भौतिकी में अनुसंधान कार्य "परमाणु ऊर्जा: प्लसस और माइनस"। परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

न केवल सैन्य क्षेत्र में, बल्कि शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए भी, वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के कारण परमाणु ऊर्जा का व्यापक उपयोग शुरू हुआ। आज उद्योग, ऊर्जा और चिकित्सा में इसके बिना करना असंभव है।

हालांकि, परमाणु ऊर्जा के उपयोग के न केवल फायदे हैं, बल्कि नुकसान भी हैं। सबसे पहले, यह मनुष्यों और पर्यावरण दोनों के लिए विकिरण का खतरा है।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग दो दिशाओं में विकसित हो रहा है: ऊर्जा में उपयोग और रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग।

प्रारंभ में, परमाणु ऊर्जा का उपयोग केवल सैन्य उद्देश्यों के लिए किया जाना था, और सभी विकास इस दिशा में गए।

सैन्य क्षेत्र में परमाणु ऊर्जा का उपयोग

परमाणु हथियार बनाने के लिए बड़ी संख्या में अत्यधिक सक्रिय सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। विशेषज्ञों का अनुमान है कि परमाणु हथियारों में कई टन प्लूटोनियम होता है।

परमाणु हथियारों को इसलिए संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे विशाल क्षेत्रों पर विनाश का कारण बनते हैं।

चार्ज की सीमा और शक्ति के अनुसार, परमाणु हथियारों में विभाजित हैं:

• सामरिक।
• परिचालन-सामरिक।
• सामरिक।

परमाणु हथियारों को परमाणु और हाइड्रोजन में विभाजित किया गया है। परमाणु हथियार भारी नाभिक के विखंडन और प्रतिक्रियाओं की अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाओं पर आधारित होते हैं। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए, यूरेनियम या प्लूटोनियम का उपयोग किया जाता है।

इतनी बड़ी मात्रा में खतरनाक सामग्रियों का भंडारण मानवता के लिए एक बड़ा खतरा है। और सैन्य उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के उपयोग के गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

1945 में पहली बार परमाणु हथियारों का इस्तेमाल जापानी शहरों हिरोशिमा और नागासाकी पर हमला करने के लिए किया गया था। इस हमले के परिणाम विनाशकारी थे। जैसा कि आप जानते हैं, युद्ध में परमाणु ऊर्जा का यह पहला और अंतिम प्रयोग था।

अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA)

IAEA की स्थापना 1957 में शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के उपयोग के क्षेत्र में देशों के बीच सहयोग विकसित करने के उद्देश्य से की गई थी। शुरू से ही, एजेंसी "परमाणु सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण" कार्यक्रम को लागू कर रही है।

लेकिन सबसे महत्वपूर्ण कार्य परमाणु क्षेत्र में देशों की गतिविधियों पर नियंत्रण है। संगठन नियंत्रित करता है कि परमाणु ऊर्जा का विकास और उपयोग केवल शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए होता है।

इस कार्यक्रम का उद्देश्य परमाणु ऊर्जा का सुरक्षित उपयोग, मनुष्य और पर्यावरण की विकिरण के प्रभाव से सुरक्षा सुनिश्चित करना है। एजेंसी ने चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना के परिणामों का भी अध्ययन किया।

एजेंसी शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के अध्ययन, विकास और उपयोग का भी समर्थन करती है और एजेंसी के सदस्यों के बीच सेवाओं और सामग्रियों के आदान-प्रदान में मध्यस्थ के रूप में कार्य करती है।

संयुक्त राष्ट्र के साथ, IAEA सुरक्षा और स्वास्थ्य मानकों को परिभाषित और स्थापित करता है।

परमाणु शक्ति

बीसवीं शताब्दी के चालीसवें दशक के उत्तरार्ध में, सोवियत वैज्ञानिकों ने परमाणु के शांतिपूर्ण उपयोग के लिए पहली परियोजनाओं को विकसित करना शुरू किया। इन विकासों की मुख्य दिशा विद्युत ऊर्जा उद्योग थी।

और 1954 में, USSR में एक स्टेशन बनाया गया था। उसके बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, ग्रेट ब्रिटेन, जर्मनी और फ्रांस में परमाणु ऊर्जा के तेजी से विकास के कार्यक्रम विकसित होने लगे। लेकिन उनमें से ज्यादातर को पूरा नहीं किया गया. जैसा कि यह निकला, परमाणु ऊर्जा संयंत्र कोयले, गैस और ईंधन तेल पर चलने वाले स्टेशनों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सका।

लेकिन वैश्विक ऊर्जा संकट की शुरुआत और तेल की कीमतों में वृद्धि के बाद, परमाणु ऊर्जा की मांग में वृद्धि हुई। पिछली शताब्दी के 70 के दशक में, विशेषज्ञों का मानना ​​​​था कि सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की क्षमता आधे बिजली संयंत्रों की जगह ले सकती है।

80 के दशक के मध्य में, परमाणु ऊर्जा की वृद्धि फिर से धीमी हो गई, देशों ने नए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण की योजनाओं को संशोधित करना शुरू कर दिया। यह ऊर्जा संरक्षण नीति और तेल की कीमतों में गिरावट के साथ-साथ चेरनोबिल संयंत्र में आपदा दोनों से सुगम था, जिसके न केवल यूक्रेन के लिए नकारात्मक परिणाम थे।

उसके बाद, कुछ देशों ने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण और संचालन को पूरी तरह से रोक दिया।

अंतरिक्ष यात्रा के लिए परमाणु ऊर्जा

तीन दर्जन से अधिक परमाणु रिएक्टरों ने अंतरिक्ष में उड़ान भरी, उनका उपयोग ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता था।

