न्यूक्लियर साइंस एंड टेक्निक्स जर्नल में प्रकाशित एक अभूतपूर्व अध्ययन में, शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय और चीन के परमाणु ऊर्जा संस्थान के परमाणु वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक नई विधि पेश की है जो 238Pu के उत्पादन में क्रांति ला सकती है। यह विशेष सामग्री, जो गर्मी उत्पन्न करने की क्षमता के लिए जानी जाती है, उन उपकरणों को शक्ति प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है जिनका पारंपरिक बैटरी समर्थन नहीं कर सकती, जैसे कि अंतरिक्ष यान और पेसमेकर जैसे चिकित्सा उपकरण।
शोधकर्ताओं द्वारा विकसित उच्च-रिज़ॉल्यूशन मॉडल हाई-फ्लक्स रिएक्टरों में 238Pu की उपज को लगभग 20% बढ़ाता है, जिससे संभावित रूप से अंतरिक्ष अन्वेषण और चिकित्सा प्रौद्योगिकी में परिवर्तन होता है। अध्ययन, फिल्टर बर्नअप, सिंगल-एनर्जी बर्नअप और बर्नअप एक्सट्रीम एनालिसिस में इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों के परिणामस्वरूप उपज में 18.81% की वृद्धि हुई, जिससे लगभग 1 इलेक्ट्रॉन वोल्ट के विस्तृत समाधान की अनुमति मिली और क्षेत्र में पहले इस्तेमाल किए गए कई सैद्धांतिक अनुमानों को समाप्त कर दिया गया।
अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता किंगक्वान पैन ने अपने काम के महत्व पर जोर देते हुए कहा, “हमारा काम न केवल आइसोटोपिक उत्पादन तकनीकों को आगे बढ़ाता है, बल्कि हाई-फ्लक्स रिएक्टरों में परमाणु रूपांतरण तक पहुंचने का एक नया तरीका भी प्रदान करता है।” 238Pu के महत्व को बढ़ा-चढ़ाकर नहीं बताया जा सकता है, क्योंकि यह उन उपकरणों को शक्ति प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो कठोर वातावरण में काम करते हैं, जहां पारंपरिक बैटरी उपयुक्त नहीं हैं।
238Pu के उत्पादन में एक रिएक्टर में नेप्टुनियम -237 को विकिरणित करना शामिल है, जिसमें कम रेडियोधर्मी संदूषण उत्पन्न करने का लाभ होता है। विकिरण के दौरान, विभिन्न नए न्यूक्लाइड उत्पन्न होते हैं, और कई परमाणु प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिससे एक जटिल परिवर्तन प्रक्रिया बनती है। शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए तीन तरीकों की तुलना की: फ़िल्टर बर्नअप, सिंगल-एनर्जी बर्नअप और बर्नअप एक्सट्रीम एनालिसिस। पहली दो विधियाँ इस बात की जानकारी प्रदान करती हैं कि ऊर्जा स्पेक्ट्रम परमाणु प्रतिक्रियाओं को कैसे प्रभावित करता है, जबकि तीसरी विधि यह जांचती है कि समय के साथ परिवर्तन उत्पादन क्षमता को कैसे प्रभावित करते हैं। साथ में, ये तकनीकें रिएक्टरों के भीतर न्यूट्रॉन प्रतिक्रियाओं के सटीक नियंत्रण और अनुकूलन को सक्षम करती हैं।
नई विधि न केवल उत्पादन में सुधार करती है बल्कि गामा विकिरण के प्रभाव को भी कम करती है, जिससे प्रक्रिया सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल हो जाती है। 238Pu का बेहतर उत्पादन सीधे कठोर वातावरण में काम करने वाले उपकरणों का समर्थन कर सकता है, पैन ने नोट किया, “यह मॉडल अंतरिक्ष यान के लिए लंबे समय तक चलने वाली शक्ति प्रदान करके और पेसमेकर जैसे चिकित्सा उपकरणों की विश्वसनीयता को बढ़ाकर भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।”
इस शोध के निहितार्थ 238Pu के उत्पादन से परे हैं। नई उत्पादन प्रक्रिया का मतलब है कि कम संसाधनों के साथ अधिक 238Pu का उत्पादन किया जा सकता है, पर्यावरणीय प्रभाव को कम किया जा सकता है और उत्पादन सुविधाओं की सुरक्षा में सुधार किया जा सकता है। शोध दल ने लक्ष्य डिजाइन को परिष्कृत करके, उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम को अनुकूलित करके और हाई-फ्लक्स रिएक्टरों में समर्पित विकिरण चैनलों का निर्माण करके अपने मॉडल के अनुप्रयोगों का विस्तार करने की योजना बनाई है। ये विकास 238Pu के उत्पादन को सरल बना सकते हैं और अन्य दुर्लभ आइसोटोप के लिए अनुकूलित किए जा सकते हैं, जो विभिन्न वैज्ञानिक और चिकित्सा क्षेत्रों में व्यापक लाभ का वादा करते हैं।
उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले न्यूट्रॉनिक्स मॉडल के निर्माण से परमाणु विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रगति होती है, और अन्य दुर्लभ आइसोटोप के लिए इसके अनुप्रयोग से ऊर्जा, चिकित्सा और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में बड़ी प्रगति हो सकती है। जैसे-जैसे दुनिया अधिक परिष्कृत ऊर्जा समाधानों की ओर बढ़ रही है, पैन और उनकी टीम का काम एक स्थायी और तकनीकी रूप से उन्नत भविष्य के निर्माण में नवीन परमाणु अनुसंधान की महत्वपूर्ण भूमिका पर प्रकाश डालता है।
