परमाणु प्रौद्योगिकी

आवासीय स्मोक डिटेक्टर कुछ लोगों के लिए परमाणु प्रौद्योगिकी का सबसे परिचित भाग है

परमाणु प्रौद्योगिकी वह तकनीक है जिसमें परमाणु नाभिक की परमाणु प्रतिक्रियाएँ सम्मलित होती हैं। उल्लेखनीय परमाणु प्रौद्योगिकियों में परमाणु रिएक्टर, परमाणु मेडिसिन या न्यूक्लियोलॉजी (एक चिकित्सा विशेषता है) और परमाणु हथियार हैं। अन्य चीजों के अतिरिक्त, इसका उपयोग स्मोक डिटेक्टर (उपकरण) और बंदूक दृष्टि (उपकरण) में भी किया जाता है।

इतिहास और वैज्ञानिक पृष्ठभूमि

अन्वेषण

पृथ्वी पर अधिकांश सामान्य, प्राकृतिक घटनाओं में केवल गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व सम्मलित है, न कि परमाणु प्रतिक्रियाएँ। इसका कारण यह है कि परमाणु नाभिकों को सामान्यतः पृथक रखा जाता है क्योंकि उनमें सकारात्मक विद्युत आवेश होते हैं और इसलिए वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं।

1896 में, हेनरी बेकरेल यूरेनियम लवण में फॉस्फोरेसेंस (प्रतिदीप्ति से संबंधित एक प्रकार का फोटोल्यूमिनेसेंस) की जांच कर रहे थे, जब उन्होंने एक नई घटना की अन्वेषण किया जिसे रेडियोधर्मिता कहा जाने लगा।^[1] पियरे क्यूरी और मैरी क्यूरी ने घटना की जांच प्रारंभ की। इस प्रक्रिया में, उन्होंने रेडियम तत्व को पृथक कर दिया, जो अत्यधिक रेडियोधर्मी है। उन्होंने पाया कि रेडियोधर्मी पदार्थ तीन पृथक-पृथक प्रकार की तीव्र, भेदने वाली किरणें उत्पन्न करते हैं, जिन्हें उन्होंने पहले तीन ग्रीक वर्णमाला के पश्चात अल्फा, बीटा और गामा नाम दिया। इस प्रकार के कुछ विकिरण सामान्य पदार्थ से होकर गुजर सकते हैं, और ये सभी बड़ी मात्रा में हानिकारक हो सकते हैं। सभी प्रारंभी शोधकर्ताओं को विभिन्न प्रकार के विकिरण से जलन हुई, जैसे कि धूप की कालिमा, और उन्होंने इसके बारे में बहुत कम सोचा।

रेडियोधर्मिता की नई घटना को क्वैक दवा के निर्माताओं द्वारा आसंजित कर लिया गया था (जैसा कि पहले बिजली और चुंबकत्व की अन्वेषण हुई थी), और रेडियोधर्मिता से जुड़ी कई पेटेंट दवाओं और उपचारों को सामने प्रस्तुत किया गया था।

धीरे-धीरे यह अनुभूत किया गया कि रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न विकिरण आयनीकृत विकिरण था, और जलाने के लिए बहुत छोटी मात्रा भी परमाणु सुरक्षा के लिए गंभीर दीर्घकालिक खतरा उत्पन्न कर सकती थी। रेडियोधर्मिता पर काम करने वाले कई वैज्ञानिकों की उनके संपर्क के परिणामस्वरूप कैंसर से मृत्यु हो गई। रेडियोधर्मी पेटेंट दवाएं अधिकतर गायब हो गईं, लेकिन रेडियोधर्मी सामग्रियों के अन्य अनुप्रयोग चालू रहे, जैसे मीटरों पर चमकते डायल बनाने के लिए रेडियम लवण का उपयोग।

जैसे-जैसे परमाणु को उत्तम ढंग से समझा जाने लगा, रेडियोधर्मिता की प्रकृति स्पष्ट होती गई। कुछ बड़े परमाणु नाभिक अस्थिर होते हैं, और इसलिए एक यादृच्छिक अंतराल के पश्चात रेडियोधर्मी क्षय (पदार्थ या ऊर्जा चालू करना) होता है। बेकरेल और क्यूरीज़ द्वारा अन्वेषणे गए आयनकारी विकिरण के तीन रूप भी अधिक पूरी तरह से समझे गए हैं। अल्फा क्षय तब होता है जब एक नाभिक एक अल्फ़ा क्षय छोड़ता है, जो दो प्रोटोन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, जो हीलियम नाभिक के समान होते हैं। बीटा क्षय एक बीटा कण, एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन की रिहाई है। गामा क्षय से गामा किरणें निकलती हैं, जो अल्फा और बीटा विकिरण के विपरीत कोई पदार्थ नहीं हैं बल्कि बहुत उच्च आवृत्ति के विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, और इसलिए ऊर्जा हैं। इस प्रकार का विकिरण सबसे खतरनाक है और इसे रोकना सबसे कठिन है। आइसोटोप की स्थिरता के आधार पर तत्वों की सूची में तीनों प्रकार के विकिरण स्वाभाविक रूप से होते हैं।

