परमाणु रिएक्टर परमाणु ऊर्जा थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं। स्कूल विश्वकोश. थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट कब दिखाई देंगे?

परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया- भारी नाभिक की एक आत्मनिर्भर विखंडन प्रतिक्रिया, जिसमें न्यूट्रॉन लगातार उत्पन्न होते हैं, जो अधिक से अधिक नए नाभिकों को विभाजित करते हैं। न्यूट्रॉन के प्रभाव में यूरेनियम -235 नाभिक असमान द्रव्यमान के दो रेडियोधर्मी टुकड़ों में विभाजित होता है, जो उच्च गति से उड़ते हैं विभिन्न दिशाओं में, और दो या तीन न्यूट्रॉन। नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाएँपरमाणु रिएक्टरों या परमाणु बॉयलरों में किया जाता है। वर्तमान में नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाएँयूरेनियम-235, यूरेनियम-233 (कृत्रिम रूप से थोरियम-232 से प्राप्त), प्लूटोनियम-239 (कृत्रिम रूप से यूरियम-238 से प्राप्त), और प्लूटोनियम-241 के समस्थानिकों पर किया जाता है। एक अत्यंत महत्वपूर्ण कार्य प्राकृतिक यूरेनियम से इसके आइसोटोप, यूरेनियम-235 को अलग करना है। परमाणु प्रौद्योगिकी के विकास के पहले चरण से ही, यूरेनियम-235 का उपयोग निर्णायक महत्व का था; हालाँकि, इसे इसके शुद्ध रूप में प्राप्त करना तकनीकी रूप से कठिन था, क्योंकि यूरेनियम-238 और यूरेनियम-235 रासायनिक रूप से अविभाज्य हैं।

50.परमाणु रिएक्टर। थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के उपयोग की संभावनाएँ।

परमाणु भट्टीएक उपकरण है जिसमें ऊर्जा की रिहाई के साथ नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। पहला परमाणु रिएक्टर दिसंबर 1942 में ई. फर्मी के नेतृत्व में संयुक्त राज्य अमेरिका में बनाया और लॉन्च किया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका के बाहर निर्मित पहला रिएक्टर ZEEP था, जिसे 25 दिसंबर, 1946 को कनाडा में लॉन्च किया गया था। यूरोप में, पहला परमाणु रिएक्टर F-1 इंस्टॉलेशन था, जिसने 25 दिसंबर, 1946 को मास्को में I.V. Kurchatov के नेतृत्व में काम करना शुरू किया था। 1978 तक, दुनिया में विभिन्न प्रकार के लगभग सौ परमाणु रिएक्टर पहले से ही काम कर रहे थे। किसी भी परमाणु रिएक्टर के घटक हैं: परमाणु ईंधन वाला एक कोर, जो आमतौर पर एक न्यूट्रॉन परावर्तक, एक शीतलक, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली, विकिरण सुरक्षा और एक रिमोट कंट्रोल प्रणाली से घिरा होता है। रिएक्टर पोत घिसाव के अधीन है (विशेषकर आयनकारी विकिरण के प्रभाव में)। परमाणु रिएक्टर की मुख्य विशेषता उसकी शक्ति है। 1 मेगावाट की शक्ति एक श्रृंखला प्रतिक्रिया से मेल खाती है जिसमें 1 सेकंड में 3·1016 विखंडन घटनाएं होती हैं। उच्च तापमान वाले प्लाज्मा के भौतिकी में अनुसंधान मुख्य रूप से थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने की संभावना के संबंध में किया जाता है। रिएक्टर के निकटतम पैरामीटर टोकामक प्रकार के इंस्टॉलेशन हैं। 1968 में, यह घोषणा की गई थी कि टी-3 इंस्टॉलेशन दस मिलियन डिग्री के प्लाज्मा तापमान तक पहुंच गया है; यह इस दिशा के विकास पर है कि कई देशों के वैज्ञानिकों ने पिछले दशकों में अपने प्रयासों को केंद्रित किया है। स्वयं का पहला प्रदर्शन -विभिन्न देशों आईटीईआर के प्रयासों से फ्रांस में बनाए जा रहे टोकामक पर सतत थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की जानी चाहिए। 21वीं सदी के उत्तरार्ध में ऊर्जा क्षेत्र में थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों का पूर्ण पैमाने पर उपयोग होने की उम्मीद है। टोकामक्स के अलावा, उच्च तापमान प्लाज्मा को सीमित करने के लिए अन्य प्रकार के चुंबकीय जाल भी हैं, उदाहरण के लिए, तथाकथित खुले जाल। कई विशेषताओं के कारण, वे उच्च दबाव वाले प्लाज्मा को धारण कर सकते हैं और इसलिए थर्मोन्यूक्लियर न्यूट्रॉन के शक्तिशाली स्रोत और भविष्य में थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के रूप में अच्छी संभावनाएं हैं।

आधुनिक अक्षसममितीय खुले जाल के अनुसंधान में परमाणु भौतिकी संस्थान एसबी आरएएस में हाल के वर्षों में हासिल की गई सफलताएं इस दृष्टिकोण के वादे का संकेत देती हैं। ये अध्ययन जारी हैं, और साथ ही, बीआईएनपी अगली पीढ़ी की सुविधा के लिए एक डिजाइन पर काम कर रहा है, जो पहले से ही एक रिएक्टर के करीब प्लाज्मा मापदंडों को प्रदर्शित करने में सक्षम होगा।

संलयन प्रतिक्रिया इस प्रकार है: दो या दो से अधिक परमाणु नाभिकों को लिया जाता है और, एक निश्चित बल का उपयोग करके, एक साथ इतने करीब लाया जाता है कि इतनी दूरी पर कार्य करने वाली ताकतें समान रूप से चार्ज किए गए नाभिकों के बीच कूलम्ब प्रतिकर्षण की ताकतों पर हावी हो जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक का निर्माण होता है। नया केन्द्रक. इसका द्रव्यमान मूल नाभिक के द्रव्यमान के योग से थोड़ा छोटा होगा, और यह अंतर प्रतिक्रिया के दौरान निकलने वाली ऊर्जा बन जाता है। जारी ऊर्जा की मात्रा को प्रसिद्ध सूत्र E=mc² द्वारा वर्णित किया गया है। हल्के परमाणु नाभिकों को वांछित दूरी तक एक साथ लाना आसान होता है, इसलिए हाइड्रोजन - ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व - संलयन प्रतिक्रिया के लिए सबसे अच्छा ईंधन है।

यह पाया गया है कि हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के दो समस्थानिकों के मिश्रण को प्रतिक्रिया के दौरान जारी ऊर्जा की तुलना में संलयन प्रतिक्रिया के लिए सबसे कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हालाँकि, हालांकि ड्यूटेरियम-ट्रिटियम (डी-टी) अधिकांश संलयन अनुसंधान का विषय है, यह किसी भी तरह से एकमात्र संभावित ईंधन नहीं है। अन्य मिश्रणों का उत्पादन आसान हो सकता है; उनकी प्रतिक्रिया को अधिक विश्वसनीय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, या, अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि, कम न्यूट्रॉन उत्पन्न किए जा सकते हैं। विशेष रुचि तथाकथित "न्यूट्रॉनलेस" प्रतिक्रियाएं हैं, क्योंकि ऐसे ईंधन के सफल औद्योगिक उपयोग का मतलब सामग्री और रिएक्टर डिजाइन के दीर्घकालिक रेडियोधर्मी संदूषण की अनुपस्थिति होगी, जो बदले में, जनता पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकता है। राय और रिएक्टर के संचालन की कुल लागत, इसके डिकमीशनिंग की लागत को काफी कम कर देती है। समस्या यह बनी हुई है कि वैकल्पिक ईंधन का उपयोग करके संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को बनाए रखना अधिक कठिन है, इसलिए डी-टी प्रतिक्रिया को केवल एक आवश्यक पहला कदम माना जाता है।

ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया की योजना

नियंत्रित संलयन उपयोग किए गए ईंधन के प्रकार के आधार पर विभिन्न प्रकार की संलयन प्रतिक्रियाओं का उपयोग कर सकता है।

ड्यूटेरियम + ट्रिटियम प्रतिक्रिया (डी-टी ईंधन)

सबसे आसानी से संभव प्रतिक्रिया ड्यूटेरियम + ट्रिटियम है:

17.6 MeV (मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट) के ऊर्जा उत्पादन पर 2 H + 3 H = 4 He + n

यह प्रतिक्रिया आधुनिक प्रौद्योगिकियों के दृष्टिकोण से सबसे आसानी से संभव है, महत्वपूर्ण ऊर्जा उपज प्रदान करती है, और ईंधन घटक सस्ते होते हैं। इसका नुकसान अवांछित न्यूट्रॉन विकिरण का निकलना है।

