নিউক্লিয়ার বিক্রিয়া ও বিদ্যুৎ উৎপাদন

নিউক্লিয়ার বিক্রিয়া হলো এমন বিক্রিয়া, যেখানে পরমাণুর নিউক্লিয়াসের পরিবর্তন ঘটে। সাধারণ রাসায়নিক বিক্রিয়ায় বাইরের শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের আদান-প্রদান বা অংশীদারত্ব বদলায়, কিন্তু নিউক্লিয়াস অপরিবর্তিত থাকে। নিউক্লিয়ার বিক্রিয়ায় নতুন মৌলের নিউক্লিয়াস তৈরি হতে পারে এবং বিপুল শক্তি নির্গত হতে পারে। এর দুটি গুরুত্বপূর্ণ ধরন ফিশন ও ফিউশন।

নিউক্লিয়ার ফিশন বা বিভাজনে ভারী নিউক্লিয়াস ভেঙে ছোট নিউক্লিয়াস হয়। ধীরগতির নিউট্রন দিয়ে ইউরেনিয়াম-২৩৫ আঘাত করলে একটি সম্ভাব্য বিক্রিয়া হলো: $^{235}_{92}U+{}^{1}_{0}n\rightarrow{}^{141}_{56}Ba+{}^{92}_{36}Kr+3{}^{1}_{0}n+\text{শক্তি}$। এখানে ইউরেনিয়াম থেকে বেরিয়াম, ক্রিপ্টন ও তিনটি নিউট্রন উৎপন্ন হয়।

নিউক্লিয়ার ফিউশন বা সংযোজনে হালকা নিউক্লিয়াস একত্রিত হয়ে ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি করে। উদাহরণ: $^{2}_{1}H+{}^{3}_{1}H\rightarrow{}^{4}_{2}He+{}^{1}_{0}n+\text{শক্তি}$। হাইড্রোজেনের দুটি আইসোটোপ থেকে হিলিয়াম ও নিউট্রন হয়। এর জন্য অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা দরকার। সূর্যের শক্তির উৎস ফিউশন; হাইড্রোজেন বোমার ভিত্তিও এই প্রক্রিয়া।

সমীকরণে ওপরের সংখ্যা ভরসংখ্যা, অর্থাৎ প্রোটন ও নিউট্রনের মোট সংখ্যা; নিচের সংখ্যা পারমাণবিক সংখ্যা, অর্থাৎ প্রোটনের সংখ্যা। এগুলো গণনাসংখ্যা, তাই SI একক নেই। $n$ নিউট্রন, $H$ হাইড্রোজেন, $He$ হিলিয়াম এবং $U$, $Ba$, $Kr$ যথাক্রমে ইউরেনিয়াম, বেরিয়াম ও ক্রিপ্টন বোঝায়।

ফিশনে উৎপন্ন নিউট্রন অন্য ইউরেনিয়াম নিউক্লিয়াসে আঘাত করে আরও ফিশন ঘটাতে পারে। নতুন নিউট্রন আবার একই কাজ চালায়। এভাবে ধারাবাহিকভাবে চলা প্রক্রিয়া হলো নিউক্লিয়ার চেইন বিক্রিয়া। একবার শুরু হলে প্রতিটি ধাপের জন্য বাইরে থেকে নতুন নিউট্রন সরবরাহ করতে হয় না। তবে বিদ্যুৎ উৎপাদনে বিক্রিয়ার হার নিয়ন্ত্রণ জরুরি।

নিউক্লিয়ার রিঅ্যাক্টর হলো ফিশনের চেইন বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের ব্যবস্থা। উৎপন্ন দ্রুতগতির কণার শক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়। সেই তাপে পানি থেকে বাষ্প তৈরি হয়; বাষ্প টারবাইন ঘোরায় এবং টারবাইনের সঙ্গে যুক্ত জেনারেটর বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। বাংলাদেশের পাবনার রূপপুর পারমাণবিক বিদ্যুৎ প্রকল্প এই প্রয়োগের পরিচিত উদাহরণ। বাড়ির বাতি বা পাখা চালানোর বিদ্যুতের উৎসও এ ধরনের কেন্দ্র হতে পারে।

এভাবে বিপুল বিদ্যুৎ পাওয়া যায় এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনের সময় জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানোর মতো সরাসরি কার্বন ডাই-অক্সাইড তৈরি হয় না। তবে তেজস্ক্রিয় বর্জ্য দীর্ঘকাল নিরাপদে রাখতে হয়; দুর্ঘটনা মারাত্মক ক্ষতি করতে পারে, যেমন চেরনোবিলে ঘটেছিল।

সাধারণ ভুল হলো রিঅ্যাক্টর থেকে সরাসরি বিদ্যুৎ বের হয় ভাবা। প্রথমে তাপ, তারপর বাষ্পের মাধ্যমে যান্ত্রিক কাজ এবং শেষে বিদ্যুৎ পাওয়া যায়।

মনে রাখো: নিয়ন্ত্রিত ফিশনের তাপ দিয়ে বাষ্প, টারবাইন ও জেনারেটরের মাধ্যমে পারমাণবিক বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়।