अमेरिकियों ने 1965 में पहली बार अंतरिक्ष में परमाणु रिएक्टर का इस्तेमाल किया था। यूरेनियम-235 का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता था। उन्होंने 43 दिनों तक काम किया।

सोवियत संघ में, परमाणु ऊर्जा संस्थान में रोमाश्का रिएक्टर लॉन्च किया गया था। इसे अंतरिक्ष यान के साथ-साथ अंतरिक्ष यान पर भी इस्तेमाल किया जाना था, लेकिन सभी परीक्षणों के बाद, इसे कभी भी अंतरिक्ष में लॉन्च नहीं किया गया।

अगले बुक परमाणु स्थापना का उपयोग रडार टोही उपग्रह पर किया गया था। पहला उपकरण 1970 में बैकोनूर कॉस्मोड्रोम से लॉन्च किया गया था।

आज, रोस्कोस्मोस और रोसाटॉम एक ऐसे अंतरिक्ष यान को डिजाइन करने का प्रस्ताव कर रहे हैं जो एक परमाणु रॉकेट इंजन से लैस होगा और चंद्रमा और मंगल तक पहुंचने में सक्षम होगा। लेकिन अभी के लिए, यह सब प्रस्ताव स्तर पर है।

उद्योग में परमाणु ऊर्जा का अनुप्रयोग

रासायनिक विश्लेषण की संवेदनशीलता बढ़ाने और उर्वरक बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले अमोनिया, हाइड्रोजन और अन्य रसायनों के उत्पादन के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जा रहा है।

परमाणु ऊर्जा, जिसके उपयोग से रासायनिक उद्योग में नए रासायनिक तत्व प्राप्त करना संभव हो जाता है, पृथ्वी की पपड़ी में होने वाली प्रक्रियाओं को फिर से बनाने में मदद करता है।

खारे पानी को विलवणीकरण करने के लिए परमाणु ऊर्जा का भी उपयोग किया जाता है। लौह धातु विज्ञान में आवेदन लौह अयस्क से लौह की वसूली की अनुमति देता है। रंग में - इसका उपयोग एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए किया जाता है।

कृषि में परमाणु ऊर्जा का उपयोग

कृषि में परमाणु ऊर्जा का उपयोग चयन की समस्याओं को हल करता है और कीट नियंत्रण में मदद करता है।

बीजों में उत्परिवर्तन पैदा करने के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। यह नई किस्मों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो अधिक उपज लाती हैं और फसल रोगों के लिए प्रतिरोधी होती हैं। इसलिए, पास्ता बनाने के लिए इटली में उगाए गए आधे से अधिक गेहूं को उत्परिवर्तन का उपयोग करके पैदा किया गया था।

रेडियोआइसोटोप का उपयोग उर्वरक लगाने के सर्वोत्तम तरीकों को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, उनकी मदद से, यह निर्धारित किया गया था कि चावल उगाते समय नाइट्रोजन उर्वरकों के आवेदन को कम करना संभव है। इससे न सिर्फ पैसे की बचत हुई, बल्कि पर्यावरण की भी बचत हुई।

परमाणु ऊर्जा का थोड़ा अजीब उपयोग कीट लार्वा को विकिरणित करना है। यह उन्हें पर्यावरण के लिए हानिरहित रूप से प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, विकिरणित लार्वा से निकलने वाले कीड़ों की संतान नहीं होती है, लेकिन अन्य मामलों में काफी सामान्य होते हैं।

नाभिकीय औषधि

सटीक निदान करने के लिए दवा रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग करती है। मेडिकल आइसोटोप का आधा जीवन छोटा होता है और यह दूसरों और रोगी दोनों के लिए कोई विशेष खतरा पैदा नहीं करता है।

चिकित्सा में परमाणु ऊर्जा का एक और अनुप्रयोग हाल ही में खोजा गया था। यह पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी है। यह प्रारंभिक अवस्था में कैंसर का पता लगाने में मदद कर सकता है।

परिवहन में परमाणु ऊर्जा का अनुप्रयोग

पिछली शताब्दी के शुरुआती 50 के दशक में, परमाणु-संचालित टैंक बनाने का प्रयास किया गया था। विकास अमेरिका में शुरू हुआ, लेकिन इस परियोजना को कभी जीवन में नहीं लाया गया। मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि इन टैंकों में वे चालक दल के परिरक्षण की समस्या को हल नहीं कर सके।

मशहूर फोर्ड कंपनी परमाणु ऊर्जा से चलने वाली कार पर काम कर रही थी। लेकिन ऐसी मशीन का उत्पादन लेआउट से आगे नहीं बढ़ा।

बात यह है कि परमाणु स्थापना ने बहुत अधिक जगह ली, और कार पूरी तरह से निकली। कॉम्पैक्ट रिएक्टर कभी दिखाई नहीं दिए, इसलिए महत्वाकांक्षी परियोजना को बंद कर दिया गया।

संभवतः सबसे प्रसिद्ध परिवहन जो परमाणु ऊर्जा पर चलता है, विभिन्न जहाज हैं, दोनों सैन्य और नागरिक:

• परिवहन जहाज।
• हवाई जहाज वाहक।
• पनडुब्बी।
• क्रूजर।
• परमाणु पनडुब्बी।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने के पक्ष और विपक्ष

आज, विश्व ऊर्जा उत्पादन में हिस्सेदारी लगभग 17 प्रतिशत है। हालांकि मानवता उपयोग करती है लेकिन इसके भंडार अनंत नहीं हैं।

इसलिए, एक विकल्प के रूप में, इसका उपयोग किया जाता है, लेकिन इसे प्राप्त करने और उपयोग करने की प्रक्रिया जीवन और पर्यावरण के लिए एक बड़ा जोखिम है।