दो नाभिक: ड्यूटेरियम और ट्रिटियम मिलकर हीलियम नाभिक (अल्फा कण) और एक उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन बनाते हैं।

²H + ³He = 4 He + . 18.4 MeV के ऊर्जा उत्पादन के साथ

इसे प्राप्त करने की शर्तें कहीं अधिक जटिल हैं। हीलियम-3 भी एक दुर्लभ और बेहद महंगा आइसोटोप है। वर्तमान में इसका उत्पादन औद्योगिक पैमाने पर नहीं किया जाता है। हालाँकि, इसे ट्रिटियम से प्राप्त किया जा सकता है, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उत्पादित होता है।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया को अंजाम देने की जटिलता को ट्रिपल उत्पाद एनटीटी (परिवास समय के अनुसार तापमान द्वारा घनत्व) द्वारा चित्रित किया जा सकता है। इस पैरामीटर के अनुसार, D-3He प्रतिक्रिया D-T प्रतिक्रिया से लगभग 100 गुना अधिक जटिल है।

ड्यूटेरियम नाभिक के बीच प्रतिक्रिया (डी-डी, मोनोप्रोपेलेंट)

ड्यूटेरियम नाभिक के बीच प्रतिक्रियाएं भी संभव हैं, वे हीलियम-3 से जुड़ी प्रतिक्रियाओं की तुलना में थोड़ी अधिक कठिन हैं:

परिणामस्वरूप, डीडी प्लाज्मा में मुख्य प्रतिक्रिया के अलावा, निम्नलिखित भी होता है:

ये प्रतिक्रियाएं ड्यूटेरियम + हीलियम-3 प्रतिक्रिया के समानांतर धीरे-धीरे आगे बढ़ती हैं, और उनके दौरान बनने वाले ट्रिटियम और हीलियम-3 की ड्यूटेरियम के साथ तुरंत प्रतिक्रिया होने की संभावना होती है।

अन्य प्रकार की प्रतिक्रियाएँ

कुछ अन्य प्रकार की प्रतिक्रियाएँ भी संभव हैं। ईंधन का चुनाव कई कारकों पर निर्भर करता है - इसकी उपलब्धता और कम लागत, ऊर्जा उत्पादन, थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया (मुख्य रूप से तापमान) के लिए आवश्यक शर्तों को प्राप्त करने में आसानी, रिएक्टर की आवश्यक डिज़ाइन विशेषताएँ, आदि।

"न्यूट्रॉन रहित" प्रतिक्रियाएँ

सबसे आशाजनक तथाकथित हैं। "न्यूट्रॉन-मुक्त" प्रतिक्रियाएं, चूंकि थर्मोन्यूक्लियर संलयन (उदाहरण के लिए, ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया में) द्वारा उत्पन्न न्यूट्रॉन प्रवाह शक्ति का एक महत्वपूर्ण हिस्सा ले जाता है और रिएक्टर डिजाइन में प्रेरित रेडियोधर्मिता उत्पन्न करता है। न्यूट्रॉन उपज की कमी के कारण ड्यूटेरियम-हीलियम-3 प्रतिक्रिया आशाजनक है।

स्थितियाँ

ड्यूटेरियम 6 Li(d,α)α के साथ लिथियम-6 की परमाणु प्रतिक्रिया

यदि दो मानदंड एक साथ पूरे हों तो टीसीबी संभव है:

• प्लाज्मा तापमान:

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• लॉसन की कसौटी का अनुपालन:

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उच्च तापमान वाले प्लाज्मा का घनत्व कहां है, सिस्टम में प्लाज्मा प्रतिधारण समय है।

किसी विशेष थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की घटना की दर मुख्य रूप से इन दो मानदंडों के मूल्य पर निर्भर करती है।

वर्तमान में, नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन अभी तक औद्योगिक पैमाने पर नहीं किया गया है। अंतर्राष्ट्रीय अनुसंधान रिएक्टर आईटीईआर का निर्माण प्रारंभिक चरण में है।

संलयन ऊर्जा और हीलियम-3

पृथ्वी पर हीलियम-3 का भंडार 500 किलोग्राम से 1 टन तक है, लेकिन चंद्रमा पर यह महत्वपूर्ण मात्रा में पाया जाता है: 10 मिलियन टन तक (न्यूनतम अनुमान के अनुसार - 500 हजार टन)। वर्तमान में, हीलियम-4 4 He और "तेज़" न्यूट्रॉन n की रिहाई के साथ ड्यूटेरियम ²H और ट्रिटियम ³H के संश्लेषण द्वारा एक नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की जाती है:

हालाँकि, जारी गतिज ऊर्जा का अधिकांश (80% से अधिक) न्यूट्रॉन से आता है। अन्य परमाणुओं के साथ टुकड़ों के टकराव के परिणामस्वरूप, यह ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, तेज़ न्यूट्रॉन महत्वपूर्ण मात्रा में रेडियोधर्मी कचरा पैदा करते हैं। इसके विपरीत, ड्यूटेरियम और हीलियम-3³He का संश्लेषण (लगभग) रेडियोधर्मी उत्पादों का उत्पादन नहीं करता है:

जहाँ p प्रोटॉन है

यह गतिज संश्लेषण प्रतिक्रिया को परिवर्तित करने के लिए सरल और अधिक कुशल प्रणालियों के उपयोग की अनुमति देता है, जैसे कि मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर।

रिएक्टर डिजाइन

नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन को लागू करने के लिए दो बुनियादी योजनाओं पर विचार किया जाता है।

पहले प्रकार के थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर पर शोध दूसरे की तुलना में काफी अधिक विकसित है। परमाणु भौतिकी में, थर्मोन्यूक्लियर संलयन का अध्ययन करते समय, प्लाज्मा को एक निश्चित मात्रा में रखने के लिए एक चुंबकीय जाल का उपयोग किया जाता है। चुंबकीय जाल को प्लाज्मा को थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के तत्वों के संपर्क से दूर रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, अर्थात। मुख्य रूप से गर्मी इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। परिरोध का सिद्धांत चुंबकीय क्षेत्र के साथ आवेशित कणों की परस्पर क्रिया पर आधारित है, अर्थात् चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के चारों ओर आवेशित कणों के घूमने पर। दुर्भाग्य से, चुंबकीय प्लाज्मा बहुत अस्थिर होता है और चुंबकीय क्षेत्र को छोड़ देता है। इसलिए, एक प्रभावी चुंबकीय जाल बनाने के लिए, सबसे शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों का उपयोग किया जाता है, जो भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत करते हैं।

एक संलयन रिएक्टर के आकार को कम करना संभव है यदि यह एक साथ संलयन प्रतिक्रिया बनाने के तीन तरीकों का उपयोग करता है।

ए. जड़त्वीय संश्लेषण। 500 ट्रिलियन-वाट लेजर के साथ ड्यूटेरियम-ट्रिटियम ईंधन के छोटे कैप्सूल को विकिरणित करें:5। 10^14 डब्ल्यू. यह विशाल, बहुत संक्षिप्त 10^-8 सेकंड की लेजर पल्स ईंधन कैप्सूल को विस्फोटित कर देती है, जिसके परिणामस्वरूप एक सेकंड के विभाजन के लिए एक मिनी-स्टार का जन्म होता है। लेकिन इस पर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया हासिल नहीं की जा सकती।

बी. साथ ही टोकामक के साथ जेड-मशीन का उपयोग करें।

Z-मशीन लेजर से अलग तरीके से काम करती है। यह आधा ट्रिलियन वाट (5.10^11 वाट) की शक्ति वाला चार्ज ईंधन कैप्सूल के चारों ओर छोटे तारों के जाल से होकर गुजरता है।

इसके बाद, लेज़र के साथ भी लगभग वैसा ही होता है: Z-प्रभाव के परिणामस्वरूप, एक तारा बनता है। जेड-मशीन पर परीक्षणों के दौरान, संलयन प्रतिक्रिया लॉन्च करना पहले से ही संभव था। http://www.sandia.gov/media/z290.htmकैप्सूलों को चांदी से ढक दें और उन्हें चांदी या ग्रेफाइट धागे से जोड़ दें। इग्निशन प्रक्रिया इस तरह दिखती है: एक फिलामेंट (ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के मिश्रण से युक्त चांदी की गेंदों के समूह से जुड़ा हुआ) को एक निर्वात कक्ष में शूट करें। ब्रेकडाउन (डिस्चार्ज) के दौरान, उनके माध्यम से एक बिजली चैनल बनाएं और प्लाज्मा के माध्यम से करंट की आपूर्ति करें। इसके साथ ही कैप्सूल और प्लाज्मा को लेजर विकिरण से विकिरणित करें। और उसी समय या उससे पहले टोकामक चालू करें। एक साथ तीन प्लाज्मा हीटिंग प्रक्रियाओं का उपयोग करें। यानी टोकामक के अंदर जेड-मशीन और लेजर हीटिंग को एक साथ रखें। टोकामक कॉइल्स से एक ऑसिलेटरी सर्किट बनाना और अनुनाद को व्यवस्थित करना संभव हो सकता है। तब यह किफायती ऑसिलेटरी मोड में काम करेगा।

ईंधन चक्र

पहली पीढ़ी के रिएक्टर संभवतः ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के मिश्रण पर चलेंगे। प्रतिक्रिया के दौरान दिखाई देने वाले न्यूट्रॉन को रिएक्टर सुरक्षा द्वारा अवशोषित किया जाएगा, और उत्पन्न गर्मी का उपयोग हीट एक्सचेंजर में शीतलक को गर्म करने के लिए किया जाएगा, और यह ऊर्जा, बदले में, जनरेटर को घुमाने के लिए उपयोग की जाएगी।

. .

