વિખંડન-દ્રવ્યો : એવાં દ્રવ્યો જેના પારમાણ્વિક ન્યૂક્લિયસ વિખંડનશીલ હોય, ન્યૂટ્રૉનના મારાથી ભારે ન્યૂક્લિયસનું બે લગભગ સમાન ભાગોમાં વિભાજન થાય તેને ન્યૂક્લિયર વિખંડન કહે છે. સામાન્યત: તેની સાથે કેટલાક ન્યૂટ્રૉન અને ગૅમા કિરણો ઉત્સર્જિત થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં કિરણોત્સર્ગતા(radioactivity)માં ન્યૂક્લિયસના રૂપાંતરમાં ઉદ્ભવતી ઊર્જા કરતા ઘણી વધારે ઊર્જા ઉદ્ભવે છે.
યુરેનિયમ-235, પ્લૂટોનિયમ-239 અને યુરેનિયમ-233 ખાસ મહત્વનાં વિખંડન-દ્રવ્યો છે. કુદરતમાંથી મળી આવતા યુરેનિયમના માત્ર 1.7 ટકા જ યુરેનિયમ-235 હોય છે. પ્લૂટોનિયમ-239 અને યુરેનિયમ-233 તો યુરેનિયમ-238 અને થોરિયમ-232 જેવાં ફળદ્રૂપ દ્રવ્યોમાંથી કૃત્રિમ રીતે તૈયાર કરવામાં આવે છે. ફળદ્રૂપ દ્રવ્ય ખુદ નિમ્ન ઊર્જાવાળા ન્યૂટ્રૉન વડે વિખંડિત થતું નથી. પણ રિઍક્ટરમાં ન્યૂટ્રૉનના શોષણ બાદ તે ક્ષય પામતાં તે વિખંડ્ય (fissile) દ્રવ્ય તરીકે મળે છે. માત્ર થોરિયમ-232 અને યુરેનિયમ-238 કુદરતમાં ફળદ્રૂપ દ્રવ્ય તરીકે મળી આવે છે.
ન્યૂટ્રૉન લક્ષ્ય-ન્યૂક્લિયસ વડે શોષાતાં ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન થાય છે. પાવર રિઍક્ટરમાં લક્ષ્ય (ઈંધણ) તરીકે સામાન્યત: કુદરતી યુરેનિયમ અથવા સંવર્ધિત યુરેનિયમ વપરાય છે. રિઍક્ટરમાં શૃંખલા-પ્રક્રિયાને કારણે વિપુલ ઊર્જા મુક્ત થતી હોય છે.
વિખંડન દરમિયાન મુક્ત થતા ન્યૂટ્રૉન વડે બીજી વધારે ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન થાય છે. આ રીતે પ્રક્રિયા આગળ વધે છે, જેને શૃંખલા-પ્રક્રિયા કહે છે. યુરેનિયમ-238ની ન્યૂક્લિયસ મુક્ત ન્યૂટ્રૉન શોષે છે. પણ તેનું વિખંડન થતું હોતું નથી. આવો શોષાયેલ ન્યૂટ્રૉન ન્યૂક્લિયસનો માત્ર ભાગ બની રહે છે. ન્યૂક્લિયર રિઍક્ટરમાં શૃંખલા-પ્રક્રિયા માટે યુરેનિયમનો સમસ્થાનિક-235 (isotope) જ કામયાબ નીવડે છે.
યુરેનિયમ-238માંથી યુરેનિયમ-235 છૂટું પાડવું અત્યંત મુશ્કેલ છે. આથી વ્યાપારી ધોરણે કામ કરતા રિઍક્ટરમાં યુરેનિયમ-235 કરતાં યુરેનિયમ-238ના પરમાણુઓનું પ્રમાણ ઘણું વધારે રાખવામાં આવે છે. આ સાથે ધીમા ન્યૂટ્રૉનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઝડપી ન્યૂટ્રૉન હોય તો યોગ્ય માધ્યમમાં થઈને તેમને પસાર કરવામાં આવતાં તે ધીમા પડે છે. આથી આવા ધીમા ન્યૂટ્રૉન વડે વિખંડનની પ્રક્રિયા સરળ બને છે.
વિજ્ઞાનીઓએ પ્રજનક (breeder) રિઍક્ટર વિકસાવ્યું છે; જેમાં કૃત્રિમ રીતે તૈયાર કરેલા પ્લૂટોનિયમ-239 અને યુરેનિયમ-233નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઘણાંખરાં પ્રજનક દ્રવ્યોમાં ઝડપી ન્યૂટ્રૉનની જરૂર પડતી હોય છે. આને કારણે તેવા રિઍક્ટરને ઝડપી પ્રજનક રિએક્ટર (fast Breeder Reactor-FBR) કહે છે.
ભારતમાં ઝડપી પ્રજનક રિઍક્ટર ચેન્નાઈ નજીક કલ્પક્કમ ખાતે સરળતાપૂર્વક 1985માં સ્થાપી વિકસાવ્યું છે. તેના પ્રમુખ ભાગો અને મિશ્ર ઈંધણનું નિર્માણ અહીં ભારતમાં કરવામાં આવ્યું છે. વિશ્વમાં પહેલી વાર મિશ્રિત કાર્બાઇડ ઈંધણ વડે તેને ચલાવવામાં આવ્યું છે. ઝડપી પ્રજનક ટેસ્ટ રિઍક્ટરની સફળતા સાથે એક 500 મેગાવૉટના પ્રોટોટાઇપ પ્રજનક રિઍક્ટરના નિર્માણનો નિર્ણય કરવામાં આવ્યો છે.
હરગોવિંદ બે. પટેલ