আজকে আমরা নিউক্লিয় ফিশন ও নিউক্লিয় ফিউশন সম্পর্কে আলোচনা করবো। যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ৯ নিউক্লিয় পদার্থবিজ্ঞান এর অন্তর্ভুক্ত।
নিউক্লিয় ফিশন ও নিউক্লিয় ফিউশন
নিউক্লিয় ফিশন (Nuclear Fission) :
আমরা দেখেছি, কে তাপীয় নিউট্রন দিয়ে আঘাত করলে এই ভারী নিউক্লিয়াসটি প্রায় সমান ভাবে দুটি নিউক্লিয়াসে ভেঙ্গে যায়। এর সাথে প্রচুর শক্তি নির্গত করে।
প্রথম সমীকরণটির ক্ষেত্রে নির্গত শক্তির পরিমান নির্ণয় করা যাক,
তাহলে, বিক্রিয়ার পূর্বে ভর = 235.0439+1.0087=236.00526
এবং বিক্রিয়ার পরের ভর = 133.9054 + 99.9354 + 2 x 1.0087 235.85836 u
তাহলে, ভরত্রুটি, ∆m = 2360526-235.85836 = 0.19424 u
সুতরাং, মুক্ত শক্তি, ∆mc2 = ∆E = 0.19424931. 2 MeV = 181MeV
দ্বিতীয় সমীকরণটির ক্ষেত্রে নির্গত শক্তির পরিমান,
তাহলে, বিক্রিয়ার পূর্বে ভর =235.0439+1.0087=236.0526 u
এবং বিক্রিয়ার পরের ভর 140.9139+91.8973+3×1.0087=235.8373 u =
তাহলে, ভরত্র“টি, ∆m = 2360526-235.8373 = 0.2153
সুতরাং, মুক্ত শক্তি, ∆mc2 = ∆E = 0.2153 x 931. 2 MeV = 200.5M V
এই ধরণের নিউক্লীয় বিক্রিয়ার ঘটনাকেই সাধারণভাবে নিউক্লীয় বিভাজন বা নিউক্লিয় ফিশান বলে ।
1939 সালে অটো হান ও স্ট্র্যাসম্যান; ফ্রিশ ও মিটনার এই পদ্ধতি আবিষ্কার করেন ।
কোনো ভারী নিউক্লিয়াসকে (A > 230 ) সঠিক গতির নিউট্রন বা ফোটন দিয়ে আঘাত করে সম্পূর্ণরূপে ভেঙে প্রায় সমান অংশে বিভক্ত করে প্রচন্ড পারমাণবিক শক্তি উৎপন্ন করার প্রক্রিয়াকে নিউক্লীয় বিভাজন বা নিউক্লিয় ফিশান বলে।
এখানে, U কে পেরেন্ট বা জনক নিউক্লিয়াস, [ 235 92u] কে অস্থায়ী যৌগিক নিউক্লিয়াস এবং 134 54Xe ও 100 38 Sr কে ডটার বা দুহিতা নিউক্লিয়াস বলে ।
নিউক্লীয় ফিউশন বা সংযোজন (Nuclear Fusion) :
একাধিক হালকা নিউক্লিয়াস একসঙ্গে জুড়ে অপেক্ষাকৃত বড়ো এবং ভারী একটি নিউক্লিয়াসে পরিণত হওয়ার ঘটনাকে নিউক্লীয় সংযোজন বলা হয়। নিউক্লীয় সংযোজনকে নিউক্লীয় বিভাজনের বিপরীত ঘটনা বলা যায়।
দুটি হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস, অর্থাৎ দুটি প্রোটনের মধ্যে সংযোজনের সম্ভাবনা খুবই কম। নিউক্লীয় সংযোজনের সহজতম
উদাহরণ হল দুটি ডিউটেরন (deuteron)-এর সংযোজন; এর চিহ্ন হল 2 1H
এ ছাড়া, হাইড্রোজেনের আর একটি আইসোটোপ ট্রিটিয়াম H এর নিউক্লিয়াস, অর্থাৎ ট্রাইটন (triton) এর সঙ্গে
ডিউটেরনের সংযোজনের সম্ভাবনাও খুব বেশি।
নিউক্লীয় ফিউশনের শর্ত (Conditions of nuclear fusion) :
হালকা মৌল :
ধনাত্মক আধানযুক্ত একাধিক নিউক্লিয়াসকে সংযোজনের জন্য পরস্পরের সংস্পর্শে আনতে হলে স্থির তড়িৎ বিকর্ষণ বলের বিরূদ্ধে কাজ করতে হয়। এজন্য হাইড্রোজেনের মতো হালকা মৌল ব্যবহারই সুবিধাজনক, কারণ সেক্ষেত্রে নিউক্লিয়াসের ধনাত্মক আধানের পরিমাণ কম হয়, ফলে পারস্পরিক বিকর্ষণ বলও কম থাকে।
অতি উচ্চ উষ্ণতা :