Li6 के साथ प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, जिससे रिएक्टर को थोड़ी ऊर्जा मिलती है। Li7 के साथ प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है - लेकिन न्यूट्रॉन का उपभोग नहीं करती है। अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रियाओं में खोए गए न्यूट्रॉन को बदलने के लिए Li7 की कम से कम कुछ प्रतिक्रियाएं आवश्यक हैं। अधिकांश रिएक्टर डिज़ाइन लिथियम आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण का उपयोग करते हैं।

इस ईंधन के कई नुकसान हैं:

प्रतिक्रिया में महत्वपूर्ण संख्या में न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं, जो रिएक्टर और हीट एक्सचेंजर को सक्रिय (रेडियोधर्मी रूप से दूषित) करते हैं। रेडियोधर्मी ट्रिटियम के संभावित स्रोत से बचाव के उपाय भी आवश्यक हैं।

केवल लगभग 20% संलयन ऊर्जा आवेशित कणों (बाकी न्यूट्रॉन हैं) के रूप में होती है, जो संलयन ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करने की क्षमता को सीमित करती है। डी-टी प्रतिक्रिया का उपयोग उपलब्ध लिथियम भंडार पर निर्भर करता है, जो ड्यूटेरियम भंडार से काफी कम है। डी-टी प्रतिक्रिया के दौरान न्यूट्रॉन एक्सपोज़र इतना महत्वपूर्ण है कि जेईटी में परीक्षणों की पहली श्रृंखला के बाद, इस ईंधन का उपयोग करने वाला अब तक का सबसे बड़ा रिएक्टर, रिएक्टर इतना रेडियोधर्मी हो गया कि वार्षिक परीक्षण चक्र को पूरा करने के लिए एक रोबोटिक रिमोट रखरखाव प्रणाली को जोड़ना पड़ा।

सिद्धांत रूप में, वैकल्पिक प्रकार के ईंधन हैं जिनमें ये नुकसान नहीं हैं। लेकिन उनका उपयोग एक मूलभूत भौतिक सीमा से बाधित है। संलयन प्रतिक्रिया से पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, एक निश्चित समय के लिए संलयन तापमान (10 8 K) पर पर्याप्त घने प्लाज्मा को बनाए रखना आवश्यक है। संलयन के इस मूलभूत पहलू को प्लाज्मा घनत्व, एन, और गर्म प्लाज्मा धारण समय, τ के उत्पाद द्वारा वर्णित किया गया है, जो संतुलन बिंदु तक पहुंचने के लिए आवश्यक है। उत्पाद, nτ, ईंधन के प्रकार पर निर्भर करता है और प्लाज्मा तापमान का एक कार्य है। सभी प्रकार के ईंधन में, ड्यूटेरियम-ट्रिटियम मिश्रण के लिए कम से कम परिमाण के क्रम से सबसे कम nτ मान और कम से कम 5 गुना सबसे कम प्रतिक्रिया तापमान की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, डी-टी प्रतिक्रिया एक आवश्यक पहला कदम है, लेकिन अन्य ईंधन का उपयोग एक महत्वपूर्ण अनुसंधान लक्ष्य बना हुआ है।

बिजली के औद्योगिक स्रोत के रूप में संलयन प्रतिक्रिया

कई शोधकर्ताओं द्वारा संलयन ऊर्जा को दीर्घावधि में "प्राकृतिक" ऊर्जा स्रोत माना जाता है। बिजली उत्पादन के लिए फ़्यूज़न रिएक्टरों के व्यावसायिक उपयोग के समर्थक अपने पक्ष में निम्नलिखित तर्क देते हैं:

• वस्तुतः अक्षय ईंधन भंडार (हाइड्रोजन)
• विश्व के किसी भी तट पर समुद्री जल से ईंधन निकाला जा सकता है, जिससे एक या देशों के समूह के लिए ईंधन पर एकाधिकार स्थापित करना असंभव हो जाता है।
• अनियंत्रित संलयन प्रतिक्रिया की असंभवता
• कोई दहन उत्पाद नहीं
• ऐसी सामग्रियों का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है जिनका उपयोग परमाणु हथियार बनाने के लिए किया जा सकता है, जिससे तोड़फोड़ और आतंकवाद के मामले खत्म हो जाएंगे
• परमाणु रिएक्टरों की तुलना में, कम आधे जीवन के साथ नगण्य मात्रा में रेडियोधर्मी कचरा उत्पन्न होता है।
• अनुमान है कि ड्यूटेरियम से भरी एक थिम्बल 20 टन कोयले के बराबर ऊर्जा पैदा करती है। एक मध्यम आकार की झील किसी भी देश को सैकड़ों वर्षों तक ऊर्जा प्रदान कर सकती है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मौजूदा अनुसंधान रिएक्टरों को प्रत्यक्ष ड्यूटेरियम-ट्रिटियम (डीटी) प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसके ईंधन चक्र में ट्रिटियम का उत्पादन करने के लिए लिथियम के उपयोग की आवश्यकता होती है, जबकि अटूट ऊर्जा के दावे ड्यूटेरियम के उपयोग को संदर्भित करते हैं- रिएक्टरों की दूसरी पीढ़ी में ड्यूटेरियम (डीडी) प्रतिक्रिया।
• विखंडन प्रतिक्रिया की तरह, संलयन प्रतिक्रिया वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का उत्पादन नहीं करती है, जो ग्लोबल वार्मिंग में एक प्रमुख योगदानकर्ता है। यह एक महत्वपूर्ण लाभ है, क्योंकि बिजली का उत्पादन करने के लिए जीवाश्म ईंधन के उपयोग के परिणामस्वरूप, उदाहरण के लिए, अमेरिका में प्रति अमेरिकी निवासी प्रति दिन 29 किलोग्राम CO2 (मुख्य गैसों में से एक जिसे ग्लोबल वार्मिंग का कारण माना जा सकता है) का उत्पादन होता है। .

पारंपरिक स्रोतों की तुलना में बिजली की लागत

आलोचकों का कहना है कि बिजली उत्पादन के लिए परमाणु संलयन का उपयोग करने की आर्थिक व्यवहार्यता एक खुला प्रश्न बनी हुई है। ब्रिटिश संसद के विज्ञान और प्रौद्योगिकी रिकॉर्ड कार्यालय द्वारा कराए गए वही अध्ययन से संकेत मिलता है कि फ्यूजन रिएक्टर का उपयोग करके बिजली पैदा करने की लागत संभवतः पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के लागत स्पेक्ट्रम के उच्च अंत पर होगी। बहुत कुछ भविष्य की प्रौद्योगिकी, बाज़ार संरचना और विनियमन पर निर्भर करेगा। बिजली की लागत सीधे उपयोग की दक्षता, संचालन की अवधि और रिएक्टर डीकमीशनिंग की लागत पर निर्भर करती है। परमाणु संलयन ऊर्जा के व्यावसायिक उपयोग के आलोचक इस बात से इनकार करते हैं कि हाइड्रोकार्बन ईंधन को सरकार द्वारा प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष रूप से भारी सब्सिडी दी जाती है, जैसे कि निर्बाध आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए सेना के उपयोग के माध्यम से; इराक युद्ध को अक्सर एक विवादास्पद उदाहरण के रूप में उद्धृत किया जाता है इस प्रकार की सब्सिडी. ऐसी अप्रत्यक्ष सब्सिडी के लिए लेखांकन बहुत जटिल है और सटीक लागत तुलना लगभग असंभव बना देता है।

