किसी 1000 MW विखंडन रिएक्टर के आधे ईधन का 5.00 वर्ष में व्यय हो जाता है। प्रारंभ में इसमें कितना ${ }_{92}^{235}$ U था? मान लीजिए कि रिएक्टर 80% समय कार्यरत रहता है; इसकी सम्पूर्ण ऊर्जा $ { }_{92}^{235}$ U के विखंडन से ही उत्पन्न हुई है; तथा $ { }_{92}^{235} $U न्यूक्लाइड केवल विखंडन प्रक्रिया में ही व्यय होता है।
Exercise - 13.18
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न्यूट्रॉन पृथक्करण ऊर्जा (Separation energy), परिभाषा के अनुसार, वह ऊर्जा है जो किसी नाभिक से एक न्यूट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक होती है। नीचे दिए गए आँकड़ों का इस्तेमाल करके ${ }_{20}^{41} \mathrm{Ca}$ एवं ${ }_{13}^{27} \mathrm{Al}$ नाभिकों की न्यूट्रॉन पृथक्करण ऊर्जा ज्ञात कीजिए। $m\left({ }_{20}^{40} \mathrm{Ca}\right)$ = 39.962591 u m$\left({ }_{20}^{41} \mathrm{Ca}\right)$= 40.962278 u $m\left({ }_{13}^{26} \mathrm{Al}\right)$ = 25.986895 u $m\left({ }_{13}^{27} \mathrm{Al}\right)$= 26.981541 u
रेडियोन्यूक्लाइड ${ }_{6}^{11}\ C $ का क्षय निम्नलिखित समीकरण के अनुसार होता है, ${ }_{6}^{11} C \rightarrow{ }_{5}^{11} B + e^{+} \nu ; T_{1/2 } = 20.3\ min$ उत्सर्जित पॉजिट्रॉन की अधिकतम ऊर्जा $0.960\ MeV$ है। द्रव्यमानों के निम्नलिखित मान दिए गए हैं $\ m \left({ }_{6}^{11} \mathrm{C}\right) = 11.011434\ u$ तथा $m\left({ }_{5}^{11}\mathrm{~B}\right) = 11.000305\ u. Q-$ मान की गणना कीजिए एवं उत्सर्जित पॉजिट्रॉन की अधिकतम ऊर्जा के मान से इसकी तुलना कीजिए।
दो ड्यूट्रॉनों के आमने-सामने की टक्कर के लिए कूलॉम अवरोध की ऊँचाई ज्ञात कीजिए। (संकेत-कूलॉम अवरोध की ऊँचाई का मान इन ड्यूट्रॉन के बीच लगने वाले उस कूलॉम प्रतिकर्षण बल के बराबर होता है जो एक-दूसरे को संपर्क में रखे जाने पर उनके बीच आरोपित होता है। यह मान सकते हैं कि ड्यूट्रॉन 2.0 fm प्रभावी त्रिज्या वाले दृढ़ गोले हैं।)
D-T अभिक्रिया (ड्यूटीरियम-ट्रीटियम संलयन), $ { }_{1}^{2} \mathrm{H}+{ }_{1}^{3} \mathrm{H} \rightarrow{ }_{2}^{4} \mathrm{He}$ + n पर विचार कीजिए।
नीचे दिए गए आँकड़ों के आधार पर अभिक्रिया में विमुक्त ऊर्जा का मान MeV में ज्ञात कीजिए: $m\left({ }_{1}^{2} \mathrm{H}\right)$ = 2.014102 u,$m\left({ }_{1}^{3} \mathrm{H}\right)$ = 3.016049 u
ड्यूटीरियम एवं ट्राइटियम दोनों की त्रिज्या लगभग 1.5 fm मान लीजिए। इस अभिक्रिया में, दोनों नाभिकों के मध्य कूलॉम प्रतिकर्षण से पार पाने के लिए कितनी गतिज ऊर्जा की आवश्यकता है? अभिक्रिया प्रारंभ करने के लिए गैसों (D तथा T गैसें) के किस ताप तक ऊष्मित किया जाना चाहिए?
${ }_{94}^{239} $Pu के विखंडन गुण बहुत कुछ ${ }_{92}^{235} $U से मिलते-जुलते हैं। प्रति विखंडन विमुक्त औसत ऊर्जा 180 MeV है। यदि 1 kg शुद्ध ${ }_{94}^{239}$ Pu के सभी परमाणु विखंडित हों तो कितनी MeV ऊर्जा विमुक्त होगी?
मान लीजिए कि भारत का लक्ष्य 2020 तक 200,000 MW विद्युत शक्ति जनन का है। इसका 10% नाभिकीय शक्ति संयंत्रों से प्राप्त होना है। माना कि रिएक्टर की औसत उपयोग दक्षता (ऊष्मा को विद्युत में परिवर्तित करने की क्षमता) 25% है। 2020 के अंत तक हमारे देश को प्रति वर्ष कितने विखंडनीय यूरेनियम की आवश्यकता होगी। ${ }^{235}U$ प्रति विखंडन उत्सर्जित ऊर्जा 200 MeV है।
यदि प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों की संख्या, प्रत्येक नाभिकीय अभिक्रिया में संरक्षित रहती है, किसी नाभिकीय अभिक्रिया में किस प्रकार द्रव्यमान, ऊर्जा में (या इसका उलटा) बदलता है?
किसी स्रोत में फॉस्फोरस के दो रेडियो न्यूक्लाइड निहित हैं ${ }_{15}^{32} \ P (T_{1/2 }= 14.3 d)$ एवं ${ }_{15}^{33}$
$P(T_{1/2}) = 25.3 d)।$ प्रारंभ में $ { }_{15}^{33}\ P$ से $10\%$ क्षय प्राप्त होता है। इससे $90$ क्षय प्राप्त करने के लिए कितने समय प्रतीक्षा करनी होगी?