यह भी स्पष्ट हो गया है कि अधिकांश स्थलीय ऊर्जा का अंतिम स्रोत परमाणु है, या तो तारकीय सतह संलयन के कारण सूर्य से विकिरण के माध्यम से या पृथ्वी के भीतर यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय के कारण, भूतापीय ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है।

परमाणु विखंडन

प्राकृतिक परमाणु विकिरण में, उपोत्पाद उन नाभिकों की समानता में बहुत छोटे होते हैं जिनसे वे उत्पन्न होते हैं। परमाणु विखंडन एक नाभिक को लगभग समान भागों में विभाजित करने और इस प्रक्रिया में ऊर्जा और न्यूट्रॉन चालू करने की प्रक्रिया है। यदि इन न्यूट्रॉनों को किसी अन्य अस्थिर नाभिक द्वारा पकड़ लिया जाता है, तो वे विखंडन भी कर सकते हैं, जिससे एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हो सकती है। प्रति नाभिक से निकलने वाले न्यूट्रॉन की औसत संख्या जो दूसरे नाभिक के विखंडन के लिए जाती है, k कहलाती है। 1 से बड़े k के मान का तात्पर्य है कि विखंडन प्रतिक्रिया अवशोषित करने की समानता में अधिक न्यूट्रॉन चालू कर रही है, और इसलिए इसे आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है। आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त रूप से बड़े (और एक उपयुक्त विन्यास में) विखंडनीय पदार्थ के द्रव्यमान को क्रिटिकल द्रव्यमान (परमाणु) कहा जाता है।

जब एक न्यूट्रॉन को उपयुक्त नाभिक द्वारा पकड़ लिया जाता है, तो विखंडन तुरंत हो सकता है, या नाभिक थोड़े समय के लिए अस्थिर अवस्था में बना रह सकता है। यदि श्रृंखला प्रतिक्रिया को चालू रखने के लिए पर्याप्त तत्काल क्षय हैं, तो द्रव्यमान को त्वरित गंभीरता कहा जाता है, और ऊर्जा रिलीज तेजी से और अनियंत्रित रूप से बढ़ेगी, जिससे सामान्यतः विस्फोट होता है।

जब द्वितीय विश्व युद्ध की पूर्व संध्या पर इस अंतर्दृष्टि की अन्वेषण की गई, तो इस अंतर्दृष्टि ने कई देशों को परमाणु बम बनाने की संभावना की जांच करने वाले कार्यक्रम प्रारंभ करने के लिए प्रेरित किया - एक ऐसा हथियार जो रासायनिक विस्फोटकों की समानता में कहीं अधिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए विखंडन प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है। यूनाइटेड किंगडम और कनाडा की मदद से संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा चलाए गए मैनहट्टन परियोजना ने कई विखंडन हथियार विकसित किए जिनका उपयोग 1945 में हिरोशिमा और नागासाकी में जापान के प्रतिकूल किया गया था। परियोजना के समय, पहला परमाणु रिएक्टर भी विकसित किया गया था, चूंकि वे मुख्य रूप से हथियार निर्माण के लिए थे और बिजली उत्पन्न नहीं करते थे।

1951 में, आर्को, इडाहो में प्रायोगिक ब्रीडर रिएक्टर नंबर 1 (ईबीआर-1) में बिजली का उत्पादन करने वाला पहला परमाणु विखंडन बिजली संयंत्र था, जिसने अधिक गहन मानव ऊर्जा उपयोग के परमाणु युग की प्रारंभ की।^[2]

चूंकि, यदि द्रव्यमान केवल तभी महत्वपूर्ण होता है जब विलंबित न्यूट्रॉन सम्मलित होते हैं, तो प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए न्यूट्रॉन अवशोषक को सम्मलित करने या हटाने से। यही वह चीज़ है जो परमाणु रिएक्टरों के निर्माण की अनुमति देती है। तेज़ न्यूट्रॉन आसानी से नाभिक द्वारा पकड़ में नहीं आते; इससे पहले कि उन्हें आसानी से पकड़ा जा सके, उन्हें सामान्यतः न्यूट्रॉन मॉडरेटर के नाभिक के साथ टकराव द्वारा धीमा (धीमे न्यूट्रॉन) किया जाना चाहिए। आज, इस प्रकार के विखंडन का उपयोग सामान्यतः बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

परमाणु संलयन

यदि नाभिकों को टकराने के लिए मजबूर किया जाता है, तो वे परमाणु संलयन से गुजर सकते हैं। यह प्रक्रिया ऊर्जा को मुक्त या अवशोषित कर सकती है। जब परिणामी नाभिक लोहे की समानता में हल्का होता है, तो ऊर्जा सामान्यतः मुक्त होती है; जब नाभिक लोहे से भारी होता है, तो ऊर्जा सामान्यतः अवशोषित हो जाती है। संलयन की यह प्रक्रिया तारों में होती है, जो अपनी ऊर्जा हाइड्रोजन और हीलियम से प्राप्त करते हैं। वे तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस के माध्यम से, हल्के तत्वों (लिथियम से कैल्शियम) के साथ-साथ कुछ भारी तत्वों (लोहे और निकल से परे, एस-प्रक्रिया के माध्यम से) का निर्माण करते हैं। निकेल से लेकर यूरेनियम और उससे आगे तक भारी तत्वों की शेष प्रचुरता सुपरनोवा न्यूक्लियोसिंथेसिस, आर-प्रक्रिया के कारण है।

