યુક્લિયસ દ્વારા પકડવામાં આવે છે. મોનોએનર્જેટિક ન્યુટ્રોન માટેની આ સંભાવના દેખીતી રીતે સમાન છે

જ્યાં nf, nγ અનુક્રમે ફિશન અને રેડિયેશન કેપ્ચર ક્રોસ સેક્શન છે. વિખંડન ઘટના દીઠ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અને રેડિયેટિવ કેપ્ચરની સંભાવના બંનેને એકસાથે ધ્યાનમાં લેવા માટે, એક ગુણાંક η રજૂ કરવામાં આવે છે, જે ફિસિલ ન્યુક્લિયસ દ્વારા ન્યુટ્રોન કેપ્ચર દીઠ ગૌણ ન્યુટ્રોનની સરેરાશ સંખ્યા જેટલી હોય છે.

η નું મૂલ્ય ઇંધણના પ્રકાર અને ન્યુટ્રોન ઊર્જા પર આધારિત છે. થર્મલ અને ઝડપી ન્યુટ્રોન માટેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ આઇસોટોપ્સ માટે η ની કિંમતો સમાન કોષ્ટકમાં આપવામાં આવી છે. 1. η નું મૂલ્ય એ ઇંધણના મધ્યવર્તી કેન્દ્રની સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયા ત્યારે જ થઈ શકે છે જ્યારે η > 1. ηનું મૂલ્ય જેટલું ઊંચું હોય, બળતણની ગુણવત્તા જેટલી ઊંચી હોય.

કોષ્ટક 1. ફિસિલ આઇસોટોપ્સ માટે ν, η ના મૂલ્યો

પરમાણુ બળતણની ગુણવત્તા તેની ઉપલબ્ધતા અને ગુણાંક η દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. માત્ર ત્રણ આઇસોટોપ પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે જે તેના ઉત્પાદન માટે પરમાણુ બળતણ અથવા કાચી સામગ્રી તરીકે સેવા આપી શકે છે. આ થોરિયમ 232th ના આઇસોટોપ અને યુરેનિયમ 238 U અને 235 U ના આઇસોટોપ છે. આમાંથી, પ્રથમ બે સાંકળ પ્રતિક્રિયા આપતા નથી, પરંતુ આઇસોટોપ્સમાં પ્રક્રિયા કરી શકાય છે જેના પર પ્રતિક્રિયા થાય છે. 235 U આઇસોટોપ પોતે સાંકળ પ્રતિક્રિયા આપે છે. પૃથ્વીના પોપડામાં યુરેનિયમ કરતાં અનેક ગણું વધુ થોરિયમ છે. પ્રાકૃતિક થોરિયમમાં વ્યવહારીક રીતે માત્ર એક જ આઇસોટોપ હોય છે, 232 મી. કુદરતી યુરેનિયમમાં મુખ્યત્વે 238 U આઇસોટોપ અને 235 U આઇસોટોપના માત્ર 0.7%નો સમાવેશ થાય છે.
વ્યવહારમાં, યુરેનિયમ આઇસોટોપ્સના કુદરતી મિશ્રણ પર સાંકળની પ્રતિક્રિયાની શક્યતાનો પ્રશ્ન, જેમાં 235 યુ ન્યુક્લિયસ દીઠ 140 238 યુ ન્યુક્લી હોય છે, ચાલો આપણે બતાવીએ કે કુદરતી મિશ્રણ પર ધીમી પ્રતિક્રિયા શક્ય છે , પરંતુ ઝડપી એક નથી. પ્રાકૃતિક મિશ્રણમાં સાંકળની પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લેવા માટે, વ્યાખ્યા દ્વારા 235 યુ આઇસોટોપના એક ન્યુક્લિયસ દીઠ સરેરાશ ન્યુટ્રોન શોષણ ક્રોસ સેક્શન - નવી માત્રા રજૂ કરવી અનુકૂળ છે

થર્મલ ન્યુટ્રોન માટે = 2.47, = 580 કોઠાર, = 112 કોઠાર, = 2.8 કોઠાર (નોંધો કે છેલ્લો ક્રોસ વિભાગ કેટલો નાનો છે). આ આંકડાઓને (5) માં બદલીને, આપણે કુદરતી મિશ્રણમાં ધીમા ન્યુટ્રોન માટે મેળવીએ છીએ

આનો અર્થ એ છે કે કુદરતી મિશ્રણમાં શોષાયેલા 100 થર્મલ ન્યુટ્રોન 132 નવા ન્યુટ્રોન બનાવશે. તે આના પરથી સીધું જ અનુસરે છે કે કુદરતી યુરેનિયમ પર ધીમા ન્યુટ્રોન સાથેની સાંકળ પ્રતિક્રિયા સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, કારણ કે વાસ્તવમાં સાંકળ પ્રતિક્રિયાને અમલમાં મૂકવા માટે, તમારે ઓછા નુકસાન સાથે ન્યુટ્રોનને ધીમું કરવામાં સક્ષમ બનવાની જરૂર છે.
ઝડપી ન્યુટ્રોન માટે ν = 2.65, 2 કોઠાર, 0.1 કોઠાર. જો આપણે ફક્ત 235 U આઇસોટોપ પર વિભાજનને ધ્યાનમાં લઈએ, તો આપણે મેળવીએ છીએ

