نیوکلیئر فیوژن نیوکلیئر فیوژن سے زیادہ توانائی کیوں خارج کرتا ہے؟ میں اپنے دماغ میں انگلیوں سے آسانی سے سمجھاتا ہوں۔

نیوکلیئر فیوژن نیوکلیئر فیوژن سے زیادہ توانائی کیوں خارج کرتا ہے۔

آئیے پہلے یہ سمجھتے ہیں کہ نیوکلیئر فیوژن اور نیوکلیئر فیوژن ری ایکشن کا بنیادی اصول کیا ہے۔ نیوکلیئر فیوژن ری ایکشن میں، ایک بھاری اور غیر مستحکم ایٹم ہلکے اور زیادہ مستحکم ایٹموں میں تقسیم ہوتا ہے، جب کہ نیوکلیئر فیوژن ری ایکشن میں، چھوٹے غیر مستحکم ایٹم ایک ساتھ مل کر ایک مستحکم اور بھاری عنصر بناتے ہیں۔

اگلا سوال یہ ہے کہ یہ رد عمل توانائی کیسے پیدا کرتے ہیں؟ (دراصل توانائی کی ایک بہت). اور جواب آئن سٹائن کے ماس اور توانائی کی مساوات کے فارمولے میں بالکل فٹ بیٹھتا ہے، یعنی E = mc^2۔ ان رد عمل میں ایٹموں کی کمیت ایک جیسی نہیں ہوتی۔ یہ نوٹ کیا جا سکتا ہے کہ اس میں شامل ایٹموں کے نیوکلی کے ماسز میں ہمیشہ کچھ فرق ہوتا ہے، اور کمیت میں اس فرق کو خارج ہونے والی توانائی سے پورا کیا جاتا ہے۔

آئیے چند بنیادی مثالوں کو دیکھتے ہیں۔

نیوکلیئر فیوژن ری ایکشن

ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا D+T ردعمل لیں۔

یہاں، ایک ڈیوٹیریم ایٹم (2.01410178 amu) اور ایک ٹریٹیم ایٹم (3.01604927 amu) مل کر ایک مستحکم ہیلیم ایٹم (4.00260325 amu) بناتا ہے اور اس عمل میں ایک نیوٹران (1.00866492 amu) Mexxx توانائی کے ساتھ ساتھ جاری کرتا ہے۔

آئیے کچھ ریاضی کرتے ہیں -

مسٹر = ماس (ڈیوٹیریم) + ماس (ٹرائٹیم) = 2.01410178 + 3.01604927 = 5.03015105 amu (AEM ایک ایٹمی ماس یونٹ ہے۔)

اور اسی طرح باقی -

مسٹر = ماس (ہیلیم) + ماس (نیوٹران) = 4.00260325 + 1.00866492 = 5.01126817 amu

بڑے پیمانے پر دیکھا گیا فرق -

مسٹر - ایم پی = 0.01888288 amu

1 ایم یو کے برابر توانائی۔ = 931.4812 MeV (E = mc^2 سے)

لہذا، اس فیوژن ری ایکشن میں جاری ہونے والی توانائی کی مقدار = 17.58904772 MeV۔

نیوکلیئر فیوژن ری ایکشن

آئیے ذیل کی تصویر میں دکھائے گئے U-235 کی مثال لیں۔

یہاں یورینیم 235 (235.04392990 amu) کے آاسوٹوپ پر نیوٹران کی بمباری ہوتی ہے، جس سے یہ ایک غیر مستحکم ایٹم U-236 بنتا ہے، اور آخر کار یہ دو چھوٹے اور مستحکم ایٹموں میں بدل جاتا ہے: krypton-92 (91,900 amu.) اور barium-10401. ) کے ساتھ 3 نیوٹران (1.00866492) اور توانائی xxxx.xxxx MeV جاری کی جاتی ہے۔

اب گنتے ہیں-

مسٹر = ماس (U-235) + ماس (نیوٹران) = 235.04392990 + 1.00866492 = 236.05259482 amu

اور اسی طرح -

مسٹر = ماس (Kr-92) + ماس (Ba-141) + ماس (نیوٹران) x 3 = 91.900 + 140.910 + 1.00866492 x 3 = 235.83599476 amu۔

بڑے پیمانے پر دیکھا گیا فرق -

مسٹر - Mp = 0.21660006 a.m.u.

1 ایم یو کے برابر توانائی۔ = 931.4812 MeV (E = mc^2 سے)

تو، اس فِشن ری ایکشن میں خارج ہونے والی توانائی کی مقدار = 201.758883 MeV۔

لہذا، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ فیوژن ری ایکشن کی صورت میں جاری ہونے والی توانائی فیوژن ری ایکشن میں جاری ہونے والی توانائی سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔

لیکن…

فیوژن ری ایکشن میں ایٹموں کا ماس فیوژن ری ایکشن میں استعمال ہونے والے سے بہت چھوٹا تھا۔

اگر ہم 1 ایم یو سے گنتے ہیں،

پھر ترکیب کے دوران ہمیں 17.859 MeV کو 5.03 amu سے تقسیم کیا جائے گا۔ (ہیلیم + نیوٹران) = 3.55 MeV فی 1 amu۔

اور 236.0526 amu کے ذریعے 201.759 MeV کے فِشن ری ایکشن کی صورت میں۔ ایٹموں کا ماس، یعنی 0.8547 MeV فی 1 amu

نتیجہ

اگر آپ کے پاس ایندھن کی مساوی مقدار ہے، تو تھرمونیوکلیئر فیوژن کے دوران جاری ہونے والی توانائی زیادہ ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ایک U-235 ایٹم کی کمیت 235 نیوکلیائی ہوتی ہے، جب کہ ایک D+T ایٹم میں 5 مرکزے ہوتے ہیں۔ یہ 47 گنا کم ہے۔ اس طرح، ایندھن کے اسی وزن کے لیے، جوہری فیوژن زیادہ توانائی جاری کرتا ہے۔

دلچسپ پہلو

زیادہ تر تھرمونیوکلیئر ہتھیاروں میں، تقریباً نصف توانائی فِشن سے آتی ہے! فیوژن زون بڑی تعداد میں تیز رفتار نیوٹران خارج کرتا ہے، اور یہ نیوٹران عام یورینیم-238 کے انشقاق کا باعث بننے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ یعنی، اس طرح کے بم میں تھرمونیوکلیئر کور یورینیم-238 سے گھرا ہوا ہوتا ہے، اور جبری فیشن تقریباً نصف توانائی فراہم کرتا ہے۔ یہ بھی تقریباً تمام قطرے دیتا ہے۔ اس طرح، ایک نیوٹران بم میں یہ تہہ غائب ہے، جس کے نتیجے میں بہت کم نتیجہ نکلتا ہے۔ خارج ہونے والے نیوٹران، جو آس پاس کے کسی کو بھی مار سکتے ہیں، نیوٹران بم کو اس کا نام دیتے ہیں۔