နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများ (ဖစ်ရှင်းနှင့် ဖျူးရှင်း) ကို ဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ

နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများ (ဖစ်ရှင်းနှင့် ဖျူးရှင်း) ကို ဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ

နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများသည် သိပ္ပံနှင့်နည်းပညာဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုတွင် အထူးသဖြင့် စွမ်းအင်ကဏ္ဍတွင် အရေးကြီးသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှု အမျိုးအစားနှစ်မျိုးရှိသည်- ကွဲထွက်ခြင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်း။ ဤဆောင်းပါးတွင်၊ အခြေခံသဘောတရားများ၊ ကွာခြားချက်များနှင့် ဥပမာပြဿနာများစွာနှင့် ကွဲထွက်ခြင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်း နှစ်မျိုးလုံး၏ နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများနှင့် ဆက်စပ်သော ၎င်းတို့၏ဖြေရှင်းချက်များကို ဆွေးနွေးပါမည်။

ဖစ်ရှင်းနှင့် ဖျူးရှင်းဓာတ်ပြုမှုများနိဒါန်း

ဖစ်ရှင်းဆိုသည်မှာ ယူရေနီယမ်-၂၃၅ သို့မဟုတ် ပလူတိုနီယမ်-၂၃၉ ကဲ့သို့သော ကြီးမားပြီး လေးလံသော အက်တမ်နျူကလိယကို ပိုမိုသေးငယ်ပေါ့ပါးသော နျူကလိယများအဖြစ် ပြိုကွဲစေသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ အဲလ်ဘတ် အိုင်းစတိုင်း၏ နာမည်ကြီး ညီမျှခြင်း \(E=mc^2\) အရ မူလနျူကလိယ၏ ဒြပ်ထုအချို့ကို စွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းလဲထားသောကြောင့် ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် စွမ်းအင်အမြောက်အမြားကို ထုတ်လွှတ်သည်။ ဖစ်ရှင်းဓာတ်ပြုမှုများကို နျူကလီးယားဓာတ်အားပေးစက်ရုံများနှင့် နျူကလီးယားလက်နက်များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်။

ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနဲ့၊ ဖျူးရှင်းဆိုတာ ပိုပေါ့ပါးတဲ့ နျူကလိယတွေ ပေါင်းစပ်ပြီး ပိုလေးတဲ့ နျူကလိယတွေ ဖြစ်လာတဲ့ ဖြစ်စဉ်ပါ။ ဖျူးရှင်း ဓာတ်ပြုမှုရဲ့ အဖြစ်အများဆုံး ဥပမာကတော့ နေနဲ့ တခြားကြယ်တွေမှာ ဖြစ်လေ့ရှိတဲ့ ဟိုက်ဒရိုဂျင် နျူကလိယတွေ ဟီလီယမ်အဖြစ် ဖျူးရှင်းခြင်းပါပဲ။ ဖျူးရှင်းဟာ ဖျူးရှင်းထက် ယူနစ်အလေးချိန်တစ်ခုအတွက် စွမ်းအင်ပိုထုတ်လုပ်ပေးပြီး စကြဝဠာထဲမှာ အဓိက စွမ်းအင်ရင်းမြစ် ဖြစ်ပါတယ်။

နမူနာမေးခွန်းများနှင့် ဆွေးနွေးချက်

ဤနျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုအမျိုးအစားနှစ်မျိုးကို ပိုမိုနားလည်နိုင်ရန်အတွက် နျူကလီးယားရူပဗေဒသင်ခန်းစာများတွင် မကြာခဏပေါ်လာလေ့ရှိသော မေးခွန်းဥပမာအချို့ကို ဆွေးနွေးကြပါစို့။

မေးခွန်း ၁: ယူရေနီယမ်-၂၃၅ ၏ ပြိုကွဲမှုတုံ့ပြန်မှု

အဖြစ်အများဆုံး ပြိုကွဲမှုတုံ့ပြန်မှုတစ်ခုမှာ ယူရေနီယမ်-၂၃၅ သည် နျူထရွန်တစ်ခုကို ဖမ်းယူပြီး ဘေရီယမ်-၁၄၁ နှင့် ခရစ်ပတွန်-၉၂ အဖြစ်သို့ ပြိုကွဲကာ နောက်ထပ် နျူထရွန်သုံးလုံး ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြစ်သည်။ ယူရေနီယမ်-၂၃၅ ၏ နျူကလီးယားဒြပ်ထုသည် 235,0439 u၊ ဘေရီယမ်-၁၄၁ သည် 140,9144 u နှင့် ခရစ်ပတွန်-၉၂ သည် 91,9262 u ဖြစ်ပါက ဤဓာတ်ပြုမှုအတွက် ညီမျှခြင်းကို ရေးပြီး ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်ပမာဏကို တွက်ချက်ပါ။ နျူထရွန်၏ ဒြပ်ထုမှာ 1,0087 u ဖြစ်သည်။