एक अलग मुद्दा शोध की लागत है। यूरोपीय समुदाय के देश अनुसंधान पर सालाना लगभग €200 मिलियन खर्च करते हैं, और यह अनुमान लगाया गया है कि परमाणु संलयन का औद्योगिक उपयोग संभव होने में कई दशक लगेंगे। बिजली के वैकल्पिक स्रोतों के समर्थकों का मानना ​​है कि बिजली के नवीकरणीय स्रोतों को पेश करने के लिए इन निधियों का उपयोग करना अधिक उपयुक्त होगा।

वाणिज्यिक संलयन ऊर्जा की उपलब्धता

दुर्भाग्य से, व्यापक आशावाद के बावजूद (1950 के दशक से, जब पहला शोध शुरू हुआ था), परमाणु संलयन प्रक्रियाओं, तकनीकी क्षमताओं और परमाणु संलयन के व्यावहारिक उपयोग की आज की समझ के बीच महत्वपूर्ण बाधाओं को अभी तक दूर नहीं किया गया है, यह भी स्पष्ट नहीं है कि किस हद तक थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन का उपयोग करके बिजली का उत्पादन करना आर्थिक रूप से लाभदायक हो सकता है। यद्यपि अनुसंधान में प्रगति निरंतर है, शोधकर्ताओं को समय-समय पर नई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, चुनौती ऐसी सामग्री विकसित करना है जो न्यूट्रॉन बमबारी का सामना कर सके, जो पारंपरिक परमाणु रिएक्टरों की तुलना में 100 गुना अधिक तीव्र होने का अनुमान है।

अनुसंधान में निम्नलिखित चरण प्रतिष्ठित हैं:

1.संतुलन या "पास" मोड(ब्रेक-ईवन): जब संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान जारी कुल ऊर्जा प्रतिक्रिया शुरू करने और बनाए रखने पर खर्च की गई कुल ऊर्जा के बराबर होती है। इस संबंध को प्रतीक Q से चिह्नित किया गया है। प्रतिक्रिया संतुलन को 1997 में यूके में JET (ज्वाइंट यूरोपियन टोरस) में प्रदर्शित किया गया था। (इसे गर्म करने के लिए 52 मेगावाट बिजली खर्च करने के बाद, वैज्ञानिकों ने एक बिजली उत्पादन प्राप्त किया जो खर्च की तुलना में 0.2 मेगावाट अधिक था।)

2.धधकता हुआ प्लाज्मा(प्लाज्मा जलाना): एक मध्यवर्ती चरण जिसमें प्रतिक्रिया को मुख्य रूप से अल्फा कणों द्वारा समर्थित किया जाएगा जो बाहरी हीटिंग के बजाय प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न होते हैं। Q ≈ 5. अभी भी हासिल नहीं हुआ.

3. इग्निशन(इग्निशन): एक स्थिर प्रतिक्रिया जो स्वयं को बनाए रखती है। Q के बड़े मूल्यों पर प्राप्त किया जाना चाहिए। अभी भी प्राप्त नहीं हुआ है।

शोध में अगला कदम आईटीईआर (इंटरनेशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर), इंटरनेशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर होना चाहिए। इस रिएक्टर में एक औद्योगिक रिएक्टर के लिए उच्च तापमान वाले प्लाज्मा (क्यू ~ 30 के साथ ज्वलंत प्लाज्मा) और संरचनात्मक सामग्रियों के व्यवहार का अध्ययन करने की योजना बनाई गई है। अनुसंधान का अंतिम चरण डेमो होगा: एक प्रोटोटाइप औद्योगिक रिएक्टर जिसमें इग्निशन हासिल किया जाएगा और नई सामग्रियों की व्यावहारिक उपयुक्तता का प्रदर्शन किया जाएगा। डेमो चरण के पूरा होने के लिए सबसे आशावादी पूर्वानुमान: 30 वर्ष। एक औद्योगिक रिएक्टर के निर्माण और कमीशनिंग के अनुमानित समय को ध्यान में रखते हुए, हम थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के औद्योगिक उपयोग से ~40 वर्ष दूर हैं।

मौजूदा टोकामक्स

कुल मिलाकर, दुनिया में लगभग 300 टोकामक बनाए गए। उनमें से सबसे बड़े नीचे सूचीबद्ध हैं।

• यूएसएसआर और रूस
  • टी-3 पहला कार्यात्मक उपकरण है।
  • टी-4 - टी-3 का विस्तृत संस्करण
  • टी-7 एक अनूठी स्थापना है, जिसमें दुनिया में पहली बार, तरल हीलियम द्वारा ठंडा किए गए टिन नाइओबेट पर आधारित सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड के साथ एक अपेक्षाकृत बड़ी चुंबकीय प्रणाली लागू की गई है। टी-7 का मुख्य कार्य पूरा हो गया: थर्मोन्यूक्लियर पावर के लिए सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड की अगली पीढ़ी की संभावना तैयार की गई।
  • टी-10 और पीएलटी विश्व थर्मोन्यूक्लियर अनुसंधान में अगला कदम हैं, वे लगभग समान आकार, समान शक्ति, समान कारावास कारक के साथ हैं। और प्राप्त परिणाम समान हैं: दोनों रिएक्टरों ने थर्मोन्यूक्लियर संलयन का वांछित तापमान हासिल किया, और लॉसन मानदंड के अनुसार अंतराल केवल दो सौ गुना है।
  • T-15 आज का एक रिएक्टर है जिसमें सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड है जो 3.6 टेस्ला की फ़ील्ड ताकत देता है।
• लीबिया
  • टीएम-4ए
• यूरोप और ब्रिटेन
  • जेट (अंग्रेजी) (ज्वाइंट यूरोपियस टोर) दुनिया का सबसे बड़ा टोकामक है, जो यूके में यूरेटॉम संगठन द्वारा बनाया गया है। यह संयुक्त हीटिंग का उपयोग करता है: 20 मेगावाट - तटस्थ इंजेक्शन, 32 मेगावाट - आयन साइक्लोट्रॉन अनुनाद। परिणामस्वरूप, लॉसन मानदंड इग्निशन स्तर से केवल 4-5 गुना कम है।
  • टोरे सुप्रा (फ्रेंच) (अंग्रेजी) - सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स वाला एक टोकामक, जो दुनिया में सबसे बड़े में से एक है। कैडराचे अनुसंधान केंद्र (फ्रांस) में स्थित है।
• यूएसए
  • टीएफटीआर (अंग्रेजी) (टेस्ट फ्यूजन टोकामक रिएक्टर) - तेज तटस्थ कणों द्वारा अतिरिक्त हीटिंग के साथ संयुक्त राज्य अमेरिका में (प्रिंसटन विश्वविद्यालय में) सबसे बड़ा टोकामक। एक उच्च परिणाम प्राप्त किया गया है: वास्तविक थर्मोन्यूक्लियर तापमान पर लॉसन मानदंड इग्निशन थ्रेशोल्ड से केवल 5.5 गुना कम है। 1997 को बंद कर दिया गया
  • एनएसटीएक्स (अंग्रेजी) (नेशनल स्फेरिकल टोरस एक्सपेरिमेंट) एक गोलाकार टोकामक (स्फेरोमैक) है जो वर्तमान में प्रिंसटन विश्वविद्यालय में संचालित हो रहा है। रिएक्टर में पहला प्लाज्मा टीएफटीआर बंद होने के दो साल बाद 1999 में उत्पादित किया गया था।

परमाणु रिएक्टर सुचारू रूप से और कुशलता से काम करता है। अन्यथा, जैसा कि आप जानते हैं, परेशानी होगी। लेकिन अंदर क्या चल रहा है? आइए परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन के सिद्धांत को संक्षेप में, स्पष्ट रूप से, स्टॉप के साथ तैयार करने का प्रयास करें।

संक्षेप में, वहां वही प्रक्रिया हो रही है जो परमाणु विस्फोट के दौरान होती है। केवल विस्फोट बहुत तेजी से होता है, लेकिन रिएक्टर में यह सब लंबे समय तक चलता है। परिणामस्वरूप, सब कुछ सुरक्षित एवं सुदृढ़ रहता है और हमें ऊर्जा प्राप्त होती है। इतना नहीं कि चारों ओर सब कुछ एक ही बार में नष्ट हो जाएगा, लेकिन शहर को बिजली प्रदान करने के लिए काफी पर्याप्त है।

इससे पहले कि आप समझें कि नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया कैसे होती है, आपको यह जानना होगा कि यह क्या है परमाणु प्रतिक्रिया बिल्कुल भी।

परमाणु प्रतिक्रिया यह परमाणु नाभिक के परिवर्तन (विखंडन) की प्रक्रिया है जब वे प्राथमिक कणों और गामा क्वांटा के साथ बातचीत करते हैं।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ ऊर्जा के अवशोषण और विमोचन दोनों के साथ हो सकती हैं। रिएक्टर दूसरी प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है।

