جوہری انشقاق
مرکزی انشقاق (nuclear fission)، مرکزی طبیعیات میں ایک ایسا عمل ہے کہ جسمیں جوہر کا مرکزہ ٹوٹ کر دو یا زائد چھوٹے حصوں یا مرکزوں میں تقسیم ہوجاتا ہے۔ اس کو جوہری انشقاق (atomic fission) بھی کہا جاتا ہے۔
- انشقاق کے عمل سے بجلی کی تیاری کے لیے دیکھیے مرکزی بجلی گھر
جوہری انشقاق کو 19 دسمبر 1938 کو برلن میں جرمن کیمیا دان اوٹو ہان اور فرٹز اسٹراسمین نے دریافت کیا۔ طبیعیات دان لیز میٹنر اور اس کے بھتیجے اوٹو رابرٹ فریش نے جنوری 1939 میں نظریاتی طور پر اس کی وضاحت کی۔ فریش نے اس عمل کو زندہ خلیوں کے حیاتیاتی انشقاق سے تشبیہ دے کر "جوہری انشقاق" کا نام دیا۔ فروری 1939 میں جوہری انشقاق پر اپنی دوسری اشاعت میں، ہان اور سٹراسمین نے انشقاق کے عمل کے دوران اضافی نیوٹران کے وجود اور آزادی کی پیشین گوئی کی، جس سے نیوکلیئر چین کے ردِ عمل کا امکان کھل گیا۔
بھاری مرکزوں کے لیے، یہ ایک بیرونی حرارتی رد عمل ہے جو برقی مقناطیسی تابکاری اور ٹکڑوں کی حرکی توانائی کے طور پر (بلک مواد کو گرم کر کے جہاں انشقاق ہوتا ہے) بڑی مقدار میں توانائی جاری کر سکتا ہے۔ جوہری ایتلاف کی طرح، توانائی پیدا کرنے کے لیے انشقاق کے لیے، نتیجے میں آنے والے عناصر کی کل بائنڈنگ انرجی ابتدائی عنصر سے زیادہ ہونی چاہیے۔
انشقاق نیوکلیئر ٹرانسمیوٹیشن کی ایک شکل ہے کیونکہ نتیجے میں آنے والے ٹکڑے (یا بیٹی ایٹم) اصل پیرنٹ ایٹم جیسا عنصر نہیں ہیں۔ پیدا ہونے والے دو (یا اس سے زیادہ) نیوکلی اکثر موازنہ لیکن قدرے مختلف سائز کے ہوتے ہیں، عام طور پر عام فسل آئسوٹوپس کے لیے تقریباً 3 سے 2 کی مصنوعات کے بڑے تناسب کے ساتھ۔[1][2]
زیادہ تر انشقاق بائنری انشقاق ہوتے ہیں (دو چارج شدہ ٹکڑے پیدا کرتے ہیں)، لیکن کبھی کبھار (2 سے 4 بار فی 1000 واقعات)، ایک ٹرنیری انشقاق میں، تین مثبت چارج شدہ ٹکڑے تیار ہوتے ہیں۔ ٹرنری عمل میں ان میں سے سب سے چھوٹے ٹکڑوں کا سائز پروٹون سے آرگن نیوکلئس تک ہوتا ہے۔
نیوٹران کے ذریعے پیدا ہونے والے انشقاق کے علاوہ، انسانوں کے ذریعے استعمال اور استحصال کیا جاتا ہے، بے ساختہ تابکار کشی کی ایک فطری شکل (جس میں نیوٹران کی ضرورت نہیں ہوتی ہے) کو بھی انشقاق کہا جاتا ہے، اور خاص طور پر بہت زیادہ بڑے پیمانے پر موجود آاسوٹوپس میں ہوتا ہے۔ 1940 میں ماسکو میں Flyorov، Petrzhak اور Kurchatov[3] نے خود ساختہ انشقاق کو دریافت کیا تھا، جس کا مقصد اس بات کی تصدیق کرنا تھا کہ نیوٹران کی بمباری کے بغیر، یورینیم کی انشقاق کی شرح نہ ہونے کے برابر تھی، جیسا کہ نیلز بوہر نے پیش گوئی کی تھی۔ یہ نہ ہونے کے برابر نہیں تھا۔