निःसंदेह, खगोल भौतिकी की ये प्राकृतिक प्रक्रियाएँ परमाणु प्रौद्योगिकी के उदाहरण नहीं हैं। नाभिक के बहुत मजबूत प्रतिकर्षण के कारण, नियंत्रित उपाय से संलयन उपलब्ध करना दुष्कर है। उदजन बम संलयन से अपनी प्रचंड विनाशकारी शक्ति प्राप्त करते हैं, लेकिन उनकी ऊर्जा को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। कण त्वरक में नियंत्रित संलयन प्राप्त किया जाता है; इस तरह से कई सिंथेटिक तत्वों का उत्पादन किया जाता है। एक फ्यूसर नियंत्रित संलयन भी उत्पन्न कर सकता है और एक उपयोगी न्यूट्रॉन स्रोत है। चूंकि, ये दोनों उपकरण शुद्ध ऊर्जा हानि पर काम करते हैं। कभी-कभी ठंडे संलयन के अतिरिक्त, नियंत्रित, व्यवहार्य संलयन शक्ति कल्पनाश्रित सिद्ध हुई है। तकनीकी और सैद्धांतिक कठिनाइयों ने कामकाजी नागरिक संलयन प्रौद्योगिकी के विकास में बाधा उत्पन्न की है, चूंकि दुनिया भर में आज भी अनुसंधान क्रियाशील है।

द्वितीय विश्व युद्ध के समय परमाणु संलयन को प्रारंभ में केवल सैद्धांतिक चरणों में ही अपनाया गया था, जब मैनहट्टन प्रोजेक्ट (एडवर्ड टेलर के नेतृत्व में) के वैज्ञानिकों ने बम बनाने की एक विधि के रूप में इसकी जांच की थी। परियोजना ने यह निष्कर्ष निकालने के पश्चात संलयन को छोड़ दिया कि इसे विस्फोट करने के लिए विखंडन प्रतिक्रिया की आवश्यकता होगी। पहले पूर्ण हाइड्रोजन बम को विस्फोटित करने में 1952 तक का समय लगा, ऐसा इसलिए कहा गया क्योंकि इसमें ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के बीच प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया गया था। विखंडन प्रतिक्रियाओं की समानता में संलयन प्रतिक्रियाएं परमाणु ईंधन के प्रति इकाई द्रव्यमान में अधिक ऊर्जावान होती हैं, लेकिन संलयन श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रारंभ करना अधिक कठिन होता है।

परमाणु हथियार

परमाणु हथियार एक विस्फोटक उपकरण है जो परमाणु प्रतिक्रियाओं से अपनी विनाशकारी शक्ति प्राप्त करता है, या तो परमाणु विखंडन या विखंडन और परमाणु संलयन का संयोजन। दोनों प्रतिक्रियाएं अपेक्षाकृत कम मात्रा में पदार्थ से बड़ी मात्रा में ऊर्जा चालू करती हैं। यहां तक कि छोटे परमाणु उपकरण भी विस्फोट, आग और विकिरण से किसी नगर को दुर्दशाप्राप्त कर सकते हैं। परमाणु हथियारों को सामूहिक विनाश का हथियार माना जाता है, और उनका उपयोग और नियंत्रण उनकी प्रारंभ के पश्चात से अंतरराष्ट्रीय नीति का एक प्रमुख पहलू रहा है।

परमाणु हथियार का डिज़ाइन जितना लगता है उससे कहीं अधिक जटिल है। इस तरह के हथियार को तैनाती के लिए एक या एक से अधिक सबक्रिटिकल विखंडनीय द्रव्यमान को स्थिर रखना चाहिए, फिर विस्फोट के लिए महत्वपूर्णता (एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाना) उत्पन्न करना चाहिए। यह सुनिश्चित करना भी काफी दुष्कर है कि उपकरण के टूटने से पहले ऐसी श्रृंखला प्रतिक्रिया में ईंधन का एक महत्वपूर्ण अंश खर्च हो जाता है। परमाणु ईंधन की खरीद भी जितनी प्रतीत होती है उससे कहीं अधिक कठिन है, क्योंकि इस प्रक्रिया के लिए पर्याप्त अस्थिर पदार्थ वर्तमान में पृथ्वी पर उपयुक्त मात्रा में प्राकृतिक रूप से उपस्थित नहीं हैं।

यूरेनियम का एक आइसोटोप, अर्थात् यूरेनियम-235, प्राकृतिक रूप से पाया जाता है और पर्याप्त रूप से अस्थिर होता है, लेकिन यह सदैव अधिक स्थिर आइसोटोप यूरेनियम-238 के साथ मिश्रित पाया जाता है। प्राकृतिक यूरेनियम का भार 99% से अधिक है। इसलिए, तीन न्यूट्रॉन के वजन के आधार पर आइसोटोप पृथक्करण की कुछ विधि को समृद्ध यूरेनियम (पृथक) यूरेनियम -235 में किया जाना चाहिए।