बेशक, परमाणु रिएक्टरों में लगातार सुधार किया जा रहा है, सुरक्षा के सभी संभावित उपाय किए जा रहे हैं, लेकिन कभी-कभी यह पर्याप्त नहीं होता है। एक उदाहरण चेरनोबिल और फुकुशिमा में दुर्घटनाएं हैं।

एक ओर, एक ठीक से संचालित रिएक्टर पर्यावरण में कोई विकिरण उत्सर्जित नहीं करता है, जबकि बड़ी मात्रा में हानिकारक पदार्थ थर्मल पावर प्लांट से वातावरण में प्रवेश करते हैं।

सबसे बड़ा खतरा खर्च किया गया ईंधन, इसका प्रसंस्करण और भंडारण है। क्योंकि आज तक, परमाणु कचरे के निपटान के लिए पूरी तरह से सुरक्षित तरीके का आविष्कार नहीं किया गया है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के पेशेवरों और विपक्ष "परमाणु को कार्यकर्ता होने दें, सैनिक नहीं।" पक्ष और विपक्ष
परमाणु ऊर्जा संयंत्र
"परमाणु काम कर रहा है, और
सैनिक नहीं।"

एनपीपी डिवाइस

परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) - ऊर्जा उत्पादन के लिए एक परमाणु स्थापना

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के पेशेवरों और विपक्ष

परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लाभ

परमाणु ईंधन के परिवहन के लिए वैगन

10. परमाणु ऊर्जा संयंत्र का एक बड़ा लाभ इसकी सापेक्ष पर्यावरणीय स्वच्छता है।

11. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में ऐसा कोई उत्सर्जन नहीं होता है।

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13. दुनिया में सबसे शक्तिशाली परमाणु ऊर्जा संयंत्र

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16. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विपक्ष

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18. रेडियोधर्मी कचरे की मात्रा बहुत कम है, यह बहुत कॉम्पैक्ट है, और इसे ऐसी परिस्थितियों में संग्रहीत किया जा सकता है जो यह सुनिश्चित करते हैं कि यह बाहर लीक न हो।

19. पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्र में बिलिबिनो एनपीपी एकमात्र परमाणु ऊर्जा संयंत्र है।

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21. एक शांतिपूर्ण परमाणु को जीवित रहना चाहिए

आधुनिक दुनिया में परमाणु ऊर्जा का उपयोग इतना महत्वपूर्ण है कि अगर हम कल जागते हैं और परमाणु प्रतिक्रिया की ऊर्जा गायब हो जाती है, तो दुनिया, जैसा कि हम जानते हैं, का अस्तित्व समाप्त हो जाएगा। फ्रांस और जापान, जर्मनी और ग्रेट ब्रिटेन, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस जैसे देशों में शांति औद्योगिक उत्पादन और जीवन का आधार है। और अगर अंतिम दो देश अभी भी परमाणु ऊर्जा स्रोतों को थर्मल स्टेशनों से बदलने में सक्षम हैं, तो फ्रांस या जापान के लिए यह असंभव है।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग कई समस्याएं पैदा करता है। मूल रूप से, ये सभी समस्याएं इस तथ्य से संबंधित हैं कि अपने स्वयं के लाभ के लिए परमाणु नाभिक (जिसे हम परमाणु ऊर्जा कहते हैं) की बाध्यकारी ऊर्जा का उपयोग करते हुए, एक व्यक्ति को अत्यधिक रेडियोधर्मी कचरे के रूप में महत्वपूर्ण बुराई प्राप्त होती है जिसे आसानी से फेंका नहीं जा सकता है। परमाणु ऊर्जा स्रोतों से अपशिष्ट को सुरक्षित परिस्थितियों में लंबे समय तक संसाधित, परिवहन, दफन और संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है।

पक्ष और विपक्ष, परमाणु ऊर्जा के उपयोग से लाभ और हानि

परमाणु-परमाणु ऊर्जा के उपयोग के पक्ष और विपक्ष, मानव जाति के जीवन में उनके लाभ, हानि और महत्व पर विचार करें। यह स्पष्ट है कि आज केवल औद्योगिक देशों को ही परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता है। अर्थात्, शांतिपूर्ण परमाणु ऊर्जा मुख्य रूप से कारखानों, प्रसंस्करण संयंत्रों आदि जैसी सुविधाओं पर अपना मुख्य अनुप्रयोग पाती है। यह ऊर्जा-गहन उद्योग सस्ते बिजली के स्रोतों (जैसे हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट) से दूर हैं जो अपनी आंतरिक प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने और विकसित करने के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग करते हैं।

कृषि क्षेत्रों और शहरों को वास्तव में परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता नहीं है। इसे थर्मल और अन्य स्टेशनों से बदलना काफी संभव है। यह पता चला है कि परमाणु ऊर्जा का स्वामित्व, अधिग्रहण, विकास, उत्पादन और उपयोग अधिकांश भाग के लिए औद्योगिक उत्पादों की हमारी जरूरतों को पूरा करने के उद्देश्य से है। आइए देखें कि ये किस तरह के उद्योग हैं: मोटर वाहन उद्योग, सैन्य उद्योग, धातु विज्ञान, रासायनिक उद्योग, तेल और गैस परिसर, आदि।

क्या एक आधुनिक व्यक्ति नई कार चलाना चाहता है? ट्रेंडी सिंथेटिक्स पहनना चाहते हैं, सिंथेटिक्स खाना चाहते हैं और सिंथेटिक्स में सब कुछ पैक करना चाहते हैं? विभिन्न आकारों और आकारों में उज्ज्वल उत्पाद चाहते हैं? सभी नए फोन, टीवी, कंप्यूटर चाहते हैं? क्या आप बहुत कुछ खरीदना चाहते हैं, अक्सर अपने आस-पास के उपकरण बदलते हैं? रंगीन पैक से स्वादिष्ट रासायनिक खाना खाना चाहते हैं? क्या आप शांति से रहना चाहते हैं? क्या आप टीवी स्क्रीन से मधुर भाषण सुनना चाहते हैं? क्या आप बहुत सारे टैंक, साथ ही मिसाइल और क्रूजर, साथ ही गोले और तोप रखना चाहते हैं?

