What is Chain reaction and Fertile materials

 

What is Chain Reaction And Fertile Materials

Chain Reaction

Uranium exists as isotopes of U-238, U-234, and U-235. Among these isotopes, U-235 is the most unstable. When a neutron hits a nucleus of an atom of U-235, the nucleus splits into two equal fragments about 2.5 neutrons are released and a large amount of energy (nearly 200 million electron volts MeV) is produced. Again the produced neutrons hit another nucleus of U-235 and the results the same as before. this process runs automatically and it's called the fission process or chain reaction.

2.5 neutrons are released in the fission of each nucleus of U-235. These 2.5 neutrons are used as :

• One neutron is employed to sustain the chain reaction.
• 0.9 neutron is captured by U-238 which gets diverted into fissionable material Pu-239.
• 0.6 neutron is partially absorbed by control rod material, coolant, moderator and partly escape from the reactor.

When a large number of fission occurs, an enormous amount of heat is produced. The neutrons released have a very high velocity of the order of 1.5 x 10⁷ m/s. The energy liberated in the chain reaction is according to Einstein Law: E=mc²
Where
E=heat energy produced
m=mass defects in gram.
c=Speed of light in cm/s equivalent to 3 x 10¹⁰

The chain reaction producing a constant rate of heat energy can continue if the neutron liberated by fission, balance the disposal of neutrons in different ways.
These ways are:

• Escape of neutrons from fissionable materials.
• Fission capture by U-235, Pu-239, and U-233.
• Non-fission capture by a moderator, control rods, fission fragments, and impurities, etc.

 

 

Fertile Material

The material which absorbs neutrons and undergoes spontaneous changes that lead to the formation of fissionable material is called the fertile material.
U-238 and Th-232 are fertile materials. they absorb neutrons and produce fissionable materials Pu-239 and U-233 respectively.

 

চেইন রিঅ্যাকশন 

ইউরেনিয়াম U-238, U-234 এবং U-235 এর আইসোটোপ হিসাবে বিদ্যমান। এই আইসোটোপগুলির মধ্যে, U-235 সবচেয়ে অস্থির। নিউট্রন যখন U-235 এর পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে আঘাত করে তখন নিউক্লিয়াস দুটি সমান ভাগে বিভক্ত হয় এবং প্রায় ২.৫টি নিউট্রন এবং প্রচুর পরিমাণে শক্তি (প্রায় 200 মিলিয়ন ইলেক্ট্রন ভোল্ট ) উত্পাদিত হয়। আবার এই উৎপাদিত নিউট্রনগুলি U-235 এর অন্য একটি নিউক্লিয়াসকে আঘাত করে এবং ফলাফলগুলি আগের মতই ঘটে। এই প্রক্রিয়াটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে চলে এবং একে ফিশন প্রক্রিয়া বা চেইন রিঅ্যাকশন বলে।

U-235 এর প্রতিটি নিউক্লিয়াসের বিভাজনে 2.5 টি নিউট্রন প্রকাশিত হয়। এই 2.5 নিউট্রনগুলি ব্যবহৃত হয়:

• 1 টি নিউট্রন চেইন রিঅ্যাকশন বজায় রাখতে ব্যবহৃত হয়।
• 0.9 টি নিউট্রন U-238 ক্যাপচার করে যা ফিশনাবলে উপাদান Pu-239 এ রূপান্তরিত হয়।
• 0.6 টি নিউট্রন আংশিকভাবে নিয়ন্ত্রণ রড উপাদান, কুল্যান্ট, মডারেটর দ্বারা শোষিত হয় এবং চুল্লি থেকে আংশিকভাবে ছড়িয়ে যেতে পারে।

যখন বিপুল সংখ্যক ফিশন ঘটে তখন প্রচুর পরিমাণে তাপ তৈরি হয়। প্রকাশিত নিউট্রনগুলির 1.5 x 10⁷ মি / সেকেন্ডে ক্রমের খুব উচ্চ গতি থাকে। চেইন রিঅ্যাকশনের মাধ্যমে শক্তি আইনস্টাইনের ল E=mc² অনুসারে মুক্ত হয়

যেখানে
E =উৎপাদিত তাপ শক্তি
m = ভর ত্রুটি গ্রামে।
c = 3 x 10¹⁰  সেমি / সেকেন্ডে এর সমতুল্য আলোর গতি

চেইন রিঅ্যাকশন দ্বারা কনস্ট্যান্ট হারে তাপ শক্তি উৎপাদন সম্ভব যদি ফিশন রিঅ্যাকশনে উৎপাদিত নিউট্রনগুলিকে বিভিন্ন উপায়ে সমানভাবে নিষ্পত্তি করা যায়।

এই উপায়গুলি হ'ল:

• ফিশনাবল পদার্থগুলি থেকে নিউট্রনগুলির এস্কেপ।
• U-235, Pu-239 এবং U-233 দ্বারা ফিশন ক্যাপচার।
• মডারেটর, নিয়ন্ত্রণ রড, ফিশন টুকরা এবং ইমপিউরিটি দ্বারা নিয়ন্ত্রণ বিহীন ক্যাপচার

ফার্টাইল উপাদান

যে উপাদানগুলো নিউট্রন শোষণ করে এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে পরিবর্তিত হয়ে ফিশনাবল উপাদান গঠনের দিকে পরিচালিত হয় সেসব উপাদানকে ফার্টাইল উপাদান বলে.
U-238 এবং Th-232 ফার্টাইল উপকরণ। তারা নিউট্রন শোষণ করে এবং যথাক্রমে ফিশনযোগ্য উপকরণ Pu-239 এবংU-233 উৎপাদন করে।