वैकल्पिक रूप से, प्लूटोनियम तत्व में एक आइसोटोप होता है जो इस प्रक्रिया के प्रयोग योग्य होने के लिए पर्याप्त रूप से अस्थिर होता है। स्थलीय प्लूटोनियम वर्तमान में ऐसे उपयोग के लिए पर्याप्त मात्रा में प्राकृतिक रूप से उपलब्ध नहीं है,^[3] इसलिए इसका निर्माण परमाणु रिएक्टर में किया जाना चाहिए।

अंततः, मैनहट्टन परियोजना ने इनमें से प्रत्येक तत्व के आधार पर परमाणु हथियारों का निर्माण किया। उन्होंने 16 जुलाई, 1945 को अलामोगोर्डो, न्यू मैक्सिको के पास परमाणु हथियार परीक्षण कोड-नाम ट्रिनिटी परीक्षण में पहला परमाणु हथियार विस्फोट किया। परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए आयोजित किया गया था कि परमाणु हथियार डिजाइन विस्फोट-प्रकार का हथियार काम करेगा, जो इसने किया. 6 अगस्त, 1945 को जापानी शहर हिरोशिमा पर एक यूरेनियम बम, लिटिल बॉय गिराया गया था, जिसके तीन दिन पश्चात नागासाकी, नागासाकी पर प्लूटोनियम-आधारित फैट मैन गिराया गया था। एक ही हथियार से अभूतपूर्व विध्वंस और हताहतों के मद्देनजर, जापानी सरकार ने जल्द ही आत्मसमर्पण कर दिया, जिससे द्वितीय विश्व युद्ध समाप्त हो गया।

हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बमबारी के पश्चात से, किसी भी परमाणु हथियार को आक्रामक रूप से तैनात नहीं किया गया है। फिर भी, उन्होंने परमाणु निवारक प्रदान करने के लिए तेजी से विनाशकारी बम विकसित करने के लिए हथियारों की होड़ को प्रेरित किया। ठीक चार साल पश्चात, 29 अगस्त 1949 को, रूस और सामूहिक विनाश के हथियारों ने अपने आरडीएस-1 को विस्फोटित कर दिया। 2 अक्टूबर 1952 को परमाणु हथियार और यूनाइटेड किंगडम का अनुसरण हुआ; फ़्रांस और सामूहिक विनाश के हथियार, 13 फ़रवरी 1960 को; और पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना और सामूहिक विनाश के हथियार परमाणु हथियार के घटक हैं। हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बमबारी से होने वाली मौतों में से लगभग आधी मौतें दो से पांच साल पश्चात विकिरण संकट से हुईं।^[4]^[5] रेडियोलॉजिकल हथियार एक प्रकार का परमाणु हथियार है जिसे दुश्मन के स्थान में खतरनाक परमाणु सामग्री वितरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसे हथियार में विखंडन या संलयन बम की विस्फोटक क्षमता नहीं होगी, लेकिन यह कई लोगों को मार डालेगा और एक बड़े क्षेत्र को दूषित कर देगा। रेडियोलॉजिकल हथियार कभी भी तैनात नहीं किया गया है। जबकि पारंपरिक सेना द्वारा इस तरह के हथियार को बेकार माना जाता है, यह परमाणु आतंकवाद पर चिंता उत्पन्न करता है।

1945 के पश्चात से 2,000 से अधिक परमाणु परीक्षण किए गए हैं। 1963 में, सभी परमाणु और कई गैर-परमाणु देशों ने सीमित परीक्षण प्रतिबंध संधि पर हस्ताक्षर किए, जिसमें वायुमंडल, पानी के भीतर या बाहरी में परमाणु हथियारों के परीक्षण से परहेज करने का वचन दिया गया। अंतरिक्ष। संधि ने भूमिगत परमाणु परीक्षण की अनुमति दी। फ्रांस ने 1974 तक वायुमंडलीय परीक्षण चालू रखा, जबकि चीन ने 1980 तक चालू रखा। संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा अंतिम भूमिगत परीक्षण 1992 में, सोवियत संघ ने 1990 में, यूनाइटेड किंगडम ने 1991 में, और फ्रांस और चीन दोनों ने 1996 तक परीक्षण चालू रखा। हस्ताक्षर करने के पश्चात 1996 में व्यापक परीक्षण प्रतिबंध संधि (जो 2011 तक क्रियान्वित नहीं हुई थी), इन सभी राज्यों ने सभी परमाणु परीक्षण बंद करने की प्रतिज्ञा की है। गैर-हस्ताक्षरकर्ता भारत और सामूहिक विनाश के हथियार और पाकिस्तान और सामूहिक विनाश के हथियार ने आखिरी बार 1998 में परमाणु हथियारों का परीक्षण किया था।

परमाणु हथियार ज्ञात सबसे विनाशकारी हथियार हैं - सामूहिक विनाश के आदर्श हथियार। पूरे शीत युद्ध के समय, विरोधी शक्तियों के पास विशाल परमाणु शस्त्रागार थे, जो लाखों लोगों को मारने के लिए पर्याप्त थे। लोगों की पीढ़ियाँ परमाणु विनाश की छाया में बड़ी हुईं, जिसका चित्रण डॉ. स्ट्रेंजेलोव और परमाणु कैफे जैसी फिल्मों में किया गया है।