और वह सब कुछ पाता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि अंत में शब्द और कर्म के बीच का अंतर युद्ध की ओर ले जाता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि इसके निपटान के लिए ऊर्जा की भी आवश्यकता होती है। अब तक व्यक्ति शांत है। वह खाता है, पीता है, काम पर जाता है, बेचता है और खरीदता है।

और इन सबके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। और इसके लिए बहुत अधिक तेल, गैस, धातु आदि की आवश्यकता होती है। और इन सभी औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, कोई कुछ भी कहे, जब तक पहले औद्योगिक थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन रिएक्टर को श्रृंखला में नहीं रखा जाता, तब तक परमाणु ऊर्जा का विकास ही होगा।

परमाणु ऊर्जा के लाभों में, हम वह सब कुछ सुरक्षित रूप से लिख सकते हैं जिसका हम उपयोग करते हैं। दूसरी ओर, संसाधन की कमी, परमाणु कचरे की समस्या, जनसंख्या वृद्धि और कृषि योग्य भूमि के क्षरण में आसन्न मृत्यु की दुखद संभावना। दूसरे शब्दों में, परमाणु ऊर्जा ने मनुष्य को प्रकृति को और भी अधिक मजबूती से मास्टर करना शुरू करने की अनुमति दी, इसे माप से परे मजबूर कर दिया कि कई दशकों में उसने बुनियादी संसाधनों के पुनरुत्पादन की दहलीज को पार कर लिया, 2000 और 2010 के बीच खपत पतन की प्रक्रिया शुरू हुई। यह प्रक्रिया वस्तुनिष्ठ रूप से अब व्यक्ति पर निर्भर नहीं करती है।

सभी को कम खाना होगा, कम जीना होगा और प्राकृतिक वातावरण का आनंद कम लेना होगा। यहां परमाणु ऊर्जा का एक और प्लस या माइनस निहित है, जो इस तथ्य में निहित है कि जिन देशों ने परमाणु में महारत हासिल की है, वे उन लोगों के समाप्त संसाधनों को अधिक प्रभावी ढंग से पुनर्वितरित करने में सक्षम होंगे जिन्होंने परमाणु में महारत हासिल नहीं की है। इसके अलावा, केवल थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन कार्यक्रम का विकास मानव जाति को बस जीवित रहने की अनुमति देगा। अब उंगलियों पर समझाते हैं कि यह किस तरह का "जानवर" है - परमाणु (परमाणु) ऊर्जा और इसके साथ क्या खाया जाता है।

द्रव्यमान, पदार्थ और परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

कोई अक्सर यह कथन सुनता है कि "द्रव्यमान और ऊर्जा समान हैं", या ऐसे निर्णय जो अभिव्यक्ति E = mc2 परमाणु (परमाणु) बम के विस्फोट की व्याख्या करते हैं। अब जब आपको परमाणु ऊर्जा और इसके अनुप्रयोगों की पहली समझ है, तो आपको "द्रव्यमान ऊर्जा के बराबर" जैसे कथनों से भ्रमित करना वास्तव में नासमझी होगी। किसी भी मामले में, महान खोज की व्याख्या करने का यह तरीका सबसे अच्छा नहीं है। जाहिर है, यह सिर्फ युवा सुधारवादियों की बुद्धि है, "नए समय के गैलीलियन।" वास्तव में, सिद्धांत की भविष्यवाणी, जिसे कई प्रयोगों द्वारा सत्यापित किया गया है, केवल यही कहती है कि ऊर्जा में द्रव्यमान होता है।

अब हम आधुनिक दृष्टिकोण की व्याख्या करेंगे और इसके विकास के इतिहास का संक्षिप्त विवरण देंगे।
जब किसी भौतिक पिंड की ऊर्जा बढ़ती है, तो उसका द्रव्यमान बढ़ता है, और हम इस अतिरिक्त द्रव्यमान का श्रेय ऊर्जा में वृद्धि को देते हैं। उदाहरण के लिए, जब विकिरण अवशोषित होता है, तो अवशोषक गर्म हो जाता है और उसका द्रव्यमान बढ़ जाता है। हालाँकि, वृद्धि इतनी कम है कि यह पारंपरिक प्रयोगों में माप सटीकता से बाहर रहती है। इसके विपरीत, यदि कोई पदार्थ विकिरण उत्सर्जित करता है, तो वह अपने द्रव्यमान की एक बूंद खो देता है, जो विकिरण द्वारा दूर ले जाया जाता है। एक व्यापक प्रश्न यह उठता है: क्या पदार्थ का संपूर्ण द्रव्यमान ऊर्जा द्वारा वातानुकूलित नहीं है, अर्थात क्या सभी पदार्थों में ऊर्जा का एक विशाल भंडार नहीं है? कई साल पहले, रेडियोधर्मी परिवर्तनों ने इसका सकारात्मक उत्तर दिया। जब एक रेडियोधर्मी परमाणु का क्षय होता है, तो भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है (ज्यादातर गतिज ऊर्जा के रूप में), और परमाणु के द्रव्यमान का एक छोटा सा हिस्सा गायब हो जाता है। इसके बारे में माप स्पष्ट हैं। इस प्रकार, ऊर्जा द्रव्यमान को अपने साथ ले जाती है, जिससे पदार्थ का द्रव्यमान कम हो जाता है।

