रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन अधिग्रहण कैसे काम करता है

रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन अधिग्रहण की प्रक्रिया और इसका महत्व समझें, जिसमें न्यूट्रॉन गति, सामग्री अंतःक्रिया और ऊर्जा संतुलन शामिल हैं।

रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन अधिग्रहण कैसे काम करता है

थर्मल न्यूट्रॉन अधिग्रहण (thermal neutron absorption) परमाणु रिएक्टरों में ऊर्जा उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में थर्मल न्यूट्रॉन, जो कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन होते हैं, परमाणुओं के नाभिक द्वारा अधिग्रहित किए जाते हैं। यह प्रक्रिया सामान्यतः फिशन (fission) और फ्यूजन (fusion) रिएक्टरों में देखी जाती है।

थर्मल न्यूट्रॉन का महत्व

थर्मल न्यूट्रॉन की गति बहुत धीमी होती है और इनकी ऊर्जा लगभग ≤ 0.025 eV होती है। इनकी गति धीमी होने के कारण, ये न्यूट्रॉन नाभिक द्वारा ज्यादा आसानी से पकड़े जाते हैं। विभिन्न नाभिकों के लिए यह अधिग्रहण न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस-सेक्शन (neutron capture cross-section) पर निर्भर करता है, जिसे σ (सिग्मा) द्वारा दर्शाया जाता है। थर्मल न्यूट्रॉन के साथ उच्च σ वाले पदार्थ इस प्रक्रिया के लिए अत्यंत प्रभावी होते हैं।

अधिग्रहण प्रक्रिया

नाभिक द्वारा थर्मल न्यूट्रॉन की अधिग्रहण का प्रक्रिया निम्न प्रकार होती है:

थर्मल न्यूट्रॉन नाभिक के पास आते हैं।

यदि न्यूट्रॉन की ऊर्जा उपयुक्त होती है, तो यह नाभिक द्वारा अधिग्रहित किया जाता है।

अधिग्रहण के पश्चात नया नाभिक और कभी-कभी गामा किरणें (γ) उत्पन्न होती हैं।

इस प्रक्रिया को सामान्यतः निरूपित किया जाता है जैसे कि:

^A_ZX + n → ^A+1_ZX* → ^A+1_ZX + γ

जहाँ ^A_ZX मूल नाभिक है, n न्यूट्रॉन है, और γ गामा किरणें हैं।

रिएक्टर का कार्य

परमाणु रिएक्टर में, थर्मल न्यूट्रॉन को नियंत्रित ढंग से ईंधन (जैसे यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239) के नाभिक द्वारा अधिग्रहित किया जाता है। इस प्रक्रिया में:

यूरेनियम-235 (U-235) थर्मल न्यूट्रॉन को पकड़ता है:

²³⁵₉₂U + n → ²³⁶₉₂U* → फिशन प्रोडक्ट्स + 2 या 3 न्यूट्रॉन + ऊर्जा

पकड़े गए न्यूट्रॉनों की ऊर्जा को निकालने के साथ-साथ नए न्यूट्रॉनों की उत्पत्ति होती है जो आगे फिशन प्रतिक्रियाएं आरंभ करते हैं।

यह चेन रिएक्शन (chain reaction) नियंत्रित ढंग से रखी जाती है, ताकि निरंतर ऊर्जा उत्पादन संभव हो सके। साथ ही, इस प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए मॉडरेटर, कंट्रोल रॉड्स और कूलेंट्स का उपयोग किया जाता है।

थर्मल न्यूट्रॉन अधिग्रहण की प्रक्रिया में विभिन्न पदार्थों का कैप्चर क्रॉस-सेक्शन जानने से यह सुनिश्चित होता है कि परमाणु रिएक्टर सुरक्षित और प्रभावी ढंग से ऑपरेट हो सके।