परमाणु भट्टी एक उपकरण है जिसका उद्देश्य ऊर्जा की रिहाई के साथ नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया को बनाए रखना है।

प्रायः परमाणु रिएक्टर को परमाणु रिएक्टर भी कहा जाता है। आइए ध्यान दें कि यहां कोई बुनियादी अंतर नहीं है, लेकिन विज्ञान के दृष्टिकोण से "परमाणु" शब्द का उपयोग करना अधिक सही है। अब कई प्रकार के परमाणु रिएक्टर हैं। ये बिजली संयंत्रों में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किए गए विशाल औद्योगिक रिएक्टर, पनडुब्बियों के परमाणु रिएक्टर, वैज्ञानिक प्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले छोटे प्रयोगात्मक रिएक्टर हैं। यहां तक ​​कि समुद्री जल को अलवणीकृत करने के लिए भी रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर के निर्माण का इतिहास

पहला परमाणु रिएक्टर 1942 में लॉन्च किया गया था। यह अमेरिका में फर्मी के नेतृत्व में हुआ। इस रिएक्टर को "शिकागो वुडपाइल" कहा जाता था।

1946 में, कुरचटोव के नेतृत्व में लॉन्च किए गए पहले सोवियत रिएक्टर ने काम करना शुरू किया। इस रिएक्टर का शरीर सात मीटर व्यास की एक गेंद थी। पहले रिएक्टरों में शीतलन प्रणाली नहीं थी और उनकी शक्ति न्यूनतम थी। वैसे, सोवियत रिएक्टर की औसत शक्ति 20 वाट थी, और अमेरिकी की - केवल 1 वाट। तुलना के लिए, आधुनिक बिजली रिएक्टरों की औसत शक्ति 5 गीगावाट है। पहले रिएक्टर के लॉन्च के दस साल से भी कम समय के बाद, दुनिया का पहला औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र ओबनिंस्क शहर में खोला गया।

परमाणु (परमाणु) रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत

किसी भी परमाणु रिएक्टर के कई भाग होते हैं: मुख्य साथ ईंधन और मध्यस्थ , न्यूट्रॉन परावर्तक , शीतलक , नियंत्रण एवं सुरक्षा प्रणाली . रिएक्टरों में ईंधन के रूप में आइसोटोप का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। यूरेनियम (235, 238, 233), प्लूटोनियम (239) और थोरियम (232). कोर एक बॉयलर है जिसके माध्यम से साधारण पानी (शीतलक) बहता है। अन्य शीतलकों में, "भारी पानी" और तरल ग्रेफाइट का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है। अगर हम परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के बारे में बात करें तो परमाणु रिएक्टर का उपयोग गर्मी पैदा करने के लिए किया जाता है। बिजली स्वयं उसी विधि का उपयोग करके उत्पन्न की जाती है जैसे अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों में - भाप टरबाइन को घुमाती है, और गति की ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

नीचे परमाणु रिएक्टर के संचालन का एक चित्र दिया गया है।

जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, भारी यूरेनियम नाभिक के क्षय से हल्के तत्व और कई न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन अन्य नाभिकों से टकराते हैं, जिससे उनका विखंडन भी होता है। इसी समय, न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ती है।

इसका उल्लेख यहां किया जाना चाहिए न्यूट्रॉन गुणन कारक . इसलिए, यदि यह गुणांक एक के बराबर मान से अधिक हो जाता है, तो परमाणु विस्फोट होता है। यदि मान एक से कम है, तो बहुत कम न्यूट्रॉन हैं और प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है। लेकिन यदि आप गुणांक का मान एक के बराबर बनाए रखते हैं, तो प्रतिक्रिया लंबी और स्थिर रूप से आगे बढ़ेगी।

प्रश्न यह है कि यह कैसे करें? रिएक्टर में ईंधन तथाकथित है ईंधन तत्व (टीवीईलाख)। ये ऐसी छड़ें हैं जिनमें छोटी-छोटी गोलियों के रूप में, परमाणु ईंधन . ईंधन की छड़ें हेक्सागोनल आकार के कैसेट में जुड़ी होती हैं, जिनमें से एक रिएक्टर में सैकड़ों हो सकते हैं। ईंधन छड़ों वाले कैसेट लंबवत रूप से व्यवस्थित होते हैं, और प्रत्येक ईंधन छड़ में एक प्रणाली होती है जो आपको कोर में इसके विसर्जन की गहराई को विनियमित करने की अनुमति देती है। स्वयं कैसेट के अलावा, उनमें शामिल हैं नियंत्रक छड़ें और आपातकालीन सुरक्षा छड़ें . छड़ें ऐसे पदार्थ से बनी होती हैं जो न्यूट्रॉन को अच्छी तरह से अवशोषित करती है। इस प्रकार, नियंत्रण छड़ों को कोर में अलग-अलग गहराई तक उतारा जा सकता है, जिससे न्यूट्रॉन गुणन कारक को समायोजित किया जा सकता है। आपातकालीन छड़ें किसी आपात स्थिति में रिएक्टर को बंद करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

परमाणु रिएक्टर कैसे शुरू किया जाता है?

हमने ऑपरेटिंग सिद्धांत का स्वयं पता लगा लिया है, लेकिन रिएक्टर को कैसे शुरू करें और कैसे कार्य करें? मोटे तौर पर कहें तो, यह यहाँ है - यूरेनियम का एक टुकड़ा, लेकिन इसमें श्रृंखला प्रतिक्रिया अपने आप शुरू नहीं होती है। तथ्य यह है कि परमाणु भौतिकी में एक अवधारणा है क्रांतिक द्रव्यमान .

क्रिटिकल द्रव्यमान परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान है।

ईंधन छड़ों और नियंत्रण छड़ों की सहायता से, पहले रिएक्टर में परमाणु ईंधन का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाया जाता है, और फिर रिएक्टर को कई चरणों में इष्टतम शक्ति स्तर पर लाया जाता है।

इस लेख में, हमने आपको परमाणु (परमाणु) रिएक्टर की संरचना और संचालन सिद्धांत का एक सामान्य विचार देने का प्रयास किया है। यदि इस विषय पर आपके कोई प्रश्न हैं या विश्वविद्यालय में परमाणु भौतिकी में कोई समस्या पूछी गई है, तो कृपया संपर्क करें हमारी कंपनी के विशेषज्ञों के लिए. हमेशा की तरह, हम आपकी पढ़ाई से संबंधित किसी भी जरूरी मुद्दे को सुलझाने में आपकी मदद करने के लिए तैयार हैं। और जब हम इस पर हैं, तो आपके ध्यान के लिए यहां एक और शैक्षणिक वीडियो है!

और परमाणु ऊर्जा का उपयोग रचनात्मक (परमाणु ऊर्जा) और विनाशकारी (परमाणु बम) दोनों उद्देश्यों के लिए करने की क्षमता, शायद, पिछली बीसवीं शताब्दी के सबसे महत्वपूर्ण आविष्कारों में से एक बन गई। खैर, उस सभी दुर्जेय शक्ति के केंद्र में जो एक छोटे से परमाणु की गहराई में छिपी है, परमाणु प्रतिक्रियाएं हैं।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ क्या हैं

भौतिकी में परमाणु प्रतिक्रियाओं का मतलब एक परमाणु नाभिक के दूसरे समान नाभिक या विभिन्न प्राथमिक कणों के साथ बातचीत की प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप नाभिक की संरचना और संरचना में परिवर्तन होता है।

परमाणु प्रतिक्रियाओं का एक छोटा सा इतिहास

इतिहास में पहली परमाणु प्रतिक्रिया महान वैज्ञानिक रदरफोर्ड द्वारा 1919 में परमाणु क्षय उत्पादों में प्रोटॉन का पता लगाने के प्रयोगों के दौरान की गई थी। वैज्ञानिक ने नाइट्रोजन परमाणुओं पर अल्फा कणों की बमबारी की और जब कण टकराए तो एक परमाणु प्रतिक्रिया हुई।

और इस परमाणु प्रतिक्रिया का समीकरण कुछ इस तरह दिखता था। यह रदरफोर्ड ही थे जिन्हें परमाणु प्रतिक्रियाओं की खोज का श्रेय दिया गया था।

इसके बाद वैज्ञानिकों द्वारा विभिन्न प्रकार की परमाणु प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए कई प्रयोग किए गए, उदाहरण के लिए, विज्ञान के लिए एक बहुत ही दिलचस्प और महत्वपूर्ण न्यूट्रॉन के साथ परमाणु नाभिक की बमबारी के कारण हुई परमाणु प्रतिक्रिया थी, जिसे उत्कृष्ट इतालवी भौतिक विज्ञानी द्वारा किया गया था। ई. फर्मी. विशेष रूप से, फर्मी ने पाया कि परमाणु परिवर्तन न केवल तेज़ न्यूट्रॉन के कारण हो सकते हैं, बल्कि धीमे न्यूट्रॉन के कारण भी हो सकते हैं, जो थर्मल गति से चलते हैं। वैसे, तापमान के संपर्क में आने से होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं को थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं कहा जाता है। जहां तक ​​न्यूट्रॉन के प्रभाव में होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं की बात है तो उन्होंने बहुत तेजी से विज्ञान में अपना विकास हासिल किया और किस तरह की प्रतिक्रियाएं होती हैं, इसके बारे में आगे पढ़ें।

परमाणु प्रतिक्रिया के लिए विशिष्ट सूत्र.