चूंकि, परमाणु हथियार के विस्फोट में जबरदस्त ऊर्जा उन्मुक्त ने एक नए ऊर्जा स्रोत की संभावना का भी सुझाव दिया।

नागरिक उपयोग

परमाणु शक्ति

परमाणु ऊर्जा एक प्रकार की परमाणु तकनीक है जिसमें प्रणोदन, गर्मी और बिजली उत्पादन सहित कार्यों के लिए ऊर्जा चालू करने के लिए परमाणु विखंडन का नियंत्रित उपयोग सम्मलित है। परमाणु ऊर्जा एक नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित की जाती है जो गर्मी उत्पन्न करती है - और जिसका उपयोग पानी उबालने, भाप उत्पन्न करने और भाप टरबाइन चलाने के लिए किया जाता है। टरबाइन का उपयोग बिजली उत्पन्न करने और यांत्रिक कार्य करने के लिए किया जाता है।

वर्तमान में परमाणु ऊर्जा दुनिया की लगभग 15.7% बिजली प्रदान करती है (2004 में) और इसका उपयोग विमान वाहक, आइसब्रेकर और पनडुब्बियों को चलाने के लिए किया जाता है (अब तक अर्थशास्त्र और कुछ बंदरगाहों में भय ने परिवहन जहाजों में परमाणु ऊर्जा के उपयोग को रोक दिया है)।^[6] सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्र विखंडन का उपयोग करते हैं। किसी भी मानव निर्मित संलयन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बिजली का कोई व्यवहार्य स्रोत नहीं बन पाया है।

चिकित्सा अनुप्रयोग

परमाणु प्रौद्योगिकी के चिकित्सा अनुप्रयोगों को निदान और विकिरण उपचार में विभाजित किया गया है।

इमेजिंग - चिकित्सा में आयनीकरण विकिरण का सबसे बड़ा उपयोग मेडिकल रेडियोग्राफी में एक्स-रे का उपयोग करके मानव शरीर के अंदर की छवियां बनाने के लिए किया जाता है। यह मनुष्यों के लिए विकिरण संकट का सबसे बड़ा कृत्रिम स्रोत है। मेडिकल और डेंटल एक्स-रे इमेजर्स कोबाल्ट-60 या अन्य एक्स-रे स्रोतों का उपयोग करते हैं। मानव शरीर में रेडियोधर्मी ट्रेसर या कंट्रास्ट एजेंट के रूप में कार्य करने के लिए, कई रेडियोफार्मास्युटिकल का उपयोग किया जाता है, जो कभी-कभी कार्बनिक अणुओं से जुड़े होते हैं। पॉज़िट्रॉन उत्सर्जक न्यूक्लियोटाइड्स का उपयोग पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी के रूप में जाने जाने वाले अनुप्रयोगों में उच्च समाधान, कम समय अवधि की इमेजिंग के लिए किया जाता है।

विकिरण चिकित्सा में रोगों के उपचार के लिए भी विकिरण का उपयोग किया जाता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग

चूँकि कुछ आयनीकृत विकिरण पदार्थ में प्रवेश कर सकते हैं, इसलिए उनका उपयोग विभिन्न माप विधियों के लिए किया जाता है। गैर-विनाशकारी परीक्षण और निरीक्षण के साधन के रूप में, ठोस उत्पादों के अंदर की द्युति बनाने के लिए औद्योगिक रेडियोग्राफी में एक्स-रे और गामा किरणों का उपयोग किया जाता है। रेडियोग्राफ़ किया जाने वाला टुकड़ा कैसेट में स्रोत और फ़ोटोग्राफ़िक फ़िल्म के बीच रखा जाता है। एक निश्चित एक्सपोज़र समय के पश्चात, फिल्म विकसित होती है और यह सामग्री के किसी भी आंतरिक दोष को दिखाती है।

गेज - गेज गामा किरणों के घातीय अवशोषण नियम का उपयोग करते हैं

स्तर संकेतक: स्रोत और डिटेक्टर को एक कंटेनर के विपरीत किनारों पर रखा जाता है, जो क्षैतिज विकिरण पथ में सामग्री की उपस्थिति या अनुपस्थिति को दर्शाता है। मापी जाने वाली सामग्री की मोटाई और घनत्व के आधार पर बीटा या गामा स्रोतों का उपयोग किया जाता है। इस विधि का उपयोग तरल पदार्थों या दानेदार पदार्थों के कंटेनरों के लिए किया जाता है
मोटाई गेज: यदि सामग्री निरंतर घनत्व की है, तो विकिरण डिटेक्टर द्वारा मापा गया संकेत सामग्री की मोटाई पर निर्भर करता है। यह कागज, रबर आदि जैसे निरंतर उत्पादन के लिए उपयोगी है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण - कागज, प्लास्टिक, सिंथेटिक वस्त्र आदि के उत्पादन में स्थैतिक बिजली के निर्माण से बचने के लिए, अल्फा उत्सर्जक का एक रिबन-आकार का स्रोत ²⁴¹ रेडियोऐक्टिव को उत्पादन लाइन के अंत में सामग्री के समीप रखा जा सकता है। स्रोत सामग्री पर विद्युत आवेशों को हटाने के लिए हवा को आयनित करता है।

