अमेरिकी ऊर्जा विभाग के लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में ची-नू भौतिकी प्रयोग के परिणाम परमाणु सुरक्षा अनुप्रयोगों को बढ़ाने, महत्वपूर्ण सुरक्षा को समझने और तेज़ न्यूट्रॉन ऊर्जा रिएक्टरों को डिजाइन करने के लिए पहले कभी नहीं देखा गया महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करते हैं। ची-नु प्रोजेक्ट, एक वर्षों तक चलने वाला प्रयोग जो न्यूट्रॉन-प्रेरित विखंडन द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन के ऊर्जा स्पेक्ट्रम को मापता है, ने हाल ही में तीन प्रमुख एक्टिनाइड तत्वों, यूरेनियम -238, यूरेनियम -235 और प्लूटोनियम -239 का सबसे विस्तृत और व्यापक अनिश्चितता विश्लेषण पूरा किया है।
जैमे गोमेज़ (बाएं) और कीगन केली ने ची-नू प्रयोग की स्थापना की, डिटेक्टर की दूरी को कैलिब्रेट किया और विखंडन गणना लक्ष्य (केंद्र) के लिए गैस पाइप स्थापित किए। स्रोत: लॉस अलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशाला
लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के भौतिक विज्ञानी कीगन केली ने कहा: "परमाणु विखंडन और संबंधित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाओं की खोज 80 साल से भी पहले की गई थी, और प्रयोगकर्ता अभी भी प्रमुख एक्टिनाइड्स की विखंडन प्रक्रिया की पूरी तस्वीर प्रदान करने के लिए काम कर रहे हैं। पूरे प्रोजेक्ट के दौरान, हमने विखंडन प्रक्रिया की विशिष्ट विशेषताएं देखीं, जो कई मामलों में, किसी भी पिछले प्रयोग में कभी नहीं देखी गई थीं।"
लॉस एलामोस टीम का आइसोटोप यूरेनियम-238 का अंतिम ची-नू अध्ययन हाल ही में फिजिकल रिव्यू सी पत्रिका में प्रकाशित हुआ था। प्रयोग ने यूरेनियम-238 के तात्कालिक विखंडन न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम को मापा: विखंडन-उत्प्रेरण न्यूट्रॉन की ऊर्जा - जो नाभिक से टकराते हैं और इसे अलग कर देते हैं - और इस प्रकार जारी न्यूट्रॉन के संभावित व्यापक ऊर्जा वितरण (स्पेक्ट्रम)। ची-नू प्रयोग का फोकस "तेज न्यूट्रॉन-प्रेरित" विखंडन है, जहां घटना न्यूट्रॉन में लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक ऊर्जा होती है, और जिसके लिए माप आम तौर पर विरल होते हैं।
भौतिक विज्ञानी कीगन केली ने ची-नू प्रयोग के लिए एक विखंडन-गिनती लक्ष्य स्थापित किया, जिसमें लगभग 100 मिलीग्राम संबंधित एक्टिनाइड्स शामिल हैं। डिवाइस में विभिन्न ऊर्जा श्रेणियों में न्यूट्रॉन को मापने के लिए 54 तरल जगमगाहट न्यूट्रॉन डिटेक्टर और 22 लिथियम ग्लास डिटेक्टर शामिल हैं। स्रोत: लॉस अलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशाला
विखंडन-संबंधी कार्य के लिए महत्वपूर्ण डेटा
यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम-239 पर किए गए समान मापों के साथ, ची-नू प्रयोग के परिणाम अब कई मामलों में क्षणिक विखंडन न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रा के आधुनिक आकलन का मार्गदर्शन करने वाले प्रयोगात्मक डेटा का प्राथमिक स्रोत हैं। ये डेटा परमाणु मॉडल, मोंटे कार्लो गणना, रिएक्टर प्रदर्शन गणना आदि के लिए आधार प्रदान करते हैं।
परमाणु हथियारों और ऊर्जा रिएक्टरों के लिए एक्टिनाइड्स और उनकी संभावित श्रृंखला प्रतिक्रियाएं महत्वपूर्ण हैं। (एक्टिनाइड्स 89 से 103 तक परमाणु संख्या वाले 15 तत्वों को संदर्भित करते हैं। वे सभी रेडियोधर्मी हैं।) जब एक नाभिक विखंडन या विभाजित होता है, तो कई न्यूट्रॉन निकलते हैं, जो पड़ोसी नाभिक के विखंडन का कारण बन सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में बाद की प्रतिक्रियाओं की संभावना विखंडन न्यूट्रॉन की ऊर्जा पर निर्भर करती है।
LANSCE प्रायोगिक प्रक्रिया
लॉस एलामोस न्यूट्रॉन साइंस सेंटर (LANSCE) में हथियार न्यूट्रॉन अनुसंधान सुविधा में आयोजित ची-नू प्रयोग, सटीक उपकरणों पर निर्भर करता है जो कई ऊर्जा श्रेणियों का परीक्षण करते हैं। LANSCE प्रोटॉन किरण टंगस्टन लक्ष्य से टकराती है, और उत्पादित न्यूट्रॉन उड़ान पथ के साथ ची-नू डिवाइस की ओर उड़ते हैं। जब ये न्यूट्रॉन यूरेनियम-238 आइसोटोप से टकराते हैं, तो एक विखंडन घटना घटित होती है, जिसमें यूरेनियम-238 नाभिक विभाजित हो जाता है, और रिकॉर्ड किया जाता है। प्रयोग की ऊर्जा सीमा के आधार पर, विखंडन घटना द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन को तरल सिंटिलेटर या लिथियम ग्लास डिटेक्टरों की एक श्रृंखला में मापा जाता है, जो दोनों डिटेक्टर के भीतर न्यूट्रॉन के कारण प्रकाश की चमक को रिकॉर्ड करते हैं।
भविष्य के अनुप्रयोग
शोधकर्ता एक्टिनाइड आइसोटोप की पूरी तस्वीर की रूपरेखा तैयार करना जारी रखते हैं। न्यूक्लियर क्रिटिकैलिटी एंड सेफ्टी प्रोग्राम द्वारा वित्त पोषित निकटवर्ती कार्य में, ची-नु एक्सपेरिमेंट टीम वर्तमान में प्लूटोनियम-240 और यूरेनियम-233 पर डेटा एकत्र और विश्लेषण कर रही है।
प्रायोगिक विज्ञान कार्यालय का माप कार्य अब पूरा होने के साथ, टीम विखंडन न्यूट्रॉन माप से प्राप्त कौशल और विधियों को अन्य आइसोटोप की एक श्रृंखला के माप में लागू करना चाह रही है। वे न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रतिक्रिया द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन को मापने की दिशा में भी आगे बढ़ रहे हैं। इन प्रतिक्रियाओं में, न्यूट्रॉन सामग्री से गुजरते हैं, और ऐसा करते समय ऊर्जा जमा करते हैं। उत्सर्जित न्यूट्रॉन और गामा किरणों की ऊर्जा और कोणीय स्पेक्ट्रा को मापने के साथ-साथ, प्रतिक्रिया होने की संभावना भी मापी जाती है, जिसे अक्सर न्यूट्रॉन स्कैटरिंग क्रॉस सेक्शन कहा जाता है।