પરંતુ આપણે એ પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે 1 MeV કરતાં વધુ ઉર્જાવાળા ઝડપી ન્યુટ્રોન, નોંધપાત્ર સાપેક્ષ તીવ્રતા સાથે, 238 U આઇસોટોપના મધ્યવર્તી કેન્દ્રને વિભાજિત કરી શકે છે, જે કુદરતી મિશ્રણમાં ખૂબ વિપુલ પ્રમાણમાં છે. 238 U દ્વારા વિભાજન માટે, ગુણાંક આશરે 2.5 છે. વિભાજન સ્પેક્ટ્રમમાં, લગભગ 60% ન્યુટ્રોન 238 U દ્વારા 1.4 MeV ફિશનની અસરકારક થ્રેશોલ્ડથી ઉપર ઊર્જા ધરાવે છે. પરંતુ આ 60%માંથી, 5 માંથી માત્ર એક ન્યુટ્રોન થ્રેશોલ્ડની નીચેની ઊર્જાને ધીમું કર્યા વિના વિઘટનનું સંચાલન કરે છે. સ્થિતિસ્થાપક અને ખાસ કરીને સ્થિતિસ્થાપક સ્કેટરિંગ. અહીંથી, ગુણાંક 238 (ઝડપી) માટે આપણે અંદાજ મેળવીએ છીએ