रेडियोधर्मी अनुरेखक - चूंकि रेडियोधर्मी आइसोटोप रासायनिक रूप से, ज्यादातर निष्क्रिय तत्व की तरह व्यवहार करते हैं, रेडियोधर्मिता का पता लगाकर एक निश्चित रासायनिक पदार्थ के व्यवहार का पालन किया जा सकता है। उदाहरण:

किसी बंद प्रणाली में गैस या तरल में गामा ट्रेसर जोड़ने से ट्यूब में छेद ढूंढना संभव हो जाता है।
मोटर के घटक की सतह पर एक ट्रेसर जोड़ने से चिकनाई वाले तेल की गतिविधि को मापकर टूट-फूट को मापना संभव हो जाता है।

तेल और गैस अन्वेषण- परमाणु कुआं लॉगिंग का उपयोग नए या उपस्थिता कुओं की व्यावसायिक व्यवहार्यता का अनुमान लगाने में मदद के लिए किया जाता है। इस तकनीक में न्यूट्रॉन या गामा-रे स्रोत और एक विकिरण डिटेक्टर का उपयोग सम्मलित है, जिसे आसपास की चट्टान के गुणों जैसे सरंध्रता और लिथोग्राफी को निर्धारित करने के लिए बोरहोल में उतारा जाता है।.html

सड़क निर्माण - मिट्टी, डामर और कंक्रीट के घनत्व को निर्धारित करने के लिए परमाणु नमी/घनत्व गेज का उपयोग किया जाता है। सामान्यतः सीज़ियम-137 स्रोत का उपयोग किया जाता है।

व्यावसायिक अनुप्रयोग

रेडियोल्यूमिनसेंस
ट्रिटियम रोशनी: रात के समय फायरिंग सटीकता बढ़ाने के लिए राइफल स्थलों में भास्वर के साथ ट्रिटियम का उपयोग किया जाता है। कुछ रनवे मार्कर और भवन निकास संकेत ब्लैकआउट के समय प्रकाशमय रहने के लिए एक ही तकनीक का उपयोग करते हैं।^[7]
बीटावोल्टिक्स
स्मोक डिटेक्टर: एक आयनीकरण स्मोक डिटेक्टर में रेडियोधर्मी अमेरिकियम-241 का एक छोटा सा द्रव्यमान सम्मलित होता है, जो अल्फा विकिरण का एक स्रोत है। दो आयनीकरण कक्ष एक दूसरे के पास में रखे गए हैं। दोनों में एक छोटा सा स्रोत होता है ²⁴¹अमेरिकियम जो एक छोटी स्थिर धारा को उत्पन्न करता है। एक बंद है और समानता के लिए काम करता है, दूसरा परिवेशी वायु के लिए विवृत है; इसमें एक ग्रिडयुक्त इलेक्ट्रोड है। जब धुआं खुले कक्ष में प्रवेश करता है, तो धारा बाधित हो जाती है क्योंकि धुएं के कण आवेशित आयनों से जुड़ जाते हैं और उन्हें तटस्थ विद्युत अवस्था में पुनर्निर्मित कर देते हैं। इससे विवृत चैम्बर में करंट कम हो जाता है। जब करंट एक निश्चित सीमा से नीचे चला जाता है, तो अलार्म प्रारंभ हो जाता है।

खाद्य प्रसंस्करण एवं कृषि

जीव विज्ञान और कृषि में, विकिरण का उपयोग नई या उत्तम प्रजातियाँ उत्पन्न करने के लिए उत्परिवर्तन को प्रेरित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि परमाणु बागवानी में। कीट नियंत्रण में एक अन्य उपयोग बाँझ कीट तकनीक है, जहाँ जनसंख्या को कम करने के लिए नर कीड़ों को विकिरण द्वारा निष्फल कर दिया जाता है और छोड़ दिया जाता है, जिससे कि उनकी कोई संतान न हो।

औद्योगिक और खाद्य अनुप्रयोगों में, उपकरणों और उपकरणों के विकिरण बंध्याकरण के लिए विकिरण का उपयोग किया जाता है। एक लाभ यह है कि वस्तु को बंध्याकरण से पहले प्लास्टिक में सील किया जा सकता है। खाद्य उत्पादन में एक उभरता हुआ उपयोग खाद्य विकिरण का उपयोग करके भोजन को कीटाणुरहित करना है।

किसी भोजन को दिखाने के लिए उपयोग किया जाने वाला रेडुरा लोगो आयनीकृत विकिरण से उपचारित किया गया है।