नतीजतन, पदार्थ के द्रव्यमान का एक हिस्सा विकिरण, गतिज ऊर्जा, आदि के द्रव्यमान के साथ विनिमेय है। इसलिए हम कहते हैं: "ऊर्जा और पदार्थ आंशिक रूप से पारस्परिक परिवर्तनों के लिए सक्षम हैं।" इसके अलावा, अब हम पदार्थ के ऐसे कण बना सकते हैं जिनका द्रव्यमान होता है और जो पूरी तरह से विकिरण में बदलने में सक्षम होते हैं, जिसमें द्रव्यमान भी होता है। इस विकिरण की ऊर्जा अन्य रूपों में जा सकती है, इसके द्रव्यमान को उनमें स्थानांतरित कर सकती है। इसके विपरीत, विकिरण को पदार्थ के कणों में परिवर्तित किया जा सकता है। इसलिए "ऊर्जा में द्रव्यमान है" के बजाय हम कह सकते हैं "पदार्थ और विकिरण के कण परस्पर परिवर्तनीय हैं, और इसलिए ऊर्जा के अन्य रूपों के साथ पारस्परिक परिवर्तन करने में सक्षम हैं।" यह पदार्थ का निर्माण और विनाश है। इस तरह की विनाशकारी घटनाएं साधारण भौतिकी, रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में नहीं हो सकती हैं, लेकिन परमाणु भौतिकी द्वारा अध्ययन की गई सूक्ष्म लेकिन सक्रिय प्रक्रियाओं में, या सूर्य और सितारों में परमाणु बमों की उच्च तापमान वाली भट्टी में तलाशी जानी चाहिए। हालाँकि, यह कहना अनुचित होगा कि "ऊर्जा द्रव्यमान है"। हम कहते हैं: "ऊर्जा, पदार्थ की तरह, द्रव्यमान है।"

सामान्य पदार्थ का द्रव्यमान

हम कहते हैं कि साधारण पदार्थ के द्रव्यमान में द्रव्यमान के गुणनफल और (प्रकाश की गति) के बराबर आंतरिक ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा होती है। लेकिन यह ऊर्जा द्रव्यमान में निहित है और इसके कम से कम हिस्से के गायब होने के बिना जारी नहीं की जा सकती है। ऐसा अद्भुत विचार कैसे आया और इसकी खोज पहले क्यों नहीं की गई? यह पहले प्रस्तावित किया गया था - प्रयोग और सिद्धांत विभिन्न रूपों में - लेकिन बीसवीं शताब्दी तक, ऊर्जा में परिवर्तन नहीं देखा गया था, क्योंकि सामान्य प्रयोगों में यह द्रव्यमान में अविश्वसनीय रूप से छोटे परिवर्तन से मेल खाता है। हालाँकि, अब हमें यकीन है कि एक उड़ने वाली गोली, अपनी गतिज ऊर्जा के कारण, एक अतिरिक्त द्रव्यमान रखती है। 5,000 मीटर/सेकंड पर भी, एक गोली जिसका वजन ठीक 1 ग्राम आराम से होता है, उसका कुल द्रव्यमान 1.00000000001 ग्राम होता है। 1 किलोग्राम वजन वाले सफेद-गर्म प्लैटिनम में कुल 0.00000000004 किलोग्राम जोड़ा जाएगा और व्यावहारिक रूप से कोई भी वजन इन परिवर्तनों को दर्ज करने में सक्षम नहीं होगा। केवल जब परमाणु नाभिक से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, या जब परमाणु "प्रोजेक्टाइल" को प्रकाश की गति के करीब गति के लिए त्वरित किया जाता है, तो क्या ऊर्जा का एक द्रव्यमान ध्यान देने योग्य हो जाता है।

दूसरी ओर, द्रव्यमान में बमुश्किल बोधगम्य अंतर भी बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करने की संभावना को दर्शाता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं के सापेक्ष द्रव्यमान 1.008 और 4.004 हैं। यदि चार हाइड्रोजन नाभिक एक हीलियम नाभिक में मिल सकते हैं, तो 4.032 का द्रव्यमान 4.004 में बदल जाएगा। अंतर छोटा है, केवल 0.028, या 0.7%। लेकिन इसका मतलब होगा ऊर्जा की एक विशाल रिहाई (मुख्य रूप से विकिरण के रूप में)। 4.032 किग्रा हाइड्रोजन 0.028 किग्रा विकिरण देगा, जिसमें लगभग 600000000000 कैल की ऊर्जा होगी।

इसकी तुलना 140,000 कैलोरी से करें जब एक रासायनिक विस्फोट में हाइड्रोजन की समान मात्रा को ऑक्सीजन के साथ जोड़ा जाता है।
साधारण गतिज ऊर्जा साइक्लोट्रॉन द्वारा उत्पादित बहुत तेज़ प्रोटॉन के द्रव्यमान में महत्वपूर्ण योगदान देती है, और यह ऐसी मशीनों के साथ काम करते समय कठिनाइयाँ पैदा करता है।

हम अब भी क्यों मानते हैं कि E=mc2

अब हम इसे सापेक्षता के सिद्धांत के प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में देखते हैं, लेकिन पहला संदेह 19वीं शताब्दी के अंत में विकिरण के गुणों के संबंध में पहले ही उठ गया था। तब ऐसा लगा कि विकिरण का द्रव्यमान है। और चूंकि विकिरण ऊर्जा की गति से पंखों पर होता है, अधिक सटीक रूप से, यह स्वयं ऊर्जा है, तो कुछ "अभौतिक" से संबंधित द्रव्यमान का एक उदाहरण सामने आया है। विद्युत चुंबकत्व के प्रायोगिक नियमों ने भविष्यवाणी की कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का "द्रव्यमान" होना चाहिए। लेकिन सापेक्षता के सिद्धांत के निर्माण से पहले, केवल बेलगाम फंतासी ऊर्जा के अन्य रूपों के लिए m=E/c2 के अनुपात को बढ़ा सकती थी।

सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (रेडियो तरंगें, अवरक्त, दृश्य और पराबैंगनी प्रकाश, आदि) में कुछ सामान्य विशेषताएं हैं: वे सभी एक ही गति से निर्वात में फैलती हैं और वे सभी ऊर्जा और गति ले जाती हैं। हम कल्पना करते हैं कि प्रकाश और अन्य विकिरण एक उच्च लेकिन निश्चित गति c=3*108 m/sec पर फैलने वाली तरंगों के रूप में होते हैं। जब प्रकाश एक अवशोषित सतह से टकराता है, तो गर्मी उत्पन्न होती है, यह दर्शाता है कि प्रकाश प्रवाह में ऊर्जा होती है। यह ऊर्जा प्रवाह के साथ-साथ प्रकाश की समान गति से फैलनी चाहिए। वास्तव में, प्रकाश की गति को ठीक इस तरह से मापा जाता है: प्रकाश ऊर्जा के एक हिस्से द्वारा बड़ी दूरी की उड़ान के समय तक।

जब प्रकाश कुछ धातुओं की सतह से टकराता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है, जो ऐसे बाहर निकलते हैं जैसे कि वे एक कॉम्पैक्ट गेंद से टकराए हों। , जाहिरा तौर पर, केंद्रित भागों में वितरित किया जाता है, जिसे हम "क्वांटा" कहते हैं। यह विकिरण की क्वांटम प्रकृति है, इस तथ्य के बावजूद कि ये भाग, जाहिरा तौर पर, तरंगों द्वारा बनाए गए हैं। समान तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के प्रत्येक भाग में समान ऊर्जा, ऊर्जा का एक निश्चित "क्वांटम" होता है। इस तरह के हिस्से प्रकाश की गति से भागते हैं (वास्तव में, वे प्रकाश हैं), ऊर्जा और गति (गति) को स्थानांतरित करते हैं। यह सब विकिरण के लिए एक निश्चित द्रव्यमान को विशेषता देना संभव बनाता है - प्रत्येक भाग के लिए एक निश्चित द्रव्यमान को जिम्मेदार ठहराया जाता है।

जब प्रकाश एक दर्पण से परावर्तित होता है, तो कोई गर्मी नहीं निकलती है, क्योंकि परावर्तित किरण सभी ऊर्जा को दूर ले जाती है, लेकिन एक दबाव दर्पण पर लोचदार गेंदों या अणुओं के दबाव के समान कार्य करता है। यदि, दर्पण के बजाय, प्रकाश एक काले रंग की अवशोषित सतह से टकराता है, तो दबाव आधा हो जाता है। यह इंगित करता है कि किरण दर्पण द्वारा घुमाए गए संवेग को वहन करती है। इसलिए, प्रकाश ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि उसका द्रव्यमान हो। लेकिन क्या यह जानने का कोई और तरीका है कि किसी चीज का द्रव्यमान होता है? क्या द्रव्यमान अपने आप में मौजूद है, जैसे लंबाई, हरा या पानी? या यह शील जैसे व्यवहारों द्वारा परिभाषित एक कृत्रिम अवधारणा है? मास, वास्तव में, हमें तीन अभिव्यक्तियों में जाना जाता है:

• ए। एक अस्पष्ट बयान जो "पदार्थ" की मात्रा को दर्शाता है (इस दृष्टिकोण से द्रव्यमान पदार्थ में निहित है - एक इकाई जिसे हम देख सकते हैं, स्पर्श कर सकते हैं, धक्का दे सकते हैं)।
• B. इसे अन्य भौतिक राशियों से जोड़ने वाले कुछ कथन।
• बी मास संरक्षित है।

यह गति और ऊर्जा के संदर्भ में द्रव्यमान को परिभाषित करने के लिए बनी हुई है। फिर गति और ऊर्जा के साथ किसी भी गतिमान वस्तु का "द्रव्यमान" होना चाहिए। इसका द्रव्यमान (गति)/(वेग) होना चाहिए।

सापेक्षता का सिद्धांत

निरपेक्ष स्थान और समय से संबंधित प्रयोगात्मक विरोधाभासों की एक श्रृंखला को एक साथ जोड़ने की इच्छा ने सापेक्षता के सिद्धांत को जन्म दिया। प्रकाश के साथ दो तरह के प्रयोगों ने परस्पर विरोधी परिणाम दिए, और बिजली के प्रयोगों ने इस संघर्ष को और बढ़ा दिया। तब आइंस्टीन ने वेक्टर जोड़ के सरल ज्यामितीय नियमों को बदलने का प्रस्ताव रखा। यह परिवर्तन उनके "सापेक्षता के विशेष सिद्धांत" का सार है।

कम गति के लिए (सबसे धीमी घोंघे से लेकर सबसे तेज रॉकेट तक), नया सिद्धांत पुराने के अनुरूप है।
उच्च गति पर, प्रकाश की गति की तुलना में, हमारी लंबाई या समय की माप पर्यवेक्षक के सापेक्ष शरीर की गति से संशोधित होती है, विशेष रूप से, शरीर का द्रव्यमान अधिक हो जाता है, जितनी तेजी से चलता है।

तब सापेक्षता के सिद्धांत ने घोषणा की कि द्रव्यमान में यह वृद्धि पूरी तरह से सामान्य प्रकृति की थी। सामान्य गति पर, कोई परिवर्तन नहीं होता है, और केवल 100,000,000 किमी / घंटा की गति से द्रव्यमान में 1% की वृद्धि होती है। हालांकि, रेडियोधर्मी परमाणुओं या आधुनिक त्वरक से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के लिए, यह 10, 100, 1000%… तक पहुँच जाता है। ऐसे उच्च-ऊर्जा कणों के साथ प्रयोग द्रव्यमान और वेग के बीच संबंध के लिए उत्कृष्ट प्रमाण प्रदान करते हैं।