ဆွေးနွေးချက်:

ဖြစ်ပေါ်သော နျူကလီးယား ဓာတ်ပြုမှုကို အောက်ပါအတိုင်း ရေးသားနိုင်သည်-

\[
\text{^{235}_{92}U} + \text{n} \rightarrow \text{^{141}_{56}Ba} + \text{^{92}_{36}Kr} + 3\text{n}
\]

ထုတ်လွှတ်လိုက်တဲ့ စွမ်းအင်ကို တွက်ချက်ဖို့အတွက်၊ ကနဦးဒြပ်ထုနဲ့ ထုတ်ကုန်တွေရဲ့ ဒြပ်ထုကြားက ကွာခြားချက်ဖြစ်တဲ့ ဒြပ်ထုလိုငွေကို သိဖို့ လိုအပ်ပါတယ်-

၁။ ကနဦးဒြပ်ထု = ယူရေနီယမ်-၂၃၅ ၏ဒြပ်ထု + နျူထရွန်များ၏ဒြပ်ထု = ၂၃၅.၀၄၃၉ u + ၁.၀၀၈၇ u = ၂၃၆.၀၅၂၆ u
၂။ မြှောက်လဒ်၏ အလေးချိန် = ဘေရီယမ်-၁၄၁ ၏ အလေးချိန် + ခရစ်ပတွန်-၉၂ ၏ အလေးချိန် + ၃ နျူထရွန်၏ အလေးချိန် = ၁၄၀.၉၁၄၄ u + ၉၁.၉၂၆၂ u + ၃(၁.၀၀၈၇ u) = ၂၃၅.၈၆၀၇ u
၃။ ဒြပ်ထုလိုငွေ (Δm) = ကနဦးဒြပ်ထု – မြှောက်လဒ်ဒြပ်ထု = ၂၃၆.၀၅၂၆ u – ၂၃၅.၈၆၀၇ u = ၀.၁၉၁၉ u

ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်ကို \(E=mc^2\) ညီမျှခြင်းကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်ပြီး၊ 1 u သည် 931.5 MeV နှင့် ညီမျှသည်-

\[
\Delta E = \Delta m \x931.5 \, \text{MeV} = 0.1919 \x931.5 \, \text{MeV} \x178.8 \, \text{MeV} ခန့် ဖြစ်သည်
\]

ထို့ကြောင့် ဤ ဖစ်ရှင် ဓာတ်ပြုမှုတွင် ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်မှာ 178.8 MeV ခန့် ဖြစ်သည်။

မေးခွန်း ၂: ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပေါင်းစပ်မှု ဓာတ်ပြုမှု

ပေါင်းစပ်ဓာတ်ပြုမှု၏ ဥပမာအနေဖြင့်၊ deuterium နျူကလိယ နှစ်ခု (\( \text{^2_1H} \)) အကြား ဟီလီယမ်-၃ နျူကလိယ (\( \text{^3_2He} \)) နှင့် နျူထရွန် တစ်ခု ဖွဲ့စည်းရန် ဓာတ်ပြုမှုကို စဉ်းစားကြည့်ကြပါစို့။ deuterium ၏ ဒြပ်ထုသည် 2,0141 u၊ ဟီလီယမ်-၃ ၏ ဒြပ်ထုသည် 3,0160 u နှင့် နျူထရွန်၏ ဒြပ်ထုသည် 1,0087 u ဖြစ်ပါက ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်ကို တွက်ချက်ပါ။

ဆွေးနွေးချက်:

ဖြစ်ပေါ်သော နျူကလီးယား ဓာတ်ပြုမှုကို အောက်ပါအတိုင်း ရေးသားနိုင်သည်-

\[
\text{^2_1H} + \text{^2_1H} \rightarrow \text{^3_2He} + \text{n}
\]

ဓာတ်ပြုမှုတွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဒြပ်ထုလိုငွေကို တွက်ချက်ပါ-