આમ, કુદરતી મિશ્રણમાં સાંકળ પ્રતિક્રિયા (235 U + 238 U) ઝડપી ન્યુટ્રોન સાથે થઈ શકતી નથી. તે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે શુદ્ધ ધાતુ યુરેનિયમ માટે ગુણાકાર પરિબળ 5.56% ના સંવર્ધન સાથે એકતાના મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે. વ્યવહારમાં, તે તારણ આપે છે કે ઝડપી ન્યુટ્રોન સાથેની પ્રતિક્રિયા ફક્ત 235 U આઇસોટોપના ઓછામાં ઓછા 15% ધરાવતા સમૃદ્ધ મિશ્રણમાં જ જાળવી શકાય છે.
યુરેનિયમ આઇસોટોપના કુદરતી મિશ્રણને 235 યુ આઇસોટોપથી સમૃદ્ધ બનાવી શકાય છે કારણ કે બંને આઇસોટોપના રાસાયણિક ગુણધર્મો લગભગ સમાન છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ, પ્રસરણ, વગેરેના દરોમાં નાના તફાવતોનો લાભ લેવો જરૂરી છે, જે આઇસોટોપ્સના સમૂહમાં તફાવતને કારણે ઉદ્ભવે છે. 235 U સાથે સાંકળ પ્રતિક્રિયા લગભગ હંમેશા 238 U ની ઉચ્ચ સામગ્રીવાળા વાતાવરણમાં કરવામાં આવે છે. આઇસોટોપ્સનું કુદરતી મિશ્રણ વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાય છે, જેના માટે થર્મલ ન્યુટ્રોન પ્રદેશમાં η = 1.32, કારણ કે 238 U પણ ઉપયોગી છે. 238 U આઇસોટોપ 1 MeV થી વધુ ઉર્જા સાથે ન્યુટ્રોન દ્વારા વિક્ષેપિત છે. આ વિભાજન ન્યુટ્રોનના નાના વધારાના ગુણાકારમાં પરિણમે છે.
ચાલો થર્મલ અને ઝડપી ન્યુટ્રોન સાથે વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓની તુલના કરીએ.
થર્મલ ન્યુટ્રોન માટે, કેપ્ચર ક્રોસ સેક્શન મોટા હોય છે અને જ્યારે એક ન્યુક્લિયસમાંથી બીજા ન્યુક્લિયસમાં પસાર થાય છે ત્યારે મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે. કેટલાક તત્વોના ન્યુક્લી પર (ઉદાહરણ તરીકે, કેડમિયમ), આ ક્રોસ સેક્શન 235 U પરના ક્રોસ સેક્શન કરતા સેંકડો અથવા વધુ ગણા વધારે છે. તેથી, ચોક્કસ અશુદ્ધિઓના સંબંધમાં થર્મલ ન્યુટ્રોન ઇન્સ્ટોલેશનના કોર પર ઉચ્ચ શુદ્ધતાની જરૂરિયાતો લાદવામાં આવે છે.
ઝડપી ન્યુટ્રોન માટે, બધા કેપ્ચર ક્રોસ વિભાગો નાના હોય છે અને એકબીજાથી એટલા અલગ નથી, તેથી સામગ્રીની ઉચ્ચ શુદ્ધતાની સમસ્યા ઊભી થતી નથી. ઝડપી પ્રતિક્રિયાઓનો બીજો ફાયદો એ ઉચ્ચ પ્રજનન દર છે.
થર્મલ પ્રતિક્રિયાઓની એક મહત્વની વિશિષ્ટ મિલકત એ છે કે કોરમાં બળતણ વધુ પાતળું હોય છે, એટલે કે, પ્રતિ બળતણ કોર ત્યાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ન્યુક્લી હોય છે જે ઝડપી પ્રતિક્રિયા કરતાં વિભાજનમાં ભાગ લેતા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, કુદરતી યુરેનિયમ પર થર્મલ પ્રતિક્રિયામાં, 235 U ઇંધણ કોર દીઠ 238 U કાચા માલના 140 ન્યુક્લી હોય છે, અને ઝડપી પ્રતિક્રિયામાં, 235 U ન્યુક્લિયસ દીઠ 5 થી છ 238 U ન્યુક્લિયસથી વધુ ન હોઈ શકે થર્મલ પ્રતિક્રિયામાં બળતણનું મંદન એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે થર્મલ પ્રતિક્રિયામાં એક અને સમાન ઉર્જા ઝડપી પ્રતિક્રિયા કરતા દ્રવ્યના મોટા જથ્થામાં મુક્ત થાય છે. આમ, થર્મલ પ્રતિક્રિયાના સક્રિય ઝોનમાંથી ગરમી દૂર કરવી સરળ છે, જે આ પ્રતિક્રિયાને ઝડપી કરતાં વધુ તીવ્રતા સાથે હાથ ધરવા દે છે.
ઝડપી પ્રતિક્રિયા માટે ન્યુટ્રોનની એક પેઢીનું આયુષ્ય એ થર્મલ એક કરતા ઘણા ઓછા મેગ્નિટ્યુડનું છે. તેથી, મુખ્ય ભાગમાં ભૌતિક સ્થિતિમાં ફેરફાર થયા પછી ખૂબ જ ટૂંકા સમયમાં ઝડપી પ્રતિક્રિયાનો દર નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે. રિએક્ટરના સામાન્ય ઓપરેશન દરમિયાન, આ અસર નજીવી હોય છે, કારણ કે આ કિસ્સામાં ઓપરેટિંગ મોડ પ્રોમ્પ્ટ ન્યુટ્રોનને બદલે વિલંબના જીવનકાળ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
માત્ર એક પ્રકારના ફિસિલ આઇસોટોપ્સ ધરાવતા સજાતીય માધ્યમમાં, ગુણાકાર પરિબળ η ની બરાબર હશે. જો કે, વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, ફિસિલ ન્યુક્લી ઉપરાંત, હંમેશા અન્ય, બિન-વિચ્છેદનીય હોય છે. આ બાહ્ય ન્યુક્લી ન્યુટ્રોનને પકડશે અને ત્યાંથી ગુણાકાર પરિબળને અસર કરશે. તે અનુસરે છે કે ગુણાંક k ∞ , k ને નિર્ધારિત કરતી ત્રીજી માત્રા એ સંભાવના છે કે ન્યુટ્રોન બિન-વિચ્છેદક મધ્યવર્તી કેન્દ્રોમાંથી એક દ્વારા પકડવામાં આવશે નહીં. વાસ્તવિક સ્થાપનોમાં, "વિદેશી" કેપ્ચર મધ્યસ્થ કોરો પર, વિવિધ માળખાકીય તત્વોના કોરો પર, તેમજ વિભાજન ઉત્પાદનો અને કેપ્ચર ઉત્પાદનોના કોરો પર થાય છે.
ધીમા ન્યુટ્રોન સાથે સાંકળ પ્રતિક્રિયા કરવા માટે, ખાસ પદાર્થો કોર - મોડરેટરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, જે ફિશન ન્યુટ્રોનને થર્મલ રાશિઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે. વ્યવહારમાં, ધીમી ન્યુટ્રોન સાંકળ પ્રતિક્રિયા કુદરતી અથવા સહેજ સમૃદ્ધ યુરેનિયમ પર 235 U આઇસોટોપ સાથે કરવામાં આવે છે. કોરમાં 238 U આઇસોટોપની મોટી માત્રાની હાજરી મધ્યસ્થતા પ્રક્રિયાને જટિલ બનાવે છે અને મધ્યસ્થીની ગુણવત્તા પર ઉચ્ચ માંગણીઓ કરવી જરૂરી બનાવે છે. મધ્યસ્થ સાથેના કોરમાં ન્યુટ્રોનની એક પેઢીના જીવનને લગભગ બે તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે: મધ્યસ્થતાથી થર્મલ ઊર્જા અને પ્રસરણ. શોષણ પહેલાં થર્મલ દર. મોટાભાગના ન્યુટ્રોનને શોષણ વિના ધીમું થવાનો સમય મળે તે માટે, આ સ્થિતિ પૂરી કરવી આવશ્યક છે.

