ન્યુક્લિયર શૃંખલા પ્રક્રિયા એટલે શું? તેની સફળતા માટેની મુશ્કેલીઓ અને તેના નિવારણ સમજાવો.

(N/A) ન્યુક્લિયર શૃંખલા પ્રક્રિયા એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં એક ન્યુક્લિયસના વિખંડનથી મુક્ત થયેલા ન્યુટ્રોન અન્ય ન્યુક્લિયસમાં વધુ વિખંડન ઘટનાઓ શરૂ કરે છે,જે સ્વયં-સંચાલિત પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી તરફ દોરી જાય છે.
સરેરાશ,${ }_{92}^{235} U$ ન્યુક્લિયસના દરેક વિખંડન દીઠ $2.5$ ન્યુટ્રોન મુક્ત થાય છે. આ વધારાના ન્યુટ્રોન વધુ વિખંડન પ્રક્રિયાઓ શરૂ કરી શકે છે.
જો શૃંખલા પ્રક્રિયા અનિયંત્રિત હોય,તો તે પરમાણુ બોમ્બની જેમ વિસ્ફોટક ઉર્જા મુક્ત કરે છે. જો તેને નિયંત્રિત કરવામાં આવે,તો આ ઉર્જાનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે.
મુશ્કેલીઓ અને તેનું નિવારણ:
$(i)$ ઝડપી ન્યુટ્રોન ${ }_{92}^{235} U$ માં વિખંડન પેદા કરવાની ઓછી શક્યતા ધરાવે છે અને રિએક્ટરમાંથી બહાર નીકળી જાય છે. આને ઉકેલવા માટે,ન્યુટ્રોનને ધીમા કરવા માટે 'મોડરેટર'નો ઉપયોગ થાય છે. પાણી,ભારે પાણી $(D_2O)$ અને ગ્રેફાઇટ જેવા પદાર્થોનો મોડરેટર તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તેઓ સ્થિતિસ્થાપક પ્રકીર્ણન દ્વારા ઝડપી ન્યુટ્રોનને ધીમા કરે છે,જેથી તેઓ વિખંડન કરવામાં વધુ અસરકારક બને છે.
$(ii)$ ગુણાકાર પરિબળ $K$ (ન્યુટ્રોનની એક પેઢીમાં થતા વિખંડન અને અગાઉની પેઢીના વિખંડનનો ગુણોત્તર) ને સ્થિર,ક્રિટિકલ અવસ્થા માટે $K=1$ પર જાળવવો આવશ્યક છે. જો $K > 1$ થાય,તો રિએક્ટર સુપરક્રિટિકલ બને છે,જે પાવરમાં ઘાતાંકીય વધારો તરફ દોરી જાય છે. જો $K < 1$ થાય,તો પ્રતિક્રિયા બંધ થઈ જાય છે. વધારાના ન્યુટ્રોનને શોષી લેવા અને $K=1$ જાળવવા માટે કંટ્રોલ રોડ્સ (દા.ત.,કેડમિયમ અથવા બોરોન) નો ઉપયોગ થાય છે.