၁။ ကနဦးဒြပ်ထု = ၂(၂.၀၁၄၁ u) = ၄.၀၂၈၂ u
၂။ မြှောက်ဒြပ်ထု = ဟီလီယမ်-၃ ဒြပ်ထု + နျူထရွန်ဒြပ်ထု = ၃.၀၁၆၀ u + ၁.၀၀၈၇ u = ၄.၀၂၄၇ u
၃။ ဒြပ်ထုလိုငွေ (Δm) = ကနဦးဒြပ်ထု – မြှောက်လဒ်ဒြပ်ထု = ၂၃၆.၀၅၂၆ u – ၂၃၅.၈၆၀၇ u = ၀.၁၉၁၉ u

ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်ကို အောက်ပါအတိုင်း တွက်ချက်နိုင်သည်-

\[
\Delta E = \Delta m \x931.5 \, \text{MeV} = 0.0035 \x931.5 \, \text{MeV} \x3.26 \, \text{MeV} ခန့် ဖြစ်သည်
\]

ဤပေါင်းစပ်ဓာတ်ပြုမှုမှ ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်မှာ 3.26 MeV ခန့်ရှိသည်။

နှိုင်းယှဉ်ခြင်းနှင့် အသုံးချခြင်း

ဤဥပမာနှစ်ခုမှ၊ ဖျူးရှင်းဓာတ်ပြုမှုများသည် ဖျူးရှင်းဓာတ်ပြုမှုများမှ ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင်ထက် ဖြစ်ရပ်တစ်ခုလျှင် စွမ်းအင်အနည်းငယ်လျော့နည်းစွာ ထုတ်လုပ်သော်လည်း၊ ဖျူးရှင်း၏ အဓိကအားသာချက်မှာ ဖျူးရှင်းဓာတ်ပေါင်းဖိုကဲ့သို့ ပမာဏများစွာဖြင့် လုပ်ဆောင်သည့်အခါ ၎င်း၏ စွမ်းအင်အလားအလာ ပိုမိုများပြားခြင်းဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ကမ္ဘာ့စွမ်းအင်ပြဿနာများကို ပိုမိုသန့်ရှင်းစွာနှင့် ဘေးကင်းစွာ ဖြေရှင်းပေးနိုင်မည်ဖြစ်သည်။

ပြိုကွဲမှုဓာတ်ပြုမှုများကို လက်ရှိတွင် နျူကလီးယားဓာတ်အားပေးစက်ရုံများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသော်လည်း ဘေးကင်းရေးနှင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ရေဒီယိုသတ္တိကြွစွန့်ပစ်ပစ္စည်းများနှင့် ဆက်စပ်သော စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ နေရောင်ခြည်နှင့် ကြယ်စွမ်းအင်၏ အခြေခံဖြစ်သော ပေါင်းစပ်ဓာတ်ပြုမှုများကို တီထွင်နေပြီး ပြင်သစ်နိုင်ငံရှိ ITER ကဲ့သို့သော စီမံကိန်းများသည် အနာဂတ်သန့်ရှင်းသော စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်အဖြစ် နျူကလီးယားပေါင်းစပ်မှု၏ ရှင်သန်နိုင်မှုကို သရုပ်ပြရန် ရည်ရွယ်ထားသည်။

နိဂုံး

နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများ၊ ကွဲထွက်ခြင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်း နှစ်မျိုးလုံးကို နားလည်ခြင်းသည် နည်းပညာနှင့် သိပ္ပံပညာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများနှင့် ဆက်စပ်၍ အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ထို့အပြင်၊ ဤအသိပညာသည် စကြဝဠာမည်သို့အလုပ်လုပ်ပုံနှင့် ရေရှည်တည်တံ့သော စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်များ ပံ့ပိုးပေးရာတွင် ၎င်း၏ အလားအလာရှိသော အသုံးချမှုများကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းစွာ ထိုးထွင်းသိမြင်စေပါသည်။ နျူကလီးယားဓာတ်ပြုမှုများကို လေ့လာရာတွင် အထက်တွင် ဆွေးနွေးခဲ့သည့်အတိုင်း လက်တွေ့ပြဿနာများသည် နျူကလီးယားစွမ်းအင်၏ သဘောတရားများနှင့် အသုံးချမှုများအပေါ် ကျွန်ုပ်တို့၏ နားလည်မှုကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းစေရန် ကူညီပေးပါသည်။