भौतिकी में कौन सी परमाणु प्रतिक्रियाएँ होती हैं?

सामान्य तौर पर, आज ज्ञात परमाणु प्रतिक्रियाओं को निम्न में विभाजित किया जा सकता है:

• परमाणु नाभिक का विखंडन
• थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं

नीचे हम उनमें से प्रत्येक के बारे में विस्तार से लिखेंगे।

परमाणु विखंडन

परमाणु नाभिक की विखंडन प्रतिक्रिया में परमाणु के वास्तविक नाभिक का दो भागों में विघटन शामिल होता है। 1939 में, जर्मन वैज्ञानिक ओ. हैन और एफ. स्ट्रैसमैन ने परमाणु नाभिक के विखंडन की खोज की, अपने वैज्ञानिक पूर्ववर्तियों के शोध को जारी रखते हुए, उन्होंने स्थापित किया कि जब यूरेनियम पर न्यूट्रॉन की बमबारी होती है, तो आवर्त सारणी के मध्य भाग के तत्व उत्पन्न होते हैं, अर्थात् रेडियोधर्मी बेरियम, क्रिप्टन और कुछ अन्य तत्वों के समस्थानिक। दुर्भाग्य से, इस ज्ञान का उपयोग शुरू में भयानक, विनाशकारी उद्देश्यों के लिए किया गया था, क्योंकि द्वितीय विश्व युद्ध शुरू हुआ और जर्मन, और दूसरी ओर, अमेरिकी और सोवियत वैज्ञानिकों में परमाणु हथियार (जो यूरेनियम की परमाणु प्रतिक्रिया पर आधारित थे) विकसित करने की होड़ मच गई, जो जापानी शहरों हिरोशिमा और नागासाकी पर कुख्यात "परमाणु मशरूम" के साथ समाप्त हुआ।

लेकिन भौतिकी की बात करें तो, अपने नाभिक के विभाजन के दौरान यूरेनियम की परमाणु प्रतिक्रिया में भारी ऊर्जा होती है, जिसे विज्ञान अपनी सेवा में लगाने में सक्षम है। ऐसी परमाणु प्रतिक्रिया कैसे होती है? जैसा कि हमने ऊपर लिखा है, यह न्यूट्रॉन द्वारा यूरेनियम परमाणु के नाभिक पर बमबारी के परिणामस्वरूप होता है, जिससे नाभिक विभाजित हो जाता है, जिससे 200 MeV के क्रम की एक विशाल गतिज ऊर्जा पैदा होती है। लेकिन सबसे दिलचस्प बात यह है कि न्यूट्रॉन के साथ टकराव से यूरेनियम नाभिक की परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया के उत्पाद के रूप में, कई मुक्त नए न्यूट्रॉन दिखाई देते हैं, जो बदले में, नए नाभिक से टकराते हैं, उन्हें विभाजित करते हैं, और इसी तरह। परिणामस्वरूप, और भी अधिक न्यूट्रॉन होते हैं और उनके साथ टकराव से और भी अधिक यूरेनियम नाभिक विभाजित हो जाते हैं - एक वास्तविक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है।

आरेख पर यह इस प्रकार दिखता है।

इस मामले में, न्यूट्रॉन गुणन कारक एकता से अधिक होना चाहिए; इस प्रकार की परमाणु प्रतिक्रिया के लिए यह एक आवश्यक शर्त है। दूसरे शब्दों में, नाभिक के क्षय के बाद बनने वाली प्रत्येक अगली पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या पिछली पीढ़ी की तुलना में अधिक होनी चाहिए।

यह ध्यान देने योग्य है कि, एक समान सिद्धांत के अनुसार, बमबारी के दौरान परमाणु प्रतिक्रियाएं कुछ अन्य तत्वों के परमाणुओं के नाभिक के विखंडन के दौरान भी हो सकती हैं, इस बारीकियों के साथ कि नाभिक पर विभिन्न प्रकार के प्राथमिक कणों द्वारा बमबारी की जा सकती है, और ऐसी परमाणु प्रतिक्रियाओं के उत्पाद अलग-अलग होंगे, इसलिए हम उनका अधिक विस्तार से वर्णन कर सकते हैं, हमें एक संपूर्ण वैज्ञानिक मोनोग्राफ की आवश्यकता है

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं संलयन प्रतिक्रियाओं पर आधारित होती हैं, यानी वास्तव में, विखंडन के विपरीत प्रक्रिया होती है, परमाणुओं के नाभिक भागों में विभाजित नहीं होते हैं, बल्कि एक दूसरे में विलय हो जाते हैं। इससे बड़ी मात्रा में ऊर्जा भी निकलती है।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं, जैसा कि नाम से पता चलता है (थर्मो-तापमान), विशेष रूप से बहुत उच्च तापमान पर हो सकती है। आख़िरकार, दो परमाणु नाभिकों के विलय के लिए, उन्हें अपने धनात्मक आवेशों के विद्युत प्रतिकर्षण पर काबू पाते हुए एक-दूसरे के बहुत करीब आना होगा; यह उच्च गतिज ऊर्जा के अस्तित्व के साथ संभव है, जो बदले में है उच्च तापमान पर संभव है. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं नहीं होती हैं, हालांकि, न केवल उस पर, बल्कि अन्य सितारों पर भी; कोई यह भी कह सकता है कि यह किसी भी तारे की प्रकृति के आधार पर निहित है।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ, वीडियो

और अंत में, हमारे लेख, परमाणु प्रतिक्रियाओं के विषय पर एक शैक्षिक वीडियो।

​प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला के वैज्ञानिकों ने सबसे लंबे समय तक चलने वाले परमाणु संलयन उपकरण का विचार प्रस्तावित किया है जो 60 से अधिक वर्षों तक काम कर सकता है। फिलहाल, यह एक कठिन कार्य है: वैज्ञानिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर को कुछ मिनटों - और फिर वर्षों तक चलाने के लिए संघर्ष कर रहे हैं। जटिलता के बावजूद, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर का निर्माण विज्ञान में सबसे आशाजनक कार्यों में से एक है, जो भारी लाभ ला सकता है। हम आपको बताते हैं कि थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के बारे में आपको क्या जानने की जरूरत है।

1. थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन क्या है?

इस बोझिल वाक्यांश से भयभीत न हों, यह वास्तव में काफी सरल है। संलयन एक प्रकार की परमाणु प्रतिक्रिया है।

परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान, एक परमाणु का नाभिक या तो एक प्राथमिक कण के साथ या दूसरे परमाणु के नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिसके कारण नाभिक की संरचना और संरचना बदल जाती है। एक भारी परमाणु नाभिक दो या तीन हल्के नाभिकों में विघटित हो सकता है - यह एक विखंडन प्रतिक्रिया है। एक संलयन प्रतिक्रिया भी होती है: यह तब होता है जब दो हल्के परमाणु नाभिक एक भारी परमाणु में विलीन हो जाते हैं।

परमाणु विखंडन के विपरीत, जो या तो अनायास या जबरदस्ती हो सकता है, बाहरी ऊर्जा की आपूर्ति के बिना परमाणु संलयन असंभव है। जैसा कि आप जानते हैं, विपरीत वस्तुएं आकर्षित करती हैं, लेकिन परमाणु नाभिक सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं - इसलिए वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। इस स्थिति को कूलम्ब अवरोध कहा जाता है। प्रतिकर्षण पर काबू पाने के लिए, इन कणों को तीव्र गति तक तेज़ करना होगा। यह बहुत ऊँचे तापमान पर किया जा सकता है - कई मिलियन केल्विन के क्रम पर। इन प्रतिक्रियाओं को थर्मोन्यूक्लियर कहा जाता है।

2. हमें थर्मोन्यूक्लियर संलयन की आवश्यकता क्यों है?