खाद्य विकिरण^[8] भोजन में उपस्थित सूक्ष्मजीवों, जीवाणु , वायरस या कीड़ों को नष्ट करने के लिए भोजन को आयनीकृत विकिरण के संपर्क में लाने की प्रक्रिया है। उपयोग किए जाने वाले विकिरण स्रोतों में रेडियोआइसोटोप गामा किरण स्रोत, एक्स-रे जनरेटर और इलेक्ट्रॉन त्वरक सम्मलित हैं। इसके अतिरिक्त अनुप्रयोगों में अंकुरण को रोकना, पकने में देरी, रस की उपज में वृद्धि और पुनः जलयोजन में सुधार सम्मलित हैं। विकिरण किसी तकनीकी लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए सामग्री को निश्चयपूर्वक विकिरण के संपर्क में लाने का एक अधिक सामान्य शब्द है (इस संदर्भ में 'आयनीकरण विकिरण' निहित है)। जैसे कि इसका उपयोग गैर-खाद्य वस्तुओं पर भी किया जाता है, जैसे मेडिकल हार्डवेयर, प्लास्टिक, गैस-पाइपलाइन के लिए ट्यूब, फर्श-हीटिंग के लिए नली, खाद्य पैकेजिंग के लिए श्रिंक-फ़ॉइल, ऑटोमोबाइल पार्ट्स, तार और केबल (आइसोलेशन), टायर, और यहां तक कि रत्न भी. विकिरणित भोजन की मात्रा की समानता में, उन दैनिक अनुप्रयोगों की मात्रा बहुत बड़ी है लेकिन उपभोक्ता द्वारा ध्यान नहीं दिया जाता है।

आयनीकृत विकिरण द्वारा भोजन को संसाधित करने का वास्तविक प्रभाव डीएनए को होने वाले नुकसान से संबंधित है, जो जीवन के लिए आधार डीएनए अनुक्रम है। सूक्ष्मजीव अब प्रजनन नहीं कर सकते और अपनी घातक या रोगजनक गतिविधियाँ चालू नहीं रख सकते। क्षति पहुँचाने वाले सूक्ष्म जीव अपनी गतिविधियाँ चालू नहीं रख सकते। कीड़े जीवित नहीं रह पाते या प्रजनन करने में असमर्थ हो जाते हैं। पौधे प्राकृतिक रूप से पकने या उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को प्रारंभ नहीं रख सकते हैं। ये सभी प्रभाव उपभोक्ता और खाद्य उद्योग के लिए भी लाभदायक हैं।^[8]

भोजन को प्रभावी ढंग से विकिरणित करने के लिए प्रदान की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा उसे पकाने की समानता में कम होती है; यहां तक कि 10 किलो ग्राम की सामान्य खुराक पर भी अधिकांश भोजन, जो (वार्मिंग के संबंध में) भौतिक रूप से पानी के समान है, केवल 2.5 डिग्री सेल्सियस (4.5 डिग्री फारेनहाइट) तक गर्म होगा।

आयनीकरण विकिरण द्वारा भोजन को संसाधित करने की विशेषता यह है कि प्रति परमाणु संक्रमण में ऊर्जा घनत्व बहुत अधिक होता है, यह अणुओं को तोड़ सकता है और आयनीकरण (इसलिए नाम) को प्रेरित कर सकता है जिसे केवल गर्म करने से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यह नए लाभकारी प्रभावों का कारण है, चूंकि साथ ही, नई चिंताओं का भी। आयनीकरण विकिरण द्वारा ठोस भोजन का उपचार दूध जैसे तरल पदार्थों के ताप पाश्चुरीकरण के समान प्रभाव प्रदान कर सकता है। चूंकि, विकिरणित खाद्य पदार्थों का वर्णन करने के लिए कोल्ड पास्चुरीकरण शब्द का उपयोग विवादास्पद है, क्योंकि पास्चुरीकरण और विकिरण मौलिक रूप से पृथक-पृथक प्रक्रियाएं हैं, चूंकि कुछ स्थितियों में इच्छित अंतिम परिणाम समान हो सकते हैं।

खाद्य विकिरण के विरोधियों को प्रेरित रेडियोधर्मिता के स्वास्थ्य खतरों के बारे में चिंता है।^{[citation needed]} उद्योग वकालत समूह विज्ञान और स्वास्थ्य पर अमेरिकी परिषद के लिए विकिरणित खाद्य पदार्थ नामक एक रिपोर्ट में कहा गया है: खाद्य पदार्थों के उपचार के लिए अनुमोदित विकिरण स्रोतों के प्रकार में विशिष्ट ऊर्जा स्तर बहुत नीचे है जो भोजन में किसी भी तत्व को रेडियोधर्मी बनने का कारण बनता है। विकिरण से गुजरने वाला भोजन हवाई अड्डे के एक्स-रे स्कैनर से गुजरने वाले सामान या एक्स-रे किए गए दांतों से अधिक रेडियोधर्मी नहीं बनता है।^[9]

वर्तमान में 40 से अधिक देशों द्वारा खाद्य विकिरण की अनुमति है और मात्रा इससे अधिक होने का अनुमान है 500,000 metric tons (490,000 long tons; 550,000 short tons) दुनिया भर में सालाना।^[10]^[11]^[12]

खाद्य विकिरण मूलतः एक गैर-परमाणु तकनीक है; यह आयनीकरण विकिरण के उपयोग पर निर्भर करता है जो इलेक्ट्रॉनों के लिए त्वरक द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है और ब्रेम्सस्ट्रालंग में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन जो परमाणु क्षय से गामा-किरणों का भी उपयोग कर सकता है। आयनीकृत विकिरण द्वारा प्रसंस्करण के लिए एक विश्वव्यापी उद्योग है, अधिकांश संख्या के आधार पर और त्वरक का उपयोग करके शक्ति प्रसंस्करण करके। चिकित्सा आपूर्ति, प्लास्टिक सामग्री, कच्चे माल, रत्न, केबल और तार आदि की समानता में खाद्य विकिरण केवल एक विशिष्ट अनुप्रयोग है।

