11.6 – න්‍යෂ්ටික ශක්තිය හා එහි භාවිත

0
500

පරමාණුක ව්‍යූහය, න්‍යෂ්ටික සංකේත හා පරමාණුක ස්කන්ධ

     පරමාණුක ව්‍යූහය

          පදාර්ථයේ තැනුම් ඒකකය වන්නේ පරමාණුවයි.එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන යන අංශු වලින් සමන්විතය.එම නියුට්‍රෝන හා  ප්‍රෝටෝන සමන්විත වනුයේ තවත් අනු කොටස් වලිනි. පරමාණු වල පවතින ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව මත රසායනික ගුණ වෙනස් වේ. ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන පොදු වේ නියුක්ලියෝන ලෙස හැදින්වේ.

පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය

         පරමාණුවක විශ්කම්භය 10-10m ගණයේද න්‍යෂ්ටියේ විශ්කම්භය 10-15m ගණයේද වේ. පරමාණුවේ ස්කන්ධය 99.9% කට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයක් න්‍යෂ්ටිය නියෝජනය කරයි.පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ පවතින්නේ ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන පමණි.මෙම අංශු දෙවර්ගය නියුක්ලියෝන ලෙස හැදින් වේ.

         ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය kg  වන අතර එය ඉලෙක්ට්‍රෝනය ස්කන්ධය මෙන් 1836 වාරායකි.ප්‍රෝටෝනයක ආරෝපණය C වේ.නියුට්‍රෝනයට ආරෝපණයක් නොමැති අතර එහි ස්කන්ධය kg වන අතර එය ඉලෙක්ට්‍රෝනය ස්කන්ධය මෙන් 1839 වාරයකි.

න්‍යෂ්ටික අංකනය

      පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව පරමාණුක අංකය(A) ලෙසත් එහි ඇති ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාවේත් නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාවේත් එකතුව ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය(Z) ලෙස වේ.එය පහත පරිදි අංකනය කල හැක.

සමස්ථානික

          න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රොටෝන සංඛ්‍යාව සමාන නමුත් නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාව අසමාන මූලද්‍රව්‍ය සමස්ථානික වේ.

පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකය

      පරමාණුක න්‍යෂ්ටි ඇතුළු උප පරමාණුක අංශු වල ස්කන්ධ මැනීම සඳහාභාවිතා කරන ඒකකය වන්නේ පරමාණු අංශුවල ස්කන්ධ මැනීම සදහා භාවිතා කරන ඒකකය වන්නේ පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකයයි.එහි සංකේතය u වේ.පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකයක්   පරමාණුවක ස්කන්ධයෙන්  ප්‍රමාණයක ස්කන්ධයට සමාන වේ.ඒ අනුව කිලෝග්රෑම් සංඛ්‍යාවක් වශයෙන් එක් පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකයක් ලෙස ඉදිරිපත් කල විට,

න්‍යෂ්ටික ශක්තිය හා සක්‍රියතාව

    න්‍යෂ්ටික ශක්තිය

                    පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය විද්‍යුත් වශයෙන් ධන ආරෝපිත වන අතර ඒවා කූලෝම් ආකර්ෂණ බල අභිබවා තදින් බැදී පවතින්නේ ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බල මගිනි.මෙම න්‍යෂ්ටිය තුල නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන ඇති අතර ඒවා එකිනෙක සමග තදින් බැදී පවතී.ප්‍රෝටෝන ප්‍රෝටෝන අතරද ප්‍රෝටෝන නියුට්‍රෝන අතරද නියුට්‍රෝන නියුට්‍රෝන අතරද මෙම න්‍යෂ්ටික බල පවතී.