જ્યાં σ નિયંત્રણ, σ કેપ્ચર એ અનુક્રમે સ્થિતિસ્થાપક સ્કેટરિંગ અને કેપ્ચર માટે ઉર્જા-સરેરાશ ક્રોસ સેક્શન છે અને n એ થર્મલ ઉર્જા પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી મધ્યસ્થ ન્યુક્લી સાથે ન્યુટ્રોન અથડામણની સંખ્યા છે. મધ્યસ્થીની સંખ્યા વધવા સાથે n સંખ્યા ઝડપથી વધે છે. યુરેનિયમ 238 U માટે, સંખ્યા n કેટલાંક હજારના ક્રમની છે. અને આ આઇસોટોપ માટે σ નિયંત્રણ /σ કેપ્ચરનો ગુણોત્તર, ઝડપી ન્યુટ્રોનના પ્રમાણમાં અનુકૂળ ઉર્જા ક્ષેત્રમાં પણ, 50 થી વધુ નથી. 1 keV થી 1 eV સુધીના કહેવાતા રેઝોનન્સ ક્ષેત્ર ન્યુટ્રોન કેપ્ચરના સંબંધમાં ખાસ કરીને "ખતરનાક" છે. . આ પ્રદેશમાં, 238 U ન્યુક્લી સાથે ન્યુટ્રોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટેના કુલ ક્રોસ વિભાગમાં મોટી સંખ્યામાં તીવ્ર પડઘો છે (ફિગ. 2). ઓછી ઉર્જા પર, રેડિયેશનની પહોળાઈ ન્યુટ્રોન પહોળાઈ કરતાં વધી જાય છે. તેથી, રેઝોનન્સ પ્રદેશમાં, રેશિયો σ નિયંત્રણ /σ કેપ્ચર એકતા કરતા પણ ઓછો થઈ જાય છે. આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે ન્યુટ્રોન એક રેઝોનન્સના ક્ષેત્રમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે તે લગભગ સો ટકા સંભાવના સાથે શોષાય છે. અને યુરેનિયમ જેવા ભારે ન્યુક્લિયસ પર મંદી "નાના પગલા" માં થાય છે, પછી જ્યારે રેઝોનન્ટ પ્રદેશમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ધીમો પડી રહેલો ન્યુટ્રોન ચોક્કસપણે પ્રતિધ્વનિમાંના એકમાં "ટક્કર" કરશે અને શોષાઈ જશે. તે અનુસરે છે કે વિદેશી અશુદ્ધિઓ વિના કુદરતી યુરેનિયમ પર સાંકળ પ્રતિક્રિયા કરી શકાતી નથી: ઝડપી ન્યુટ્રોન પર પ્રતિક્રિયા નાના ગુણાંક η ને કારણે થતી નથી, અને રેઝોનન્ટ ન્યુટ્રોન કેપ્ચરને ટાળવા માટે, ખૂબ જ હળવા ન્યુક્લિયસની રચના કરી શકાતી નથી તેમને ધીમું કરવા માટે ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, જેમાં મંદી "મોટા પગલા" માં થાય છે, જે પ્રતિધ્વનિ ઊર્જા પ્રદેશ દ્વારા સફળતાપૂર્વક "સ્લિપિંગ" થવાની સંભાવનાને ઝડપથી વધારી દે છે. શ્રેષ્ઠ મધ્યસ્થ તત્વો હાઇડ્રોજન, ડ્યુટેરિયમ, બેરિલિયમ અને કાર્બન છે. તેથી, વ્યવહારમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મધ્યસ્થીઓ મુખ્યત્વે ભારે પાણી, બેરિલિયમ, બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ, ગ્રેફાઇટ, તેમજ સામાન્ય પાણીમાં નીચે આવે છે, જે ભારે પાણી કરતાં વધુ ખરાબ ન્યુટ્રોનને ધીમું કરે છે, પરંતુ તેમને ઘણી મોટી માત્રામાં શોષી લે છે. રીટાર્ડરને સારી રીતે સાફ કરવું આવશ્યક છે. નોંધ કરો કે ધીમી પ્રતિક્રિયા કરવા માટે, 238 U ન્યુક્લી સાથે ન્યુટ્રોનની રેઝોનન્ટ અથડામણને રોકવા માટે મધ્યસ્થ યુરેનિયમ કરતા દસ અથવા તો સેંકડો ગણો વધુ હોવો જોઈએ.

સક્રિય માધ્યમના મધ્યસ્થ ગુણધર્મોને અંદાજે ત્રણ જથ્થા દ્વારા વર્ણવી શકાય છે: મધ્યસ્થતા દરમિયાન મધ્યસ્થ દ્વારા ન્યુટ્રોન અવગણવાની સંભાવના, 238 યુ ન્યુક્લી દ્વારા રેઝોનન્ટ કેપ્ચર ટાળવાની સંભાવના અને થર્મલ ન્યુટ્રોનનું શોષણ થવાની સંભાવના f મધ્યસ્થી કરતાં બળતણ ન્યુક્લિયસ દ્વારા. મૂલ્ય f સામાન્ય રીતે થર્મલ ઉપયોગ ગુણાંક કહેવાય છે. આ જથ્થાઓની ચોક્કસ ગણતરી મુશ્કેલ છે. સામાન્ય રીતે, અંદાજિત અર્ધ-પ્રાયોગિક સૂત્રોનો ઉપયોગ તેમની ગણતરી કરવા માટે થાય છે.

p અને f ની કિંમતો માત્ર મધ્યસ્થીની સંબંધિત રકમ પર જ નહીં, પણ કોરમાં તેના પ્લેસમેન્ટની ભૂમિતિ પર પણ આધારિત છે. સક્રિય ઝોન, જેમાં યુરેનિયમ અને મોડરેટરના એકરૂપ મિશ્રણનો સમાવેશ થાય છે, તેને સજાતીય કહેવામાં આવે છે, અને યુરેનિયમ અને મધ્યસ્થીના તેમના વૈકલ્પિક બ્લોક્સની સિસ્ટમને વિજાતીય (ફિગ. 4) કહેવામાં આવે છે. ગુણાત્મક રીતે વિજાતીય સિસ્ટમ એ હકીકત દ્વારા અલગ પડે છે કે તેમાં યુરેનિયમમાં બનેલો ઝડપી ન્યુટ્રોન પ્રતિધ્વનિ ઊર્જા સુધી પહોંચ્યા વિના મધ્યસ્થમાં જવાનું સંચાલન કરે છે. શુદ્ધ મધ્યસ્થમાં વધુ મંદી જોવા મળે છે. આ રેઝોનન્ટ કેપ્ચર ટાળવાની સંભાવના p ને વધારે છે

p het > p હોમો.