दुर्घटनाएँ

परमाणु दुर्घटनाएँ, इसमें सम्मलित शक्तिशाली शक्ति के कारण, अधिकांशतः बहुत खतरनाक होती हैं। ऐतिहासिक रूप से, पहली घटनाओं में घातक विकिरण विषाक्तता सम्मलित थी। मैरी क्यूरी की मृत्यु अविकासी खून की कमी से हुई, जो उनके उच्च स्तर के संकट के कारण हुआ था। दो वैज्ञानिक, एक अमेरिकी और कनाडाई, क्रमशः हैरी डाघलियान और लुई स्लोटिन, दानव कोर को गलत उपाय से संभालने के पश्चात मर गए। पारंपरिक हथियारों के विपरीत, तीव्र प्रकाश, गर्मी और विस्फोटक बल परमाणु हथियार का एकमात्र घातक घटक नहीं है। हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बमबारी से होने वाली मौतों में से लगभग आधी मौतें दो से पांच साल पश्चात विकिरण संकट से हुईं।^[4]^[5]

नागरिक परमाणु दुर्घटनाओं की नागरिक सूची और नागरिक विकिरण दुर्घटनाओं की सूची दुर्घटनाओं में मुख्य रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्र सम्मलित होते हैं। सबसे आम परमाणु रिसाव हैं जो श्रमिकों को खतरनाक सामग्री के संपर्क में लाते हैं। परमाणु मंदी का तात्पर्य आसपास के वातावरण में परमाणु सामग्री छोड़ने के अधिक गंभीर खतरे से है। सबसे महत्वपूर्ण मंदी पेंसिल्वेनिया में थ्री माइल द्वीप दुर्घटना और सोवियत संघ यूक्रेन में चेरनोबिल आपदा में हुई। 11 मार्च, 2011 को आए भूकंप और सुनामी ने जापान में फुकुशिमा दाइची परमाणु ऊर्जा संयंत्र में तीन परमाणु रिएक्टरों और एक प्रयुक्त ईंधन भंडारण तालाब को गंभीर क्षति पहुंचाई। जिन सैन्य रिएक्टरों में इसी तरह की दुर्घटनाएँ हुईं, वे यूनाइटेड किंगडम में विंडस्केल आग और संयुक्त राज्य अमेरिका में एसएल-1 थे।

सैन्य परमाणु दुर्घटनाओं की सूची में सामान्यतः परमाणु हथियारों की हानि या अप्रत्याशित विस्फोट सम्मलित होता है। 1954 में कैसल ब्रावो परीक्षण ने अपेक्षा से अधिक परिणाम दिया, जिससे आस-पास के द्वीप, एक जापानी मछली पकड़ने वाली नाव (एक मौत के साथ) दूषित हो गई, और जापान में दूषित मछली के बारे में चिंता बढ़ गई। 1950 से 1970 के दशक में, पनडुब्बियों और विमानों से कई परमाणु बम खो गए, जिनमें से कुछ कभी भी पुनर्प्राप्त नहीं किए गए। पिछले बीस साल में ऐसी दुर्घटनाओं में उल्लेखनीय गिरावट देखी गई है।

पर्यावरणीय लाभों के उदाहरण

परमाणु ऊर्जा के समर्थकों का कहना है कि सालाना, परमाणु-जनित बिजली 470 मिलियन मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करती है जो अन्यथा जीवाश्म ईंधन से आता है।^[13] इसके अतिरिक्त, परमाणु ऊर्जा द्वारा उत्पन्न अपेक्षाकृत कम अपशिष्ट की मात्रा को बड़े पैमाने पर परमाणु ऊर्जा उत्पादन सुविधाओं द्वारा सुरक्षित रूप से निपटाया जाता है या इसे अन्य ऊर्जा उपयोगों के लिए पुन: उपयोग/पुनर्चक्रित किया जाता है। ^[14] परमाणु ऊर्जा के समर्थक बिजली के अन्य रूपों के उपयोग की अवसर लागत पर भी ध्यान दिलाते हैं। उदाहरण के लिए, पर्यावरण संरक्षण एजेंसी का अनुमान है कि कोयला प्रति वर्ष 30,000 लोगों की जान लेता है,^[15] इसके पर्यावरणीय प्रभाव के परिणामस्वरूप, जबकि चेरनोबिल आपदा में 60 लोगों की मृत्यु हो गई।^[16] परमाणु ऊर्जा के समर्थकों द्वारा प्रदान किए गए प्रभाव का एक वास्तविक विश्व उदाहरण वर्मोंट यांकी परमाणु संयंत्र के बंद होने के पश्चात दो महीनों में कार्बन उत्सर्जन में 650,000 टन की वृद्धि है।^[17]

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

परमाणु ऊर्जा संस्थान - विकिरण के लाभकारी उपयोग
परमाणु प्रौद्योगिकी
राष्ट्रीय आइसोटोप विकास केंद्र – बुनियादी और अनुप्रयुक्त परमाणु विज्ञान और परमाणु प्रौद्योगिकी – के लिए अमेरिकी सरकार के आइसोटोप का स्रोत - उत्पादन, अनुसंधान, विकास, वितरण और सूचना

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