परमाणु और थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के दौरान, भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है - आप शक्तिशाली हथियार बना सकते हैं, या आप परमाणु ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं और इसे पूरी दुनिया में आपूर्ति कर सकते हैं। परमाणु क्षय ऊर्जा का उपयोग लंबे समय से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता रहा है। लेकिन थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा अधिक आशाजनक दिखती है। थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया में, परमाणु प्रतिक्रिया की तुलना में प्रत्येक न्यूक्लियॉन (तथाकथित घटक नाभिक, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) के लिए बहुत अधिक ऊर्जा जारी की जाती है। उदाहरण के लिए, जब एक यूरेनियम नाभिक के एक न्यूक्लियॉन में विखंडन से 0.9 MeV (मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट) उत्पन्न होता है, और जबहीलियम नाभिक के संलयन के दौरान हाइड्रोजन नाभिक से 6 MeV के बराबर ऊर्जा निकलती है। इसलिए, वैज्ञानिक थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं करना सीख रहे हैं।

थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन अनुसंधान और रिएक्टर निर्माण उच्च तकनीक उत्पादन का विस्तार करना संभव बनाता है, जो विज्ञान और उच्च तकनीक के अन्य क्षेत्रों में उपयोगी है।

3. थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं क्या हैं?

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं को आत्मनिर्भर, अनियंत्रित (हाइड्रोजन बम में प्रयुक्त) और नियंत्रित (शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए उपयुक्त) में विभाजित किया गया है।

तारों के आंतरिक भाग में आत्मनिर्भर प्रतिक्रियाएँ होती हैं। हालाँकि, पृथ्वी पर ऐसी प्रतिक्रियाएँ होने की कोई स्थितियाँ नहीं हैं।

लोग लंबे समय से अनियंत्रित या विस्फोटक थर्मोन्यूक्लियर संलयन का संचालन कर रहे हैं। 1952 में, ऑपरेशन आइवी माइक के दौरान, अमेरिकियों ने दुनिया के पहले थर्मोन्यूक्लियर विस्फोटक उपकरण का विस्फोट किया, जिसका हथियार के रूप में कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं था। और अक्टूबर 1961 में, इगोर कुरचटोव के नेतृत्व में सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा विकसित दुनिया के पहले थर्मोन्यूक्लियर (हाइड्रोजन) बम ("ज़ार बॉम्बा", "कुज़्का की माँ") का परीक्षण किया गया था। यह मानव जाति के पूरे इतिहास में सबसे शक्तिशाली विस्फोटक उपकरण था: विभिन्न स्रोतों के अनुसार, विस्फोट की कुल ऊर्जा 57 से 58.6 मेगाटन टीएनटी तक थी। हाइड्रोजन बम को विस्फोटित करने के लिए, पहले पारंपरिक परमाणु विस्फोट के दौरान उच्च तापमान प्राप्त करना आवश्यक है - तभी परमाणु नाभिक प्रतिक्रिया करना शुरू कर देंगे।

अनियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान विस्फोट की शक्ति बहुत अधिक होती है, और इसके अलावा, रेडियोधर्मी संदूषण का अनुपात भी अधिक होता है। इसलिए, शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए, यह सीखना आवश्यक है कि इसे कैसे नियंत्रित किया जाए।

4. नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के लिए क्या आवश्यक है?

प्लाज्मा पकड़ो!

अस्पष्ट? चलिए अब समझाते हैं.

सबसे पहले, परमाणु नाभिक. परमाणु ऊर्जा में, आइसोटोप का उपयोग किया जाता है - परमाणु जो न्यूट्रॉन की संख्या में और तदनुसार, परमाणु द्रव्यमान में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। हाइड्रोजन आइसोटोप ड्यूटेरियम (डी) पानी से प्राप्त होता है। सुपरहेवी हाइड्रोजन या ट्रिटियम (टी) हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप है जो पारंपरिक परमाणु रिएक्टरों में होने वाली क्षय प्रतिक्रियाओं का उपोत्पाद है। इसके अलावा थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन के एक हल्के आइसोटोप का उपयोग किया जाता है - प्रोटियम: यह एकमात्र स्थिर तत्व है जिसके नाभिक में न्यूट्रॉन नहीं होते हैं। हीलियम-3 पृथ्वी पर नगण्य मात्रा में पाया जाता है, लेकिन चंद्रमा की मिट्टी (रेगोलिथ) में इसकी बहुतायत है: 80 के दशक में, नासा ने रेजोलिथ के प्रसंस्करण और एक मूल्यवान आइसोटोप जारी करने के लिए काल्पनिक स्थापनाओं की एक योजना विकसित की। लेकिन एक और आइसोटोप हमारे ग्रह पर व्यापक है - बोरान-11। पृथ्वी पर 80% बोरॉन परमाणु वैज्ञानिकों के लिए आवश्यक आइसोटोप है।

दूसरे, तापमान बहुत अधिक है. थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया में भाग लेने वाला पदार्थ लगभग पूरी तरह से आयनित प्लाज्मा होना चाहिए - यह एक गैस है जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन और विभिन्न आवेशों के आयन अलग-अलग तैरते हैं। किसी पदार्थ को प्लाज्मा में बदलने के लिए 10 7-10 8 K तापमान की आवश्यकता होती है - यानी लाखों डिग्री सेल्सियस! प्लाज्मा में उच्च-शक्ति विद्युत निर्वहन बनाकर इस तरह के अति-उच्च तापमान को प्राप्त किया जा सकता है।

हालाँकि, आप केवल आवश्यक रासायनिक तत्वों को गर्म नहीं कर सकते। ऐसे तापमान पर कोई भी रिएक्टर तुरंत वाष्पित हो जाएगा। इसके लिए बिल्कुल अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता है। आज अल्ट्रा-शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों का उपयोग करके प्लाज्मा को एक सीमित क्षेत्र में रखना संभव है। लेकिन थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त ऊर्जा का पूरी तरह से उपयोग करना अभी तक संभव नहीं हो पाया है: चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में भी, प्लाज्मा अंतरिक्ष में फैलता है।

5. कौन सी प्रतिक्रियाएँ सर्वाधिक आशाजनक हैं?

नियंत्रित संलयन के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य परमाणु प्रतिक्रियाओं में ड्यूटेरियम (2H) और ट्रिटियम (3H), और लंबी अवधि में हीलियम-3 (3He) और बोरान-11 (11B) का उपयोग किया जाएगा।

सबसे दिलचस्प प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं।

1) 2 डी+ 3 टी ->4 हे (3.5 मेव) + एन (14.1 मेव) - ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया।

2) 2 डी+ 2 डी -> 3 टी (1.01 मेव) + पी (3.02 मेव) 50%

2 D+ 2 D -> 3 He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV) 50% - यह तथाकथित ड्यूटेरियम मोनोप्रोपेलेंट है।

प्रतिक्रियाएँ 1 और 2 न्यूट्रॉन रेडियोधर्मी संदूषण से भरी हैं। इसलिए, "न्यूट्रॉन-मुक्त" प्रतिक्रियाएं सबसे आशाजनक हैं।

3) 2 D+ 3 He -> 4 He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV) - ड्यूटेरियम हीलियम-3 के साथ प्रतिक्रिया करता है। समस्या यह है कि हीलियम-3 अत्यंत दुर्लभ है। हालाँकि, न्यूट्रॉन-मुक्त उपज इस प्रतिक्रिया को आशाजनक बनाती है।

4) पी+ 11 बी -> 3 4 हे + 8.7 एमईवी - बोरान-11 प्रोटियम के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप अल्फा कण बनते हैं जिन्हें एल्यूमीनियम पन्नी द्वारा अवशोषित किया जा सकता है।

6. ऐसी प्रतिक्रिया कहाँ करें?