مصنوعات کی غیر متوقع ترکیب (جو ایک وسیع امکانی اور کسی حد تک افراتفری کے انداز میں مختلف ہوتی ہے) انشقاق کو خالص طور پر کوانٹم ٹنلنگ کے عمل سے ممتاز کرتی ہے جیسے کہ پروٹون کا اخراج، الفا انحطاط، اور کلسٹر انحطاط، جو ہر بار ایک ہی مصنوعات دیتے ہیں۔ جوہری انشقاق نیوکلیئر پاور کے لیے توانائی پیدا کرتا ہے اور جوہری ہتھیاروں کے دھماکے کو چلاتا ہے۔ دونوں استعمال ممکن ہیں کیونکہ نیوکلیئر ایندھن کہلانے والے بعض مادّے جب فِشن نیوٹران سے ٹکراتے ہیں تو انشقاق سے گزرتے ہیں، اور اس کے نتیجے میں جب وہ ٹوٹ جاتے ہیں تو نیوٹران خارج ہوتے ہیں۔ یہ خود کو برقرار رکھنے والے نیوکلیئر چین ری ایکشن کو ممکن بناتا ہے، جوہری ری ایکٹر میں کنٹرول شدہ شرح پر یا جوہری ہتھیار میں بہت تیز، بے قابو شرح پر توانائی جاری کرتا ہے۔
یو U 235 کے مساوی مقدار کے انشقاق میں خارج ہونے والی توانائی کی مقدار میتھین کے دہن یا ہائیڈروجن ایندھن سےخارج ہونے والی توانائی کی مقدار سے ایک ملین گنا زیادہ ہے۔[4]
تاہم، جوہری انشقاق کی مصنوعات اوسطاً ان بھاری عناصر سے کہیں زیادہ تابکار ہوتی ہیں جنہیں عام طور پر ایندھن کے طور پر منقسم کیا جاتا ہے، اور کافی وقت تک ایسا ہی رہتا ہے، جس سے جوہری فضلہ کا مسئلہ پیدا ہوتا ہے۔ تاہم، سات طویل عرصے تک رہنے والی انشقاق کی پروڈکٹس، فشن پروڈکٹس کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ بناتے ہیں۔ جذب نیوٹران جو کہ انشقاق کا باعث نہیں بنتا ہے پلوٹونیم پیدا کرتا ہے (238 U سے) اور معمولی ایکٹینائڈس (دونوں U 235 اور 238 U سے) جس کا تابکار زہریلا پن طویل المدت انشقاق کی مصنوعات کی نسبت کہیں زیادہ ہے۔ جوہری فضلہ کے جمع ہونے پر تشویش اور جوہری ہتھیاروں کی تباہ کن صلاحیت جوہری انشقاق کو توانائی کے منبع کے طور پر استعمال کرنے کی پرامن خواہش کے خلاف ہے۔ تھوریم فیول سائیکل عملی طور پر کوئی پلوٹونیم نہیں بناتا ہے اور بہت معمولی مقدار میں ایکٹینائڈز بناتا ہے، لیکن 232 U بلکہ اس کی انحطاط کی مصنوعات ایک بڑے گاما رے ایمیٹر ہیں۔ تمام ایکٹائنائڈز زرخیز یا قابل انشقاق ہیں اور فاسٹ بریڈر ری ایکٹر ان سب کو صرف مخصوص کنفیگریشنز میں انشقاق کر سکتے ہیں۔ نیوکلیئر ری پروسیسنگ کا مقصد یورینیم (اور تھوریم) کی سپلائی کو زیادہ دیر چلنے اور "فضلہ" کی مقدار کو کم کرنے کے لیے خرچ کیے گئے جوہری ایندھن سے قابل استعمال مواد کو بازیافت کرنا ہے۔ اس عمل کے لیے صنعت کی اصطلاح جو تمام یا تقریباً تمام ایکٹائنائڈز کو تقسیم کرتی ہے ایک "بند ایندھن کا چکر" ہے۔