নিউক্লীয় সংযোজনের জন্য হাইড্রোজেনের আইসোটোপগুলিকে কয়েক কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস উষ্ণতায় উত্তপ্ত করতে হয়, এর চেয়ে কম উষ্ণতায় ফিউশন ঘটে না। এজন্যই নিউক্লীয় সংযোজন আসলে তাপ-নিউক্লীয় বিক্রিয়া (themo-nuclear reaction)। এই ধরনের উচ্চ উষ্ণতা তৈরী করার সবচেয়ে কার্যকর উপায় হল অনিয়ন্ত্রিত নিউক্লীয় বিভাজন। তই বলা যায়, নিউক্লীয় সংযোজন থেকে শক্তি পেতে হলে আগে নিউক্লীয় বিভাজন ঘটানো প্রয়োজন।
সূর্য ও নক্ষত্রসমূহের শক্তি (Energy of the sun and the stars) :
সূর্য ও বিভিন্ন নক্ষত্রগুলির অভ্যন্ড্ররে তাপ নিউক্লীয় বিক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি উৎপন্ন হয়। এদেরে কেন্দ্রীয় অঞ্চলের কয়েক কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস উষ্ণতা এই ধরনের নিউক্লীয় সংযোজনের পক্ষে অত্যড় উপযোগী। বর্তমান স্বীকৃত তত্ত্ব হল: সূর্যের অভ্যন্ড্ররে কয়েকটি ধাপে তাপ নিউক্লীয় বিক্রিয়ার একটি চক্র সম্পূর্ণ হয়, প্রতি চক্রে মূলত চারটি প্রোটনের নিউক্লীয় সংযোজনের ফলে তৈরি হয় একটি হিলিয়াম নিউক্লিয়াস এবং দুটি পজিট্রন।
নিউক্লীয় বিক্রিয়াটি হলে,
সুতরাং, এই বিক্রিয়ায় ভর হ্রাস = 4×1.008 (4.003 + 2x 0.00055 ) = 0.0279 u
অতএব, এই নিউক্লিীয় বিক্রিয়ায় নির্গত শক্তির পরিমান, ∆E = 0.0279 x 931.2MeV = 26MeV
সূর্যে বিপুল পরিমাণে হাইড্রোজেন আছে, প্রতি বছরে এই হাইড্রোজেনের প্রায় 10″ ভাগের মাত্র 1 ভাগ রূপান্ডুরিত হয় শক্তিতে। তা সত্ত্বেও সূর্যের অভ্যন্ড্ররে নিউক্লীয় সংযোজনের ফলে শক্তি উৎপাদনের হার খুবই বেশি, যার মান প্রায় 4×1026 W । এই হারে শক্তি উৎপাদন হলেও সূর্যে যে বিপুল পরিমাণ হাইড্রোজেন জ্বলানি আছে তার সাহায্যে কোটি কোটি বছর ধরে এই শক্তি উৎপন্ন হতে থাকবে।
সার-সংক্ষেপ :
নিউক্লিয় ফিশন (Nuclear Fission) :
কোনো ভারী নিউক্লিয়াসকে (A>230) সঠিক গতির নিউট্রন বা ফোটন দিয়ে আঘাত করে সম্পূর্ণরূপে ভেঙে প্রায় সমান অংশে বিভক্ত করে প্রচন্ড পারমাণবিক শক্তি উৎপন্ন করার প্রক্রিয়াকে নিউক্লিয় ফিশন বলে ।
নিউক্লিয় ফিউশন বা সংযোজন :
একাধিক হালকা নিউক্লিয়াস একসঙ্গে জুড়ে অপেক্ষাকৃত বড়ো একটি নিউক্লিয়াসে পরিণত হওয়ার ঘটনাকে নিউক্লিয় সংযোজন বলা হয়। নিউক্লিয় সংযোজনকে নিউক্লিয় বিভাজনের বিপরীত ঘটনা বলা যায়।
বহুনির্বাচনী প্রশ্ন
১। নিউক্লিয় ফিশান হলো-
i. কৃত্রিম উপায়ে নিউক্লিয়াস ভাঙার একটি প্রক্রিয়া
ii. ভারী নিউক্লিয়াসকে ধীর নিউট্রন দিয়ে আঘাত করে সম্পূর্ণরূপে ভেঙে প্রায় সমান অংশে বিভক্ত করা ।
iii. একাধিক হালকা নিউক্লিয়াস একসঙ্গে জুড়ে অপেক্ষাকৃত বড়ো একটি নিউক্লিয়াসে পরিণত করা।
নিচের কোনটি সঠিক?
ক. i ও ii
খ. i ও iii
গ. ii ও iii.
ঘ. i, ii ও iii
২। নিউক্লিয় ফিউশন হলো-
i. কৃত্রিম উপায়ে হালকা নিউক্লিয়াস জুড়ে দেয়ার একটি প্রক্রিয়া ।
ii. ভারী নিউক্লিয়াসকে ধীর নিউট্রন দিয়ে আঘাত করে সম্পূর্ণরূপে ভেঙে প্রায় সমান অংশে বিভক্ত করা ।
iii. অত্যধিক উচ্চ তাপমাত্রায় একাধিক হালকা নিউক্লিয়াস একসঙ্গে জুড়ে অপেক্ষাকৃত বড়ো একটি নিউক্লিয়াসে পরিণত করা ।
নিচের কোনটি সঠিক?
ক. i ও ii
খ. i ও iii
গ. ii ও iii.
ঘ. i, ii ও iii