दूसरे छोर पर विकिरण है जिसका कोई आराम द्रव्यमान नहीं है। यह कोई पदार्थ नहीं है और इसे स्थिर नहीं रखा जा सकता है; इसका केवल द्रव्यमान है, और यह गति c से गति कर रहा है, इसलिए इसकी ऊर्जा mc2 है। जब हम कणों की एक धारा के रूप में प्रकाश के व्यवहार को नोट करना चाहते हैं तो हम क्वांटा को फोटॉन के रूप में बोलते हैं। प्रत्येक फोटॉन का एक निश्चित द्रव्यमान m, एक निश्चित ऊर्जा E=mс2 और एक निश्चित मात्रा में गति (गति) होती है।

परमाणु परिवर्तन

नाभिक के साथ कुछ प्रयोगों में, हिंसक विस्फोटों के बाद परमाणुओं का द्रव्यमान समान कुल द्रव्यमान देने के लिए नहीं जुड़ता है। मुक्त ऊर्जा अपने साथ द्रव्यमान का कुछ हिस्सा ले जाती है; ऐसा लगता है कि परमाणु सामग्री का लापता टुकड़ा गायब हो गया है। हालाँकि, यदि हम मापी गई ऊर्जा को एक द्रव्यमान E/c2 निर्दिष्ट करते हैं, तो हम पाते हैं कि द्रव्यमान संरक्षित है।

पदार्थ विनाश

हम द्रव्यमान को पदार्थ की अपरिहार्य संपत्ति के रूप में सोचने के आदी हैं, इसलिए द्रव्य से विकिरण में द्रव्यमान का संक्रमण - एक दीपक से प्रकाश की उड़ान किरण तक लगभग पदार्थ के विनाश जैसा दिखता है। एक और कदम - और हमें यह जानकर आश्चर्य होगा कि वास्तव में क्या हो रहा है: सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रॉन, पदार्थ के कण, जब एक साथ जुड़ते हैं, तो पूरी तरह से विकिरण में बदल जाते हैं। उनके पदार्थ का द्रव्यमान विकिरण के समान द्रव्यमान में बदल जाता है। यह सबसे शाब्दिक अर्थों में पदार्थ के गायब होने का मामला है। मानो फोकस में, प्रकाश की एक फ्लैश में।

माप से पता चलता है कि (ऊर्जा, विनाश के दौरान विकिरण) / c2 दोनों इलेक्ट्रॉनों के कुल द्रव्यमान के बराबर है - सकारात्मक और नकारात्मक। एक एंटीप्रोटोन, जब एक प्रोटॉन के साथ संयुक्त होता है, तो आमतौर पर उच्च गतिज ऊर्जा वाले हल्के कणों की रिहाई के साथ नष्ट हो जाता है।

पदार्थ का निर्माण

अब जब हमने उच्च-ऊर्जा विकिरण (सुपर-शॉर्ट-वेव एक्स-रे) का प्रबंधन करना सीख लिया है, तो हम विकिरण से पदार्थ के कण तैयार कर सकते हैं। यदि किसी लक्ष्य पर ऐसे पुंजों से बमबारी की जाती है, तो वे कभी-कभी कणों की एक जोड़ी उत्पन्न करते हैं, उदाहरण के लिए, धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन। और अगर हम फिर से विकिरण और गतिज ऊर्जा दोनों के लिए सूत्र m=E/c2 का उपयोग करते हैं, तो द्रव्यमान संरक्षित रहेगा।

जटिल के बारे में - परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

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परमाणु ऊर्जा के पेशेवरों और विपक्ष। दुनिया में परमाणु ऊर्जा विकास के 40 वर्षों में, दुनिया के 26 देशों में लगभग 300 मिलियन kW की कुल बिजली क्षमता के साथ लगभग 400 बिजली इकाइयाँ बनाई गई हैं। परमाणु ऊर्जा के मुख्य लाभ उच्च अंतिम लाभप्रदता हैं और इस दृष्टिकोण से दहन उत्पादों के उत्सर्जन की अनुपस्थिति को पर्यावरण के अनुकूल माना जा सकता है, मुख्य नुकसान परमाणु द्वारा पर्यावरण के रेडियोधर्मी संदूषण का संभावित खतरा है। चेरनोबिल या अमेरिकी ट्राइमाइल द्वीप स्टेशन पर दुर्घटना के दौरान ईंधन विखंडन उत्पाद और प्रयुक्त परमाणु ईंधन की समस्या प्रसंस्करण।

आइए पहले लाभ देखें। परमाणु ऊर्जा की लाभप्रदता कई घटकों से बनी होती है।

उनमें से एक ईंधन परिवहन से स्वतंत्रता है। यदि 1 मिलियन किलोवाट की क्षमता वाले बिजली संयंत्र को प्रति वर्ष लगभग 2 मिलियन टन ईंधन के बराबर की आवश्यकता होती है। या लगभग 5 मिलियन। ऊर्जा उत्पादन के लिए परमाणु ईंधन के उपयोग के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है और दहन उत्पादों की निरंतर रिहाई के साथ नहीं होता है, जिसके अनुसार, वातावरण में उत्सर्जन को साफ करने के लिए सुविधाओं के निर्माण की आवश्यकता नहीं होगी।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के पास स्थित शहर दुनिया के सभी देशों में मूल रूप से पर्यावरण के अनुकूल हरे शहर हैं, और यदि ऐसा नहीं है, तो यह उसी क्षेत्र में स्थित अन्य उद्योगों और सुविधाओं के प्रभाव के कारण है। इस संबंध में, टीपीपी एक पूरी तरह से अलग तस्वीर पेश करते हैं। रूस में पर्यावरण की स्थिति के विश्लेषण से पता चलता है कि थर्मल पावर प्लांट वातावरण में सभी हानिकारक उत्सर्जन के 25 से अधिक के लिए जिम्मेदार हैं।