બીજી બાજુ, તેનાથી વિપરિત, મધ્યસ્થમાં થર્મલ બન્યા પછી, ન્યુટ્રોન, સાંકળ પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેવા માટે, શુદ્ધ મધ્યસ્થમાં શોષાયા વિના, તેની સીમામાં પ્રસરવું જોઈએ. તેથી, વિજાતીય વાતાવરણમાં થર્મલ યુટિલાઇઝેશન ફેક્ટર f એક સમાન વાતાવરણ કરતાં ઓછું છે:

f મેળવો< f гом.

થર્મલ રિએક્ટરના ગુણાકાર પરિબળ k ∞નો અંદાજ કાઢવા માટે, અંદાજિત ચાર પરિબળ સૂત્ર

અમે પહેલા ત્રણ પરિબળોને પહેલાથી જ ધ્યાનમાં લીધા છે. જથ્થો ε કહેવાય છે ઝડપી ન્યુટ્રોન ગુણાકાર પરિબળ . આ ગુણાંકને ધ્યાનમાં લેવા માટે રજૂ કરવામાં આવ્યો છે કે કેટલાક ઝડપી ન્યુટ્રોન ધીમું થવાનો સમય વિના વિભાજન કરી શકે છે. તેના અર્થમાં, ગુણાંક ε હંમેશા એક કરતાં વધી જાય છે. પરંતુ આ અધિક સામાન્ય રીતે નાનું હોય છે. થર્મલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે લાક્ષણિક મૂલ્ય ε = 1.03 છે. ઝડપી પ્રતિક્રિયાઓ માટે, ચાર પરિબળોનું સૂત્ર લાગુ પડતું નથી, કારણ કે દરેક ગુણાંક ઊર્જા પર આધાર રાખે છે અને ઝડપી પ્રતિક્રિયાઓમાં ફેલાયેલી ઊર્જા ખૂબ મોટી હોય છે.
કારણ કે η નું મૂલ્ય ઇંધણના પ્રકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને ધીમી પ્રતિક્રિયાઓ માટે ε નું મૂલ્ય લગભગ એકતાથી અલગ નથી, ચોક્કસ સક્રિય માધ્યમની ગુણવત્તા ઉત્પાદન pf દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આમ, સજાતીય માધ્યમ પર વિજાતીય માધ્યમનો ફાયદો એ હકીકતમાં જથ્થાત્મક રીતે પ્રગટ થાય છે કે, ઉદાહરણ તરીકે, એવી સિસ્ટમમાં કે જેમાં કુદરતી યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસ દીઠ 215 ગ્રેફાઇટ ન્યુક્લી હોય છે, ઉત્પાદન pf વિજાતીય માધ્યમ માટે 0.823 ની બરાબર છે અને સજાતીય માટે 0.595. અને કુદરતી મિશ્રણ η = 1.34 માટે, આપણે વિજાતીય માધ્યમ k ∞ > 1 માટે અને સજાતીય માધ્યમ k ∞ માટે મેળવીએ છીએ.< 1.
સ્થિર સાંકળ પ્રતિક્રિયાના વ્યવહારિક અમલીકરણ માટે, વ્યક્તિએ આ પ્રતિક્રિયાને નિયંત્રિત કરવામાં સમર્થ હોવા જોઈએ. વિભાજન દરમિયાન વિલંબિત ન્યુટ્રોનના ઉત્સર્જનને કારણે આ નિયંત્રણ મોટા પ્રમાણમાં સરળ બને છે. મોટા ભાગના ન્યુટ્રોન ન્યુક્લિયસમાંથી લગભગ તરત જ છટકી જાય છે (એટલે ​​​​કે, એવા સમયમાં કે જે મૂળમાં ન્યુટ્રોનની પેઢીના જીવનકાળ કરતાં ઘણા ઓછા તીવ્રતાના ઓર્ડર હોય છે), પરંતુ ન્યુટ્રોનના ટકાનો દસમો ભાગ વિલંબિત થાય છે અને છટકી જાય છે. ફ્રેગમેન્ટ ન્યુક્લિયસ એકદમ મોટા સમયગાળા પછી - અપૂર્ણાંક સેકંડથી લઈને ઘણી અને દસ સેકંડ સુધી. વિલંબિત ન્યુટ્રોનની અસર નીચે પ્રમાણે ગુણાત્મક રીતે સમજાવી શકાય છે. ગુણાકાર પરિબળને સબક્રિટિકલ વેલ્યુથી આવા સુપરક્રિટિકલ વેલ્યુ સુધી તરત જ વધવા દો કે કે< 1 при отсутствии запаздывающих нейтронов. Тогда, очевидно, цепная реакция начнется не сразу, а лишь после вылета запаздывающих нейтронов. Тем самым процесс течения реакции будет регулируемым, если время срабатывания регулирующих устройств будет меньше сравнительно большого времени задержки запаздывающих нейтронов, а не очень малого времени развития цепной реакции. Доля запаздывающих нейтронов в ядерных горючих колеблется от 0.2 до 0.7%. Среднее время жизни запаздывающих нейтронов составляет приблизительно 10 с. При небольшой степени надкритичности скорость нарастания интенсивности цепной реакции определяется только запаздывающими нейтронами.
સાંકળ પ્રતિક્રિયામાં ભાગ ન લેતા ન્યુક્લિયસ દ્વારા ન્યુટ્રોનને પકડવાથી પ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા ઓછી થાય છે, પરંતુ નવા ફિસિલ આઇસોટોપ્સની રચનાના સંબંધમાં તે ફાયદાકારક બની શકે છે. આમ, જ્યારે યુરેનિયમ 238 U અને થોરિયમ 232 Th ના આઇસોટોપમાંથી ન્યુટ્રોન શોષાય છે, ત્યારે પ્લુટોનિયમ 239 Pu અને યુરેનિયમ 233 U ના આઇસોટોપ બને છે (બે ક્રમિક β-decays દ્વારા), જે પરમાણુ બળતણ છે:

