نیوکلیئر ری ایکشنز (فِشن اور فیوژن) پر بحث کرنے والے سوالات کی مثال

نیوکلیئر ری ایکشنز (فِشن اور فیوژن) پر بحث کرنے والے سوالات کی مثال

جوہری ردعمل سائنس اور ٹیکنالوجی کی ترقی میں خاص طور پر توانائی کے شعبے میں ایک اہم جسمانی رجحان ہے۔ جوہری رد عمل کی دو اہم اقسام ہیں: فِشن اور فیوژن۔ اس مضمون میں، ہم بنیادی تصورات، اختلافات، اور متعدد مثالی مسائل اور جوہری رد عمل سے متعلق ان کے حل پر بحث کریں گے، دونوں فیوژن اور فیوژن۔

فِشن اور فیوژن ری ایکشنز کا تعارف

فِشن وہ عمل ہے جس کے ذریعے ایک بڑا، بھاری ایٹم نیوکلئس، جیسے یورینیم-235 یا پلوٹونیم-239، چھوٹے، ہلکے نیوکلیئس میں تقسیم ہوتا ہے۔ یہ عمل بڑی مقدار میں توانائی خارج کرتا ہے کیونکہ البرٹ آئن سٹائن کی مشہور مساوات، \(E=mc^2\) کے مطابق اصل مرکزے کا کچھ حصہ توانائی میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ جوہری پاور پلانٹس اور جوہری ہتھیاروں میں فِشن ری ایکشن بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

اس کے برعکس، فیوژن ایک ایسا عمل ہے جس کے ذریعے ہلکے نیوکللی مل کر بھاری مرکز بناتے ہیں۔ فیوژن ری ایکشن کی سب سے عام مثال ہائیڈروجن نیوکلی کا ہیلیم میں فیوژن ہے، جیسا کہ سورج اور دیگر ستاروں میں ہوتا ہے۔ فیوژن فی یونٹ بڑے پیمانے پر فیوژن سے زیادہ توانائی پیدا کرتا ہے اور کائنات میں توانائی کا بنیادی ذریعہ ہے۔

نمونہ سوالات اور بحث

ان دو قسم کے جوہری ردعمل کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، آئیے سوالات کی کچھ مثالوں پر بات کرتے ہیں جو اکثر نیوکلیئر فزکس کے اسباق میں ظاہر ہوتے ہیں۔

سوال 1: یورینیم-235 کا فِشن ری ایکشن

سب سے زیادہ عام فِشن ردعمل میں سے ایک یہ ہے کہ جب یورینیم-235 ایک نیوٹران کو پکڑتا ہے اور بیریم-141 اور کرپٹن-92 میں تقسیم ہو جاتا ہے، تین اضافی نیوٹران جاری کرتا ہے۔ اس ردعمل کے لیے مساوات لکھیں اور جاری ہونے والی توانائی کی مقدار کا حساب لگائیں، اگر یورینیم-235 کا جوہری وزن 235,0439 u، بیریم-141 کا 140,9144 u، اور کرپٹن-92 کا 91,9262 u ہے۔ نیوٹران کی کمیت 1,0087 u ہے۔

بحث:

جوہری ردعمل جو ہوتا ہے اسے لکھا جا سکتا ہے:

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

جاری ہونے والی توانائی کا حساب لگانے کے لیے، ہمیں بڑے پیمانے پر خسارے کو جاننے کی ضرورت ہے، جو کہ ابتدائی ماس اور مصنوعات کی کمیت کے درمیان فرق ہے:

1. ابتدائی کمیت = یورینیم -235 کی کمیت + نیوٹران کی کمیت = 235,0439 u + 1,0087 u = 236,0526 u
2. مصنوع کا ماس = بیریم-141 کا ماس + کریپٹن-92 کا ماس + 3 نیوٹران کا ماس = 140,9144 u + 91,9262 u + 3(1,0087 u) = 235,8607 u
3. بڑے پیمانے پر خسارہ (Δm) = ابتدائی کمیت - پروڈکٹ ماس = 236,0526 u - 235,8607 u = 0,1919 u