                     සාමාන්‍යෙන් රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවට සහභාගී වන්නේ එහි ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ.නමුත් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවට සහභාගී වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන වේ.මෙහිදී බන්ධන බිදී යාම සිදුවන අතර අති විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයක් මුක්ත වේ.සාමාන්‍යයෙන් CH4 අණුවක් දහනය කිරීමේදී බන්ධන බිදීම නිසා ජනනය වන ශක්තිය 9eV පමණ වේ. U න්‍යෂ්ටියක් කොටස් දෙකට බෙදීමෙන් 200MeV පමණ ශක්ති ප්‍රමාණයක් මුක්ත වේ.

    බන්ධන ශක්තිය

                      පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව හා නියුට්‍රෝන ගණන දන්නා විට නිදහස් ප්‍රෝටෝනයක හා නිදහස් නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධ අගයන්ගේ අනුසාරයෙන් එම න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධය සෙවිය හැක.ඕනෑම න්‍යෂ්ටියක ස්කන්ධය එය නිර්මාණය වී ඇති  ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන වල මුළු ස්කන්ධයට වඩා යම් ප්‍රමාණයක් අඩු බවයි.

ඉහත ස්කන්ධ හානියට හේතු වන්නේ නියුක්ලියෝන එකතු වී න්‍යෂ්ටියක් නිර්මාණය වී මුක්ත වන අධික ශක්තියයි.එය අයින්ස්ටයින් සමීකරණය මගින් ගණනය කලහැක.

අයින්ස්ටයින් සමීකරණය

නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තිය

            න්‍යෂ්ටික බන්ධන ශක්තිය න්‍යෂ්ටියේ පවතින නියුක්ලියෝන සංඛ්‍යාවෙන් බෙදීමෙන් එක් නියුක්ලියෝනයන් සදහා බන්ධන ශක්තිය නිර්මාණය කල හැක.

            කිසියම් න්‍යෂ්ටියක් එහි අඩංගු සංඝටක බවට පත් කිරීමට බන්ධන ශක්තියට සමාන ශක්තියක් ලබා දිය යුතුය .තවද කිසියම් න්‍යෂ්ටිකින් නියුක්ලියෝනයක් ඉවත් කිරීමට කල යුතු කාර්යය ප්‍රමාණය එම න්‍යෂ්ටියේ නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තියට සමාන වේ.සාමාන්‍යයෙන් න්‍යෂ්ටික ශක්තිය මනිනු ලබන්නේ MeV වලිනි.

      උදා:-

                 හිලීයම් පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙහි ප්‍රෝටෝන දෙකක් සහ නියුට්‍රෝන දෙකක් අඩංගු වේ පහත සදහන් දත්ත උපයෝගී කර ගනිමින් හීලියම් න්‍යෂ්ටියක නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය ගණනය කරන්න.

                 හීලියම් පරමාණුවේ සාපේක්ෂ පරමාණුක ස්කන්ධය -4.002

හිලීයම් පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙහි ප්‍රෝටෝන දෙකක් හා නියුට්‍රෝන දෙකක් අඩංගු හෙයින් න්‍යෂ්ටියෙහි අපේක්ෂිත ස්කන්ධය

පහත ප්‍රස්තාරයෙන් නිරූපණය වන්නේ පරමාණුවල ස්කන්ධ අංකය අනුව නියුක්ලියෝනයකට අනුරූප මධ්‍යන්‍ය බන්ධන ශක්තිය විචලනයයි

න්‍යෂ්ටික ස්ථායීතාව

උදාහරණයක් ලෙස P1 හා P2 ප්‍රෝටෝන දෙකක් සම්බන්ධයෙන් සහ N1 හා N2

නියුට්‍රෝන දෙකක් සම්බන්ධයෙන් මෙම හුවමාරු ක්‍රියාවලි පහත දැක්වෙන පරිදි පෙන්නුම් කල හැක.

             නිශ්චිත පරමාණුක අංකයක් හා ස්කන්ධ අංකයක් සහිත පරමාණුවක් ,අයනයක්, න්‍යෂ්ටියක් නියුක්ලයිඩයක් ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.නියුක්ලයිඩ පහත සදහන් කාණ්ඩ තුනට වර්ග කල හැක.