આ બે પ્રતિક્રિયાઓ વાસ્તવિક શક્યતા ખોલે છે પરમાણુ બળતણનું પ્રજનન સાંકળ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન. આદર્શ કિસ્સામાં, એટલે કે, ન્યુટ્રોનના બિનજરૂરી નુકસાનની ગેરહાજરીમાં, બળતણ ન્યુક્લિયસ દ્વારા ન્યુટ્રોનના શોષણના પ્રત્યેક કાર્ય માટે પ્રજનન માટે સરેરાશ 1 ન્યુટ્રોનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

પરમાણુ (અણુ) રિએક્ટર

રિએક્ટર એ એક ઉપકરણ છે જેમાં નિયંત્રિત વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયા જાળવવામાં આવે છે. જ્યારે રિએક્ટર ચાલે છે, ત્યારે વિચ્છેદન પ્રતિક્રિયાના એક્ઝોથર્મિક પ્રકૃતિને કારણે ગરમી છોડવામાં આવે છે. રિએક્ટરની મુખ્ય લાક્ષણિકતા તેની શક્તિ છે - એકમ સમય દીઠ પ્રકાશિત થર્મલ ઊર્જાની માત્રા. રિએક્ટર પાવર મેગાવોટ (10 6 W) માં માપવામાં આવે છે. 1 મેગાવોટની શક્તિ સાંકળ પ્રતિક્રિયાને અનુરૂપ છે જેમાં પ્રતિ સેકન્ડમાં 3·1016 ફિશન ઘટનાઓ થાય છે. ત્યાં મોટી સંખ્યામાં વિવિધ પ્રકારના રિએક્ટર છે. થર્મલ રિએક્ટરની લાક્ષણિક યોજનાઓમાંની એક ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 5.
રિએક્ટરનો મુખ્ય ભાગ સક્રિય ઝોન છે જેમાં પ્રતિક્રિયા થાય છે અને તેના દ્વારા ઊર્જા મુક્ત થાય છે. થર્મલ અને મધ્યવર્તી ન્યુટ્રોન રિએક્ટરમાં, કોરમાં બળતણનો સમાવેશ થાય છે, જે સામાન્ય રીતે બિન-વિખંડિત આઇસોટોપ (સામાન્ય રીતે 238 U) અને મધ્યસ્થ સાથે મિશ્રિત હોય છે. ઝડપી ન્યુટ્રોન રિએક્ટરના મૂળમાં કોઈ મધ્યસ્થ નથી.
કેટલાક ઝડપી ન્યુટ્રોન રિએક્ટરમાં કોર વોલ્યુમ લિટરના દસમા ભાગથી લઈને મોટા થર્મલ રિએક્ટરમાં દસ ક્યુબિક મીટર સુધી બદલાય છે. ન્યુટ્રોન લિકેજ ઘટાડવા માટે, કોરને ગોળાકાર અથવા લગભગ ગોળાકાર આકાર આપવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, આશરે વ્યાસ સમાન ઊંચાઈ સાથેનો સિલિન્ડર અથવા ક્યુબ).
બળતણ અને મધ્યસ્થીના સંબંધિત સ્થાનના આધારે, સજાતીય અને વિજાતીય રિએક્ટરને અલગ પાડવામાં આવે છે. સજાતીય સક્રિય ઝોનનું ઉદાહરણ સામાન્ય અથવા ભારે પાણીમાં યુરેનાઇલ સલ્ફેટ મીઠું અને U 2 SO 4 નું દ્રાવણ છે. વિજાતીય રિએક્ટર વધુ સામાન્ય છે. વિજાતીય રિએક્ટર્સમાં, કોરમાં મધ્યસ્થ હોય છે જેમાં ઇંધણ ધરાવતી કેસેટ મૂકવામાં આવે છે. આ કેસેટોમાં ઉર્જા છોડવામાં આવતી હોવાથી, તેમને કહેવામાં આવે છે બળતણ તત્વો અથવા ટૂંકમાં બળતણ સળિયા. રિફ્લેક્ટર સાથેનો સક્રિય ઝોન ઘણીવાર સ્ટીલ કેસીંગમાં બંધ હોય છે.

