সৃজনশীলঃ ‘1000 MW ক্ষমতা…’ ২০২৪ – পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

পর্যায় সারণীর ভারী মৌলগুলো নিউক্লিয় ফিশন বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে। কারণ ভারী মৌলগুলোর নিউক্লিয়াসে নিউট্রন এবং প্রোটন সংখ্যা বেশি হওয়ার জন্য এরা খুব unstable প্রকৃতির হয়। এজন্য এদের নিউক্লিয়াসকে নিউট্রন দ্বারা আঘাত করলে তা বিভাজিত হয়ে অপেক্ষাকৃত হালকা মৌলের নিউক্লিয়াসে পরিণত হয় এবং প্রচুর তাপ উৎপাদিত হয়। যেমন: ইউরেনিয়াম বা প্লুটোনিয়াম এদের নিউক্লিয়াসের নিউট্রন সংখ্যার আধিক্যের জন্য নিউক্লিয় ফিশন বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে। 

এখানে,
প্রোটনের ড়র, $m_p=1.00728\mathrm{amu}$
নিউট্রনের ভর, $m_n=1.00876\mathrm{amu}$
নিউক্লিয়াসের ভর, Z = 235.0439 amu

উদ্দীপক হতে পাই,

${}_{92}^{235}\cup$ এর প্রোটন সংখ্যা =92

এবং নিউট্রন সংখ্যা = $235-92$

= 143

ভর ত্রুটি, $\Delta m=\left[\right($ প্রোটনের সংখ্যা $\times$ প্রোটনের ভর $)+($ নিউট্টনের সংখ্যা × নিউট্র্রের ভরর)] - নিউক্লিয়াসের ভর

$\begin{array}{cc}& =\left[\right(92\times 1.00728)+(143\times 1.00876\left)\right]-235.0439\\ & =1.87854\mathrm{amu}\end{array}$

$\therefore$ বন্ধন শক্তি, $E=\Delta {\mathrm{mc}}^2$

$\begin{array}{cc}& =1.87854\times 1.66\times {10}^{-27}\times {(3\times {10}^8)}^2\\ & =2.81\times {10}^{-10}\\ & =1754.1\mathrm{MeV}\end{array}$

$\therefore {}_{92}^{235}\cup$ এর নিউক্লিয়ন প্রতি বন্ধন শক্তি বাগড় বন্ধন শক্তি $=\frac{E}{A}$

$=\frac{1754.1}{235}=7.46\mathrm{MeV}/$ nucleon (Ans.)

দেওয়া আছে, বিদ্যুৎ কেন্দ্রের ক্ষ্ততা, $P_{\text{out }}=1000\mathrm{MW}$

$={10}^{9}W$

দক্ষতা, $\eta =80\%$

প্রদত্ত ক্ষমতা , $P_{\text{in }}$ হলে, $\eta =\frac{P_{\text{out }}}{P_{\text{in }}}$

বা, $P_{\text{in }}=\frac{{10}^9}{0.8}=1.25\times {10}^{9}W$

10 বছরে প্রয়োজনীয়. তাপশক্তি,

$\begin{array}{cc}W& =P_{\text{in }}\times t\\ & =1.25\times {10}^9\times \left[\right(10\times 365\left)\right]\times 86400\\ & =3.942\times {10}^{17}J\end{array}$

প্রতি ফিশনে উৎপাদিত শক্তি 200 MeV ।
অর্থাৎ $200\times {10}^6\times 1.6\times {10}^{-19}J$ শক্তি পাওয়া যায় 1 টি পরমাণু থেকে

$\therefore 3.942\times {10}^{17}J$ শক্তি পাওয়া যাবে  $=\frac{3.942\times {10}^{17}}{200\times {10}^6\times 1.6\times {10}^{-19}}$

$=1.232\times {10}^{28}$ টি

$6.023\times {10}^{23}$ টি পরমাণুর ভর $=235\times {10}^{-3}\mathrm{kg}$

$\therefore 1.23\times {10}^{28}$ টি পরমাণুর ভর $=\frac{235\times {10}^{-3}\times 1.232\times {10}^{28}}{6.023\times {10}^{23}}$

$=4806.9\mathrm{kg}$

10 বছরে জ্বালানী খরচ হয় $=4806.9\mathrm{kg}$
10 বছরে অর্ধেক জ্বালানী ব্যাবহার  হয়ে থাকলে 10 বছর পূর্বে জ্বালানি

ছিল $=4806.9\times 2=9613.8\mathrm{kg}$

ছাত্রের মন্তব্য ছিল প্রাথমিক জ্বালানির পরিমাণ 9612.84 kg

তাই বলা যায় , ছাত্রের হিসাব  যথার্থ  ছিল