अणुभट्टीत जड पाणी कशासाठी वापरतात?

अखंड अणुऊर्जानिर्मितीसाठी युरेनियमच्या केंद्रकांच्या विखंडनातून उत्सर्जित होणाऱ्या न्यूट्रॉन कणांनी युरेनियमच्या आणखी केंद्रकांचं विखंडन घडवून आणणं अपेक्षित असतं. परंतु विखंडनातून बाहेर पडणारे न्यूट्रॉन कण हे आपल्या प्रचंड गतीमुळे अणुकेंद्रकांच्या सान्निध्यात जास्त काळ राहू शकत नाहीत व त्यामुळे विखंडनक्रिया घडून येण्यासाठी अनुकूल परिस्थिती निर्माण होत नाही. यावर उपाय म्हणजे पाणी किंवा ग्रॅफाइटसारखा पदार्थ वापरून या न्यूट्रॉन कणांची गती कमी करणं! प्रचंड गतीत असलेले न्यूट्रॉन कण हे या पदार्थांच्या अणु वा रेणूंवर आदळले की, आपल्याकडची काही ऊर्जा ते या अणु वा रेणूंना देऊन टाकतात. अशा अनेक टकरींनंतर न्यूट्रॉन कणांची गती युरेनिअमच्या अणुकेन्द्रकांचं विखंडन परिणामकारकरित्य घडवून आणण्याइतपत कमी होते. न्यूट्रॉन कणांची गती मंदावणाऱ्या या पदार्थाना ‘मंदायक’ म्हटतात.

नेहमीचं पाणी मंदायक म्हणून उपयुक्त असलं तरी त्याच्या वापरात एक अडचण येते. नेहमीच्या पाण्याचे रेणू स्वतःच न्यूट्रॉन कण शोषून घेतात. त्यामुळे न्यूट्रॉन कणांची संख्या घटते आणि विखंडन अखंडपणे होत राहण्यासाठी अणुभट्टीत पुरेसे न्यूट्रॉन उपलब्ध होऊ शकत नाहीत. परिणामी केंद्रकीय विखंडनाची साखळी ऊर्जेनिर्मितीत तुटून अडथळा येतो. म्हणून नैसर्गिक युरेनियम हे इंधन म्हणून वापरल्यास साध्या पाण्याऐवजी जड पाणी हे मंदायक म्हणून वापरलं जातं.

जड पाणी हे नेहमीच्या पाण्याप्रमाणेच हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या अणूंचं संयुग आहे. साध्या पाण्यातील हायड्रोजनच्या अणूंमध्ये न्यूट्रॉनचा अभाव असतो. पण जड पाणी घडविणाऱ्या हायड्रोजनच्या अणूंमध्ये प्रोटॉनच्या जोडीला एक न्यूट्रॉनही असतो. या न्यूट्रॉनयुक्त हायड्रोजनपासून बनलेलं हे जड पाणी फारसे न्यूट्रॉन कण शोषून घेत नाही. त्यामुळे जर जड पाणी हे मंदायक म्हणून वापरलं तर न्यूट्रॉन कणांच्या संख्येत विशेष घट होत नाही. या परिस्थितीत विखंडनासाठी न्यूट्रॉन कण पुरेशा प्रमाणात उपलब्ध होत राहून विखंडनाची साखळी पुढे चालू राहते व ऊर्जानिर्मितीही अखंडपणे होत राहते.