अणुऊर्जा
अणुभंजनाचे तंत्रज्ञान
9 व प्लुटोनियम ही मूलद्रव्ये "फ़िसाईल" म्हणजे 'भंजनक्षम' आहेत. याचा अर्थ त्यांच्या अणुकेंद्रावर रेणूचा न्यूट्रॉन या मूलभूत कणाचा मारा झाला तर त्या अणुकेंद्राचे 'फिशन' म्हणजे 'भंजन' होऊ शकते. भंजन क्रियेमध्ये त्या एका अणुकेंद्राचे विभाजनाने दोन भाग होतात आणि त्यातून दोन नवे अणु बनतात. त्याशिवाय प्रचंड प्रमाणात उष्णता बाहेर पडते. हिलाच अणुऊर्जा किवां 'अणुशक्ती' असे म्हणतात. याशिवाय प्रत्येक भंजनक्रियेमध्ये दोन किंवा तीन सुटे न्यूट्रॉन सुद्धा प्रचंड वेगाने बाहेर पडतात त्यातल्या एखाद्या न्यूट्रॉनचा मारायोग दुसऱ्या भंजनक्षमशी अणूच्या अणुकेंद्रावर झाल्यास पुन्हा अणुभंजन होते. अशा रीतीने विभाजनांची साखळी पुढे चालत जाते. एका जागी पुरेसे भंजनक्षम मूलद्रव्य उपलब्ध असल्यास ती क्रिया अत्यंत वेगाने वाढत जाते आणि पहिल्या एका भंजनापासून तीन, नऊ, सत्तावीस, एक्याऐंशी अशा क्रमाने वाढत वाढत भंजनाची संख्या एकाद्या सेकंदात अनेक परार्धांवर जाऊ शकते. त्यातून निघालेल्या अपरिमित उष्णतेमुळे महाभयानक असा स्फोट होतो. हा स्फोट अधिकाधिक तीव्र व्हावा अशा रचना अ‍ॅटमबॉम्बमध्ये केलेली असते. सामान्य युरेनियम मधील भंजनक्षम भाग एक टक्क्याहूनसुद्धा कमी असल्यामुळे नैसर्गिक रीतीने भंजनाची साखळी चालू राहू शकत नाही. त्यामुळे युरेनियम च्या खाणीत कधी आण्विक स्फोट झाल्याची घटना ऐकिवात नाही. नैसर्गिकरीत्या उपलब्ध असलेल्या युरेनियममध्ये ह्या मूलद्रव्याची युरेनियम-238 (99.2739–99.2752%), युरेनियम-235 (0.7198–0.7202%) व युरेनियम-234 (0.0050–0.0059%) अशी तीन समस्थानिके आढळतात. त्यातील केवळ युरेनियम-235 हे भंजनक्षम आहे. याचा अर्थ त्यांच्या अणुकेंद्रावर कितीही उर्जेच्या (0.025 इलेट्रॉन व्होल्ट ते काही दशलक्ष इलेट्रॉन व्होल्ट) न्यूट्रॉन या मूलभूत कणाचा मारा झाला तर त्या अणुकेंद्राचे भंजन किंवा विखंडन होते. या क्रियेमध्ये युरेनियम-235 च्या अणुकेंद्रामधून दोन किरणोत्सारी भंजन उत्पाद व दोन ते तीन न्यूट्रॉन बाहेर पडतात. त्याचबरोबर प्रत्येक भंजनातून सुमारे 200 दशलक्ष इलेट्रॉन व्होल्ट इतकी उर्जा बाहेर पडते. बाहेर पडलेले न्यूट्रॉन प्रचंड वेगवान (प्रचंड उर्जा असलेले) असतात. न्यूट्रॉनचा वेग कमी झाल्यास (मंदन) त्यांचा मारा इतर युरेनियम-235 च्या अणुकेंद्रावर होऊन भंजनक्रिया पुन्हा घडू शकते. अशा रीतीने भंजनाची शृंखला अभिक्रिया चालू राहते. ही शृंखला अभिक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी भंजनातून बाहेर  पडलेल्या दोन ते तीन न्यूट्रॉनपैकी केवळ एकच न्यूट्रॉन दुसऱ्या भंजनासाठी  उपलब्ध असेल  असे  पाहिले  जाते. अशा रीतीने नियंत्रित भंजन  शृंखला अभिक्रियाद्वारा  अणुभट्टीमध्ये विद्युतउर्जेचे उत्पादन केले जाते. भंजनातून बाहेर  पडलेल्या दोन ते तीन न्यूट्रॉनपैकी काही न्यूट्रॉन युरेनियम-238द्वारा शोषले जाऊन त्याचे रूपांतर युरेनियम-239मध्ये होते. युरेनियम-239 मधून एक बीटा कणाचे उत्सर्जन होऊन नेप्चुनियम-239 तयार होते. नेप्चुनियम-239 मधून आणखी एक बीटा कणाचे उत्सर्जन होऊन प्लुटोनियम-239 तयार होते. अशा रीतीने अणुभट्टीमध्ये तयार झालेले प्लुटोनियम-239 हे प्लुटोनियमचे भंजनक्षम समस्थानिक आहे. अनियंत्रित भंजन शृंखला अभिक्रिया घडून आल्यास पहिल्या एका भंजनापासून तीन न्यूट्रॉन, नंतर नऊ, त्यनंतर सत्तावीस, एक्याऐंशी अशा क्रमाने वाढत वाढत न्यूट्रॉनची संख्या एकाद्या सेकंदात अनेक परार्धांवर जाऊ शकते. त्यातून निघालेल्या प्रचंड उष्णतेमुळे महाभयानक असा स्फोट होतो. अणुबॉम्बमध्ये नेमके हेच घडते. स्फोटातून प्रचंड उष्णतेबरोबरच प्रचंड प्रमाणात किरणोत्सारी भंजन उत्पाद व किरणोत्सारिता बाहेर पडते. प्लुटोनियम-239 या इंधनाचा उपयोग द्रुत अभिजनक अणुभट्टीमध्ये (Fast Breeder Reactor) केला जातो. या अणुभट्टीमध्ये थोरियम-232 चे रूपांतर युरेनियम-233 या समस्थानिकात होते. युरेनियम-233 देखील भंजनक्षम आहे.