• પરમાણુ રિએક્ટર નિયંત્રણમાં વિલંબિત ન્યુટ્રોનની ભૂમિકા

સાંકળ પ્રતિક્રિયા એ સ્વ-ટકાઉ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા છે જેમાં શરૂઆતમાં દેખાતા ઉત્પાદનો નવા ઉત્પાદનોની રચનામાં ભાગ લે છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ઊંચી ઝડપે થાય છે અને ઘણીવાર વિસ્ફોટનું પાત્ર હોય છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે: ઉત્પત્તિ (પ્રારંભ), વિકાસ અને સાંકળ સમાપ્તિ.

ચોખા. 9.13. પ્રતિક્રિયાની ઉર્જા પ્રોફાઇલ (સંભાવિત ઊર્જા વિરુદ્ધ પ્રતિક્રિયા સંકલનનો પ્લોટ) લઘુત્તમ દર્શાવે છે જે પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી રચનાને અનુરૂપ છે.

દીક્ષાનો તબક્કો. આ તબક્કે, મધ્યવર્તી (મધ્યવર્તી ઉત્પાદનો) ની રચના થાય છે. મધ્યવર્તી અણુઓ, આયનો અથવા તટસ્થ અણુઓ હોઈ શકે છે. પ્રકાશ, પરમાણુ કિરણોત્સર્ગ, થર્મલ (થર્મલ) ઉર્જા, આયન અથવા ઉત્પ્રેરક દ્વારા પ્રારંભ કરી શકાય છે.

વિકાસનો તબક્કો. આ તબક્કે, મધ્યવર્તી નવા મધ્યવર્તી અને અંતિમ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે મૂળ રિએક્ટન્ટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓમાં વિકાસનો તબક્કો ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય છે, જે મોટી સંખ્યામાં અંતિમ અને મધ્યવર્તી ઉત્પાદનોની રચના તરફ દોરી જાય છે.

સર્કિટ બ્રેક સ્ટેજ. આ તબક્કે, મધ્યવર્તી ઉત્પાદનોનો અંતિમ વપરાશ અથવા તેમનો વિનાશ થાય છે. પરિણામે, પ્રતિક્રિયા બંધ થાય છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયા સ્વયંભૂ અથવા ખાસ પદાર્થોના પ્રભાવ હેઠળ તૂટી શકે છે - અવરોધકો.

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ રસાયણશાસ્ત્રની ઘણી શાખાઓમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, ખાસ કરીને ફોટોકેમિસ્ટ્રી, કમ્બશન કેમિસ્ટ્રી, ન્યુક્લિયર ફિશન અને ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન રિએક્શનમાં (જુઓ પ્રકરણ 1), અને ઓર્ગેનિક કેમિસ્ટ્રી (જુઓ પ્રકરણ 17-20).

ફોટોકેમિસ્ટ્રી

રસાયણશાસ્ત્રની આ શાખા પદાર્થ પર પ્રકાશની અસર સાથે સંકળાયેલી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને આવરી લે છે. ફોટોકેમિકલ પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ પ્રકાશસંશ્લેષણ છે.

ઘણી સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ પ્રકાશ દ્વારા શરૂ થાય છે. આ કિસ્સામાં પ્રારંભિક કણ એ ફોટોન છે, જે ઊર્જા ધરાવે છે (વિભાગ 1.2 જુઓ). એક ઉત્તમ ઉદાહરણ એ પ્રકાશની હાજરીમાં હાઇડ્રોજન અને ક્લોરિન વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા છે

આ પ્રતિક્રિયા વિસ્ફોટક રીતે આગળ વધે છે. તેમાં નીચેના ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે.

દીક્ષા. આ તબક્કે, કલોરિન પરમાણુમાં સહસંયોજક બંધન તૂટી જાય છે, જેના પરિણામે બે અણુઓ બને છે, પ્રત્યેક એક અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સાથે:

આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયા હોમોલિસિસ અથવા હેમોલિટીક ડિવિઝન છે (વિભાગ 17.3 જુઓ). તે ફોટોલિસિસનું પણ ઉદાહરણ છે. ફોટોલિસિસ શબ્દનો અર્થ ફોટોકેમિકલ વિઘટન થાય છે. બનેલા બે ક્લોરિન અણુઓ મધ્યવર્તી છે. તેઓ કટ્ટરવાદી છે. રેડિકલ એ એક અણુ (અથવા અણુઓનો સમૂહ) છે જેમાં ઓછામાં ઓછું એક અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. એ નોંધવું જોઈએ કે આરંભનો તબક્કો સાંકળ પ્રતિક્રિયાનો સૌથી ધીમો તબક્કો હોવા છતાં, તે સમગ્ર સાંકળ પ્રતિક્રિયાની ગતિ નક્કી કરતું નથી.