جاری کردہ توانائی کا حساب مساوات \(E=mc^2\) کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے، جہاں 1 u 931.5 MeV کے برابر ہے:

\[
\Delta E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV} = 0.1919 \times 931.5 \, \text{MeV} \تقریباً 178.8 \, \text{MeV}
\]

لہذا، اس فِشن ری ایکشن میں جاری ہونے والی توانائی تقریباً 178.8 MeV ہے۔

سوال 2: ہائیڈروجن فیوژن ری ایکشن

فیوژن ری ایکشن کی مثال کے طور پر، آئیے دو ڈیوٹیریم نیوکلئیس (\( \text{^2_1H} \)) کے درمیان ایک ہیلیم-3 نیوکلئس (\( \text{^3_2He} \)) اور ایک نیوٹران بنانے کے لیے رد عمل پر غور کریں۔ خارج ہونے والی توانائی کا حساب لگائیں اگر ڈیوٹیریم کی کمیت 2,0141 u ہے، ہیلیم-3 کی کمیت 3,0160 u ہے، اور نیوٹران کی کمیت 1,0087 u ہے۔

بحث:

جوہری ردعمل جو ہوتا ہے اسے لکھا جا سکتا ہے:

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

ردعمل میں ہونے والے بڑے پیمانے پر خسارے کا حساب لگائیں:

1. ابتدائی کمیت = 2(2,0141 u) = 4,0282 u
2. پروڈکٹ ماس = ہیلیم 3 ماس + نیوٹران ماس = 3,0160 u + 1,0087 u = 4,0247 u
3. بڑے پیمانے پر خسارہ (Δm) = ابتدائی کمیت - پروڈکٹ ماس = 4,0282 u - 4,0247 u = 0,0035 u

جاری کردہ توانائی کا حساب لگایا جا سکتا ہے:

\[
\Delta E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV} = 0.0035 \times 931.5 \, \text{MeV} \تقریباً 3.26 \, \text{MeV}
\]

اس فیوژن ری ایکشن سے خارج ہونے والی توانائی تقریباً 3.26 MeV ہے۔

موازنہ اور درخواست

ان دو مثالوں سے، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ اگرچہ فیوژن ری ایکشن فی وژن کے رد عمل کے ذریعے جاری ہونے والی توانائی کے مقابلے میں تھوڑی کم توانائی پیدا کرتے ہیں، لیکن فیوژن کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ جب اسے بڑی مقدار میں کیا جاتا ہے، جیسا کہ فیوژن ری ایکٹر میں، جو مثالی طور پر دنیا کے توانائی کے مسائل کو زیادہ صاف اور محفوظ طریقے سے حل کر سکتا ہے۔

فیوژن ری ایکشن فی الحال نیوکلیئر پاور پلانٹس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، لیکن انہیں حفاظت اور اس کے نتیجے میں تابکار فضلہ سے متعلق چیلنجز کا سامنا ہے۔ دریں اثنا، فیوژن ری ایکشنز، شمسی اور تارکیی توانائی کی بنیاد، ترقی کے مراحل میں ہے، فرانس میں ITER جیسے منصوبوں کے ساتھ مستقبل میں صاف توانائی کے ذریعہ کے طور پر جوہری فیوژن کی قابل عملیت کو ظاہر کرنا ہے۔

نتیجہ اخذ کرنا

تکنیکی اور سائنسی ترقی کے تناظر میں جوہری رد عمل کو سمجھنا، فِشن اور فیوژن دونوں ہی اہم ہیں۔ مزید برآں، یہ علم اس بارے میں گہری بصیرت فراہم کرتا ہے کہ کائنات کیسے کام کرتی ہے اور پائیدار توانائی کے ذرائع فراہم کرنے میں اس کے ممکنہ استعمال۔ نیوکلیئر ری ایکشنز کا مطالعہ کرتے ہوئے، مشق کے مسائل جیسا کہ اوپر بحث کی گئی ہے جوہری توانائی کے تصورات اور استعمال کے بارے میں ہماری سمجھ کو گہرا کرنے میں مدد کرتے ہیں۔