थर्मल पावर प्लांटों से लगभग 60 उत्सर्जन यूरोपीय भाग और उरल्स में होते हैं, जहां पर्यावरणीय भार सीमा से काफी अधिक है। सबसे कठिन पारिस्थितिक स्थिति यूराल, मध्य और वोल्गा क्षेत्रों में विकसित हुई है, जहां कुछ स्थानों पर सल्फर और नाइट्रोजन के गिरने से उत्पन्न भार महत्वपूर्ण लोगों से 2-2.5 गुना अधिक है। परमाणु ऊर्जा के नुकसान में चेरनोबिल जैसी गंभीर दुर्घटनाओं के दौरान पर्यावरण के रेडियोधर्मी संदूषण का संभावित खतरा शामिल है।

वर्तमान में, चेरनोबिल आरबीएमके प्रकार के रिएक्टरों का उपयोग करने वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, अतिरिक्त सुरक्षा उपाय किए गए हैं, जो अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी के आईएईए के अनुसार, इस गंभीरता की दुर्घटना को पूरी तरह से बाहर कर देते हैं, क्योंकि डिजाइन जीवन समाप्त हो गया है, ऐसे रिएक्टरों को नई पीढ़ी के बढ़े हुए सुरक्षा रिएक्टरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। फिर भी, परमाणु ऊर्जा के सुरक्षित उपयोग के संबंध में जनमत में बदलाव स्पष्ट रूप से जल्द नहीं होगा।

पूरे विश्व समुदाय के लिए रेडियोधर्मी कचरे के निपटान की समस्या बहुत विकट है। अब परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से रेडियोधर्मी कचरे के विट्रीफिकेशन, बिटुमिनाइजेशन और सीमेंटिंग के तरीके पहले से ही मौजूद हैं, लेकिन कब्रिस्तान के निर्माण के लिए क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जहां इन कचरे को अनन्त भंडारण के लिए रखा जाएगा। छोटे क्षेत्र और उच्च जनसंख्या घनत्व वाले देश इस समस्या को हल करने में गंभीर कठिनाइयों का सामना कर रहे हैं। 2

काम का अंत -

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मुझे लगता है कि पूर्व सोवियत संघ के देशों के क्षेत्र में, जब परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की बात आती है, तो बहुत से लोगों के सिर में तुरंत चेरनोबिल त्रासदी की एक झलक होती है। यह भूलना इतना आसान नहीं है और मैं इन स्टेशनों के संचालन के सिद्धांत को समझना चाहता हूं, साथ ही उनके पेशेवरों और विपक्षों का पता लगाना चाहता हूं।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन का सिद्धांत

न्यूक्लियर पावर प्लांट एक तरह का न्यूक्लियर इंस्टालेशन है, जिसके सामने ऊर्जा और बाद में बिजली पैदा करने का लक्ष्य होता है। सामान्य तौर पर, पिछली शताब्दी के चालीसवें दशक को परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के युग की शुरुआत माना जा सकता है। यूएसएसआर में, परमाणु ऊर्जा के उपयोग के संबंध में सैन्य उद्देश्यों के लिए नहीं, बल्कि शांतिपूर्ण लोगों के लिए विभिन्न परियोजनाएं विकसित की गईं। ऐसा ही एक शांतिपूर्ण उद्देश्य था बिजली का उत्पादन। 1940 के दशक के अंत में, इस विचार को जीवन में लाने के लिए पहला काम शुरू हुआ। ऐसे स्टेशन एक जल रिएक्टर पर काम करते हैं, जिससे ऊर्जा निकलती है और विभिन्न शीतलक में स्थानांतरित होती है। इस सब की प्रक्रिया में भाप निकलती है, जिसे कंडेनसर में ठंडा किया जाता है। और फिर जेनरेटर के जरिए शहरवासियों के घरों में करंट जाता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के सभी पक्ष और विपक्ष

मैं सबसे बुनियादी और बोल्ड प्लस के साथ शुरू करूंगा - ईंधन के बड़े उपयोग पर कोई निर्भरता नहीं है। इसके अलावा, पारंपरिक ईंधन के विपरीत, परमाणु ईंधन के परिवहन की लागत बेहद कम होगी। मैं यह नोट करना चाहता हूं कि यह रूस के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, यह देखते हुए कि वही कोयला साइबेरिया से दिया जाता है, और यह बेहद महंगा है।

अब, पर्यावरण के दृष्टिकोण से: प्रति वर्ष वायुमंडल में उत्सर्जन की मात्रा लगभग 13,000 टन है, और, अन्य उद्यमों की तुलना में यह आंकड़ा कितना भी बड़ा क्यों न लगे, यह आंकड़ा काफी छोटा है। अन्य पेशेवरों और विपक्ष:

• बहुत सारे पानी का उपयोग किया जाता है, जो पर्यावरण को खराब करता है;
• बिजली उत्पादन व्यावहारिक रूप से लागत में उतना ही है जितना कि ताप विद्युत संयंत्रों में;
• एक बड़ी कमी दुर्घटनाओं के भयानक परिणाम हैं (इसमें पर्याप्त उदाहरण हैं)।

मैं यह भी नोट करना चाहता हूं कि, परमाणु ऊर्जा संयंत्र द्वारा अपना काम बंद करने के बाद, इसे समाप्त किया जाना चाहिए, और यह निर्माण मूल्य का लगभग एक चौथाई खर्च कर सकता है। तमाम कमियों के बावजूद, दुनिया में परमाणु ऊर्जा संयंत्र काफी आम हैं।