         1.ස්වභාවික ලෙස පවතින ස්ථායී නියුක්ලයිඩ

         2.ස්වභාවික ලෙස පවතින අස්ථායී නියුක්ලයිඩ

         3.කෘතීම නියුක්ලයිඩ

              නියුක්ලයිඩ ස්ථායී වීම සදහා එහි අඩංගු නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාව ,ප්‍රොටෝන සංඛ්‍යාවට දරණ අනුපාතය (n/p අනුපාතය)කිසියම් අගය පරාසයක පැවතිය යුතු අතර අඩු ස්කන්ධ අංක සහිත ස්ථයී නියුක්ලයිඩ සදහා එය  1 ට ආසන්න වේ.එහෙත් වැඩි ස්කන්ධ අංක සහිත ස්ථයී නියුක්ලයිඩ සඳහා n/p අනුපාතය 1.6 ක් පමණ වේ.පරමාණුක න්‍යෂ්ටියක පවතින ප්‍රෝටෝන ගණන වැඩි වෙන විට ඒවා අතර විද්‍යුත් විකර්ෂණ බල ප්‍රබල ලෙස පාලනය කල යුතුය.එවිට මෙසෝන හුවමාරුව සිදු වීමට වැඩි අරෝපණයක් ඇති න්‍යෂ්ටි වල ඉහළ n/p අනුපාතයක්පැවතිය යුතුය.

                නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යා අතර අනුපාතය ස්ථායී න්‍යෂ්ටි සදහා වූ අගය පරාසයට පිටතින් පවතින ලෙස කිසියම් ආකාරයකට කෘතිම ලෙස නියුක්ලයිඩ තනනු ලබන්නේ නම් නියමිත n/p අනුපාතයක් සහිත ස්ථායී න්‍යෂ්ටියක් ලැබෙන තෙක් එය ස්වයං සිද්ධ ලෙස පෘතක්කරණය දේ.

න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය

         නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය හා ස්කන්ධ අංකය අතර ප්‍රස්ථාරයේ පරිදි ස්කන්ධ අංකය 60න් ඉහළ න්‍යෂ්ටි වල ස්කන්ධ අංකය සමග එක් නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තිය අඩු වේ.එම නිසා ඉතා විශාල න්‍යෂ්ටියක් කොටස් කීපයකට කැඩී යාම හෙවත් විකණ්ඩනය වීමෙන් ලැබෙන කුඩා කොටස් වඩා ස්ථායී විය හැකිය.එවිට කැඩුණු කොටස් වල ස්කන්ධවල එකතුව මුල් න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධ වලට වඩා අඩු වේ.

              එම ස්කන්ධ වල වෙනස ශක්තිය ලෙස මුක්ත වේ.

අවධි ස්කන්ධ

             U ඉතා අඩු ස්කන්ධයක් ඇත්නම් ඉහත දාම ප්‍රතික්‍රියාවෙන් මුක්ත වන නියුට්‍රෝන තවත් විඛණ්ඩනයක් ප්‍රේරණය නොකර ඉවතට කාන්දු වේ. එම දාම ප්‍රතික්‍රියාව නොනැවතී දිගටම ඉදිරියට පවත්වා ගැනීමට අවශ්‍ය අවම U ස්කන්ධය අවධි ස්කන්ධය ලෙස හදුන්වයි.(50kg පමණ U )

පාලක දඬු

              දාම ප්‍රතික්‍රියාවේ දී ඇති වන නියුට්‍රෝන ප්‍රමාණය අවශොෂණය කර ගැනීම මගින් පාලනය කිරීමට ප්‍රතික්‍රියාකාරකය තුළ B,Cd හා Fe දඬු භාවිතා කරයි.ඒවා හොද නියුට්‍රෝන අවශෝකයන්‍ ය.

