পারমানবিক চুল্লীতে শক্তি উৎপন্ন হয় কোন প্রক্রিয়াকে কাজে লাগিয়ে?

১৯৩৯ সালে নিউক্লিয়ার ফিশান বিক্রিয়া সর্বপ্রথম শনাক্ত করেন বিজ্ঞানী অটোহান এবং এফ উসম্যান। ²³⁵U নিউক্লিয়াসের ওপর নিউট্রনের বিক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করতে গিয়ে তারা লক্ষ করেন যে, ভারী নিউক্লিয়াস (যেমন ²³⁵U) আপতিত নিউট্রনটিকে শোষণ করে নেয়, ফলে লক্ষ্য (target) নিউক্লিয়াসটি (²³⁵U) দুটি ক্ষুদ্রতর কিন্তু প্রায় সমান ভর সংখ্যাবিশিষ্ট নিউক্লিয়াসে বিভক্ত হয়ে যায়। এই বিক্রিয়াকে বলা হয় কিশান বিক্রিয়া এবং ঘটনাটিকে বলা হয় ফিশান। এ নিউক্লিয়াস দুটিকে বলা হয় ফিশান ভগ্নাংশ (fission fragments)। নিউক্লীয় ফিশানের ফলে উৎপন্ন পদার্থগুলো সাধারণত অত্যধিক তেজস্ক্রিয় হয়। ফিশান ভগ্নাংশ হিসেবে বিভিন্ন নিউক্লিয় প্রজাতি (Nuclear species) আবির্ভূত হতে পারে। আমরা এখানে একটি আদর্শ নিউক্লিয় ফিশানের কথা উল্লেখ করব। 

      যে বিশেষ ধরনের নিউক্লিয়ার বিক্রিয়ার একটি ভারী নিউক্লিয়াস প্রায় সমান ভর সংখ্যাবিশিষ্ট দুটি নিউক্লিয়াসে বিভক্ত বা বিভাজিত হয় তাকে বলা হয় নিউক্লিয়ার ফিশান।

  ধীর গতির (কম শক্তিসম্পন্ন) নিউট্রন দ্বারা ইউরেনিয়াম  ^235₉₂U এর ফিশানকে নিম্নোক্ত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা

${}_{92}{}^{235}U+{}_0{}^{1}n\to \left[{}_{92}{}^{236}U\right]*\to X+Y$ + নিউট্রন + শক্তি

  এখানে [^235₉₂U]* হচ্ছে যৌগিক নিউক্লিয়াস যার স্থায়িত্বকাল মাত্র 10^-12s। এটি ফিশান ভগ্নাংশ X এবং Y-এ ভেঙে যাওয়ার আগের অবস্থা নির্দেশ করে। নিউক্লিয় বিক্রিয়ায় ভর-শক্তি এবং আধানের নিত্যতার শর্ত মেনে X এবং Y এর অনেকগুলো সমন্বয় হতে পারে। ইউরেনিয়ামের ফিশানে প্রায় 90 রকমের ভিন্ন ভিন্ন নিউক্লিয়াসের উৎপত্তি হতে পারে। এই প্রক্রিয়ায় কয়েকটি নিউট্রনও সৃষ্টি হয়। প্রতি ফিশানে গড়ে 2.47 নিউট্রন মুক্ত হয়। নিচে একটি নিউক্লিয় ফিশান বিক্রিয়া দেখানো হলো।

${}_{92}{}^{235}U+{}_0{}^{1}n\to \left[{}_{92}{}^{236}U\right]*\to \begin{array}{c}140\\ 54\end{array}Xe+{}_{38}{}^{94}Sr+2{}_0{}^{1}n+$ শক্তি

     এখানে দেখা যাচ্ছে  ^235₉₂U নিউক্লিয়াস একটি নিউট্রন শোষণ করে  ^236₉₂U যৌগিক নিউক্লিয়াসে পরিবর্তিত হয়। 92 পরে যৌগিক নিউক্লিয়াসটি দুটি নিউক্লিয়াস জেনন (Xe) এবং ট্রনসিয়াম (Sr)-এ বিভক্ত হয়েছে। এই প্রক্রিয়ায় দুটি নিউট্রন সৃষ্টি হয়েছে এবং প্রায় 200 MeV শক্তি মুক্ত হয়। 

     ফিশান ভগ্নাংশ ^140₅₄Xe এবং ⁹⁴₃₈Sr উভয়েই বিটা তেজস্ক্রিয়। ভারী নিউক্লিয়াসকে প্রোটন, ডিউটেরন, আলফা কণা এবং গামা রশ্মি দ্বারা আঘাত করলেও নিউক্লিয় ফিশান সংঘটিত হয়।