एक प्राकृतिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर एक तारा है। इसमें, प्लाज्मा गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में रहता है, और विकिरण अवशोषित होता है - इस प्रकार, कोर ठंडा नहीं होता है।

पृथ्वी पर, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं केवल विशेष प्रतिष्ठानों में ही की जा सकती हैं।

नाड़ी तंत्र. ऐसी प्रणालियों में, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम को अति-शक्तिशाली लेजर बीम या इलेक्ट्रॉन/आयन बीम से विकिरणित किया जाता है। इस तरह के विकिरण से थर्मोन्यूक्लियर माइक्रोविस्फोट का क्रम शुरू हो जाता है। हालाँकि, ऐसी प्रणालियाँ औद्योगिक पैमाने पर उपयोग करने के लिए लाभहीन हैं: संलयन के परिणामस्वरूप प्राप्त ऊर्जा की तुलना में परमाणुओं को तेज करने पर बहुत अधिक ऊर्जा खर्च की जाती है, क्योंकि सभी त्वरित परमाणु प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। इसलिए, कई देश अर्ध-स्थिर सिस्टम का निर्माण कर रहे हैं।

अर्ध-स्थिर प्रणालियाँ। ऐसे रिएक्टरों में, प्लाज्मा कम दबाव और उच्च तापमान पर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा समाहित होता है। विभिन्न चुंबकीय क्षेत्र विन्यास के आधार पर तीन प्रकार के रिएक्टर होते हैं। ये टोकामक, तारकीय यंत्र (टॉर्सट्रॉन) और दर्पण जाल हैं।

tokamakइसका मतलब है "चुंबकीय कुंडलियों के साथ टोरॉयडल कक्ष"। यह एक "डोनट" (टोरस) आकार का कक्ष है जिस पर कुंडलियाँ लपेटी जाती हैं। टोकामक की मुख्य विशेषता प्रत्यावर्ती विद्युत धारा का उपयोग है, जो प्लाज्मा के माध्यम से प्रवाहित होती है, इसे गर्म करती है और अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाकर इसे धारण करती है।

में तारकीय यंत्र (टॉर्सट्रॉन)चुंबकीय क्षेत्र पूरी तरह से चुंबकीय कुंडलियों द्वारा समाहित होता है और, टोकामक के विपरीत, इसे लगातार संचालित किया जा सकता है।

ज़ेड में दर्पण (खुला) जालपरावर्तन के सिद्धांत का प्रयोग किया जाता है। चैम्बर को दोनों तरफ चुंबकीय "प्लग" द्वारा बंद किया जाता है जो प्लाज्मा को प्रतिबिंबित करता है, इसे रिएक्टर में रखता है।

लंबे समय तक, मिरर ट्रैप और टोकामक ने प्रधानता के लिए लड़ाई लड़ी। प्रारंभ में, जाल की अवधारणा सरल और इसलिए सस्ती लग रही थी। 60 के दशक की शुरुआत में, खुले जालों को प्रचुर मात्रा में वित्त पोषित किया गया था, लेकिन प्लाज्मा की अस्थिरता और चुंबकीय क्षेत्र के साथ इसे रोकने के असफल प्रयासों ने इन प्रतिष्ठानों को और अधिक जटिल बनाने के लिए मजबूर कर दिया - प्रतीत होता है कि सरल संरचनाएं राक्षसी मशीनों में बदल गईं, और इसे हासिल करना असंभव था स्थिर परिणाम. इसलिए, 80 के दशक में, टोकामक्स सामने आए। 1984 में, यूरोपीय जेट टोकामक लॉन्च किया गया था, जिसकी लागत केवल 180 मिलियन डॉलर थी और जिसके मापदंडों ने थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की अनुमति दी थी। यूएसएसआर और फ्रांस में, सुपरकंडक्टिंग टोकामक डिजाइन किए गए थे, जो चुंबकीय प्रणाली के संचालन पर लगभग कोई ऊर्जा खर्च नहीं करते थे।

7. अब थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएँ करना कौन सीख रहा है?

कई देश अपने स्वयं के थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बना रहे हैं। कजाकिस्तान, चीन, अमेरिका और जापान के पास अपने स्वयं के प्रायोगिक रिएक्टर हैं। कुरचटोव संस्थान इग्निटोर रिएक्टर पर काम कर रहा है। जर्मनी ने वेंडेलस्टीन 7-एक्स फ्यूजन स्टेलरेटर रिएक्टर लॉन्च किया।

सबसे प्रसिद्ध कैडराचे अनुसंधान केंद्र (फ्रांस) में अंतर्राष्ट्रीय टोकामक परियोजना ITER (ITER, इंटरनेशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर) है। इसका निर्माण 2016 में पूरा होना था, लेकिन आवश्यक वित्तीय सहायता की मात्रा बढ़ गई है, और प्रयोगों का समय 2025 तक बढ़ गया है। यूरोपीय संघ, अमेरिका, चीन, भारत, जापान, दक्षिण कोरिया और रूस आईटीईआर गतिविधियों में भाग लेते हैं। यूरोपीय संघ वित्तपोषण में मुख्य हिस्सेदारी (45%) निभाता है, जबकि शेष प्रतिभागी उच्च तकनीक वाले उपकरणों की आपूर्ति करते हैं। विशेष रूप से, रूस सुपरकंडक्टिंग सामग्री और केबल, प्लाज्मा को गर्म करने के लिए रेडियो ट्यूब (जाइरोट्रॉन) और सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स के लिए फ़्यूज़, साथ ही रिएक्टर के सबसे जटिल हिस्से के लिए घटकों का उत्पादन करता है - पहली दीवार, जिसे विद्युत चुम्बकीय बलों, न्यूट्रॉन विकिरण का सामना करना पड़ता है और प्लाज्मा विकिरण.

8. हम अभी भी फ़्यूज़न रिएक्टरों का उपयोग क्यों नहीं करते?

आधुनिक टोकामक प्रतिष्ठान थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर नहीं हैं, बल्कि अनुसंधान प्रतिष्ठान हैं जिनमें प्लाज्मा का अस्तित्व और संरक्षण केवल कुछ समय के लिए ही संभव है। तथ्य यह है कि वैज्ञानिकों ने अभी तक यह नहीं सीखा है कि रिएक्टर में प्लाज्मा को लंबे समय तक कैसे रखा जाए।

फिलहाल, परमाणु संलयन के क्षेत्र में सबसे बड़ी उपलब्धियों में से एक जर्मन वैज्ञानिकों की सफलता है जो हाइड्रोजन गैस को 80 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने और एक चौथाई सेकंड के लिए हाइड्रोजन प्लाज्मा के बादल को बनाए रखने में कामयाब रहे। और चीन में, हाइड्रोजन प्लाज्मा को 49.999 मिलियन डिग्री तक गर्म किया गया और 102 सेकंड तक रखा गया। जी.आई. बुडकर इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स, नोवोसिबिर्स्क के रूसी वैज्ञानिकों ने प्लाज्मा को दस मिलियन डिग्री सेल्सियस तक स्थिर ताप प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की। हालाँकि, अमेरिकियों ने हाल ही में 60 वर्षों तक प्लाज्मा को बनाए रखने का एक तरीका प्रस्तावित किया है - और यह उत्साहजनक है।

इसके अलावा, उद्योग में परमाणु संलयन की लाभप्रदता के संबंध में बहस चल रही है। यह अज्ञात है कि बिजली पैदा करने के लाभ परमाणु संलयन की लागत को कवर करेंगे या नहीं। प्रतिक्रियाओं के साथ प्रयोग करने का प्रस्ताव है (उदाहरण के लिए, पारंपरिक ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया या अन्य प्रतिक्रियाओं के पक्ष में मोनोप्रोपेलेंट को त्यागना), निर्माण सामग्री - या यहां तक ​​​​कि औद्योगिक थर्मोन्यूक्लियर संलयन के विचार को त्यागना, केवल विखंडन में व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं के लिए इसका उपयोग करना प्रतिक्रियाएं. हालाँकि, वैज्ञानिक अभी भी प्रयोग जारी रखते हैं।

9. क्या फ्यूज़न रिएक्टर सुरक्षित हैं?

अपेक्षाकृत. ट्रिटियम, जिसका उपयोग संलयन प्रतिक्रियाओं में किया जाता है, रेडियोधर्मी है। इसके अलावा, संश्लेषण के परिणामस्वरूप जारी न्यूरॉन्स रिएक्टर संरचना को विकिरणित करते हैं। प्लाज्मा के संपर्क में आने के कारण रिएक्टर तत्व स्वयं रेडियोधर्मी धूल से ढक जाते हैं।

हालाँकि, विकिरण के मामले में फ़्यूज़न रिएक्टर परमाणु रिएक्टर की तुलना में अधिक सुरक्षित है। रिएक्टर में अपेक्षाकृत कम रेडियोधर्मी पदार्थ होते हैं। इसके अलावा, रिएक्टर का डिज़ाइन स्वयं मानता है कि कोई "छेद" नहीं है जिसके माध्यम से विकिरण लीक हो सकता है। रिएक्टर के निर्वात कक्ष को सील किया जाना चाहिए, अन्यथा रिएक्टर संचालित नहीं हो पाएगा। थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों के निर्माण के दौरान, परमाणु ऊर्जा द्वारा परीक्षण की गई सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, और परिसर में कम दबाव बनाए रखा जाता है।

थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट कब दिखाई देंगे?

वैज्ञानिक अक्सर ऐसा कुछ कहते हैं जैसे "20 वर्षों में हम सभी मूलभूत मुद्दों को हल कर देंगे।" परमाणु उद्योग के इंजीनियर 21वीं सदी के उत्तरार्ध के बारे में बात कर रहे हैं। राजनेता तारीखों की परवाह किए बिना, पैसों के लिए स्वच्छ ऊर्जा के समुद्र के बारे में बात करते हैं।

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