           විදුලිය නිපදවිම සදහා තනා  ඇති න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකරක තුළ මෙවැනි භාවිත ක්‍රියාවන් වලින් උත්පාදනය වූ තාපයෙන් හුමාල ට’බයින ක්‍රියාත්මක කොට විදුලිය නිපදවයි.

     පරමාණුක බෝම්බ

       පාලනය නොකල න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩන දාම ශ්‍රේණියක් මගින් අධික ශක්තියක් මුක්ත වේ.එය උපයෝගී කර ගනිමින් පරමාණුක බෝම්බය නිපදවා ඇත.කෙටි කලක් තුල සිදුවන මෙම ප්‍රතික්‍රියා ශ්‍රේණිය නිසා විශාල හානියක් සිදු වේ.මෙය නිර්මාණය කරනුයේ අවධි ස්කන්ධයට වඩා අඩු ස්කන්ධ සහිත විකිරණශීලී පොලෝනියම් හා විකිරණශීලී යුරේනියම් නියදි දෙකක් වෙන වෙනම තැබීමෙනි .ඉන්පසු බෝම්බය ක්‍රියාත්මක වීමේදී එම නියඳි දෙක එකතු වී අවධි ස්කන්ධයට වඩා වැඩි  වේ.මෙමගින් න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩක ප්‍රතික්‍රියා දාමය ආරම්භ වේ.

               බෝම්බය පුපුරා යාමෙන් අනතුරුව පරිසරයට මුදා හැරෙන විඛණ්ඩන ඵල නිසා විමෝචනය වන විකිරණ නිසා දීර්ඝ කාලයක් යනතුරු ජීවීන්ට සහ පරිසරයට ඉතා බරපතල ලෙස හානිකර වූ ප්‍රතිඵල අත් විදීමට සිදු වේ.මෙම අහිතකර ප්‍රතිඵල පරම්පරා ගණනාවක් යන තෙක්ද පැවතිය හැක.

              උදාහරණ ලෙස හිරෝශිමා හා නාගසාකි වෙත හෙලූ පරමාණුක බෝම්බ නිසා විශාල මිනිස් හා දේපල හානි මෙන්ම පරම්පරා ගානක් යන තෙක් එම ප්‍රදේශවල ඉපදුනු දරුවන් අංගවිකල තත්වයෙන් පසු විය.

න්‍යෂ්ටික විලයනය

     සැහැල්ලු න්‍යෂ්ටි එකතු වී ,විශාල න්‍යෂ්ටි සෑදීම න්‍යෂ්ටික විලයනය ලෙස හඳුන්වයි.

        එනම්  වැනි කුඩා න්‍යෂ්ටි එකතු කොට විශාල න්‍යෂ්ටි සෑදිය හැකි නම් එමගින් ද අපට ශක්තිය ලබේ.එමනිසා සැහැල්ලු න්‍යෂ්ටින්ගේ ස්කන්ධවල එකතුව සෑදෙන විශාල සාදන විට සැහැල්ලු න්‍යෂ්ටීන්ගේ ස්කන්ධවල එකතුව සෑදෙන විශාල න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධයට වඩා වැඩි වේ. එවිට එම ස්කන්ධ හානියට අනුරූප ව ශක්තිය මුක්ත වේ.

     සැහැල්ලු න්‍යෂ්ටි දෙකක් එකිනෙකට බද්ධ කළ හැක්කේ ඒවා අතර ඇති කූලෝම් විකර්ෂණය අභිබවා යෑමට තරම් ශක්තියක් ඒවාට ඇත්නම් පමණි.

   උදා:-

           හයිඩ්‍රජන් න්‍යෂ්ටි දෙකක් එකිනෙකට යාන්තමින් ස්පර්ශ කිරීමට අවශ්‍ය චාලක ශක්තිය.

  • න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – පළමු කොටස
  • න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – දෙවන කොටස
  • න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – තෙවන කොටස

                                                            

ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.