વિકાસનો તબક્કો. આ તબક્કે, ક્લોરિન પરમાણુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, અંતિમ ઉત્પાદન બનાવે છે - હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ, તેમજ હાઇડ્રોજન રેડિકલ. હાઇડ્રોજન રેડિકલ ક્લોરિન પરમાણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે; પરિણામે, ઉત્પાદનના નવા ભાગો અને નવા ક્લોરિન રેડિકલ રચાય છે:

આ બે પ્રતિક્રિયાઓ, જે એકસાથે વિકાસના તબક્કા બનાવે છે, લાખો વખત પુનરાવર્તિત થાય છે.

સર્કિટ બ્રેક સ્ટેજ. પરિણામે સાંકળ પ્રતિક્રિયા આખરે અટકે છે

પ્રતિક્રિયાઓ જેમ કે

આ શૃંખલા સમાપ્તિ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જાને શોષવા માટે, કોઈ ત્રીજા શરીરે તેમાં ભાગ લેવો જરૂરી છે. આ ત્રીજું શરીર સામાન્ય રીતે જહાજની દિવાલો છે જેમાં પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે.

ક્વોન્ટમ ઉપજ

ઉપર વર્ણવેલ સાંકળ પ્રતિક્રિયામાં ક્લોરિન પરમાણુ દ્વારા પ્રકાશના એક ફોટોનનું શોષણ લાખો હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ પરમાણુઓની રચનામાં પરિણમી શકે છે. પ્રતિક્રિયા શરૂ કરતા પ્રકાશ ક્વોન્ટા (ફોટોન્સ) ની સંખ્યા અને ઉત્પાદનના પરમાણુઓની સંખ્યાના ગુણોત્તરને ક્વોન્ટમ ઉપજ કહેવામાં આવે છે. ફોટોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓની ક્વોન્ટમ યીલ્ડ એક થી અનેક લાખો સુધીની હોઈ શકે છે. ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ ઉપજ એ પ્રતિક્રિયાની સાંકળ પ્રકૃતિ સૂચવે છે.

પલ્સ ફોટોલિસિસ

આ રેડિકલને શોધવા માટે પૂરતી ઊંચી સાંદ્રતા પર મેળવવા માટે વપરાતી તકનીકનું નામ છે. ફિગ માં. આકૃતિ 9.14 ફ્લેશ ફોટોલીસીસ માટે વપરાતા સેટઅપનો સરળ ડાયાગ્રામ બતાવે છે. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણ અસરગ્રસ્ત છે

ચોખા. 9.14. સ્પંદનીય ફોટોલિસિસ.

વિશિષ્ટ સ્પંદિત સ્ત્રોતમાંથી પ્રકાશના શક્તિશાળી ફ્લેશ સાથે. આવા સ્ત્રોત 105 J સુધીની ઉર્જા સાથે અને s કે તેથી ઓછા ક્રમની અવધિ સાથે પ્રકાશની ઝબકારો બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે. સ્પંદિત ફોટોલિસિસની આધુનિક પદ્ધતિઓ નેનોસેકન્ડ (10-9 સે) ના ક્રમની ફ્લેશ અવધિ સાથે સ્પંદિત લેસરોનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રકાશના આવા ફ્લેશના પરિણામે બનતી પ્રતિક્રિયાને પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના ઓપ્ટિકલ શોષણ સ્પેક્ટ્રાના ક્રમને રેકોર્ડ કરીને મોનિટર કરી શકાય છે. પ્રથમ ફ્લેશ પછી ઓછા-પાવર સ્પંદિત સ્ત્રોતમાંથી ફ્લૅશની શ્રેણી આવે છે. આ ફ્લૅશ મિલીસેકન્ડ અથવા માઇક્રોસેકન્ડના ક્રમના અંતરાલો પર એકબીજાને અનુસરે છે અને આવા સમયના અંતરાલોમાં પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના શોષણ સ્પેક્ટ્રાને રેકોર્ડ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

દહન

ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા, જે ઉષ્મા ઊર્જા અને પ્રકાશના પ્રકાશનમાં પરિણમે છે, તેને કમ્બશન કહેવામાં આવે છે. કમ્બશન સામાન્ય રીતે આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓના જટિલ ક્રમ તરીકે થાય છે.

ચાલો ઉદાહરણ તરીકે હાઇડ્રોજન કમ્બશન લઈએ. અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, આ પ્રતિક્રિયા વિસ્ફોટક રીતે થાય છે. ફિગ માં. આકૃતિ 9.15 Pyrex રિએક્ટરમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક મિશ્રણની પ્રતિક્રિયા માટે પ્રાયોગિક ડેટા રજૂ કરે છે. આકૃતિનો છાંયો વિસ્તાર આ પ્રતિક્રિયાના વિસ્ફોટક વિસ્તારને અનુરૂપ છે. હાઇડ્રોજન કમ્બશન પ્રતિક્રિયા માટે, આકૃતિનો આ વિભાગ વિસ્ફોટક દ્વીપકલ્પનો આકાર ધરાવે છે. વિસ્ફોટ વિસ્તાર વિસ્ફોટની સીમાઓ દ્વારા મર્યાદિત છે.

ચોખા. 9.15. હાઇડ્રોજન કમ્બશન પ્રતિક્રિયાની વિસ્ફોટક ઘટના માટેની શરતો: