आपण पाहिले की द्रव्य हे रेणूंचे बनलेले असते. रेणू हे अणूंपासून बनलेले असतात. म्हणजेच अणू हे द्रव्याचे सर्वांत लहान एकक आहे. सर्व भौतिक व रासायनिक बदलांमध्ये आपली रासायनिक ओळख कायम राखणारा मूलद्रव्याचा लहानात लहान कण म्हणजे अणू होय.

आपण मागील इयत्तेत अभ्यासले की बऱ्याच पदार्थांचे लहानात लहान कण रेणू असतात. काही थोड्या पदार्थांच्या रेणंूमध्ये एकच अणू असतो. रेणू हे अणूंच्या रासायनिक संयोगाने तयार होतात. त्यावरून आपल्याला समजते की रासायनिक संयोगात भाग घेणारा मूलद्रव्याचा लहानात लहान कण म्हणजे अणू. अणूविषयी संकल्पना 2500 वर्षांहूनही जुनी आहे. पण काळाच्या ओघात ती विस्मृतीत गेली. आधुनिक काळात वैज्ञानिकांनी प्रयोगांच्या आधारे अणूचे स्वरूपच नव्हे तर अंतरंग स्पष्ट केले आहे. याची सुरुवात डाल्टनच्या अणुसिद्धांताने झाली.

माहित आहे का तुम्हांला?

• द्रव्याचे लहान कणांमध्येविभाजन करायला एक मर्यादा असते, असे भारतीय तत्वज्ञ कणाद (ख्रिस्तपूर्व 6 वे शतक) यांनी सांगितले. द्रव्य ज्या अविभाज्य कणांचे बनलेले असते त्यांना कणाद मुनींनी परमाणू (म्हणजे लहानात लहान कण) असे नाव दिले. त्यांनी असेही मत मांडले की परमाणू अनाशवंत असतो.
• ग्रीक तत्ववेत्ता डेमोक्रिटस (ख्रिस्तपूर्व 5 वे शतक) यांनी असे प्रतिपादन केले की द्रव्य लहान कणांचे बनलेले असते व ह्या कणांना कापता येत नाही. द्रव्याच्या लहानात लहान कणाला डेमोक्रिटसने ॲटम असे नाव दिले. (ग्रीक भाषेत ॲटमॉस म्हणजे कापता न येणारा)

डाल्टनचा अणुसिद्धांत ः इ.स. 1803 मध्येब्रिटिश वैज्ञानिक जॉन डाल्टन यांनी सुप्रसिद्ध अणुसिद्धांत मांडला. ह्या सिद्धांतानुसार द्रव्य अणूंचे बनलेले असते व अणू हे अविभाजनीय व अनाशवंत असतात. एका मूलद्रव्याचे सर्व अणू एकसमान असतात तर भिन्न मूलद्रव्यांचे अणू भिन्न असतात व त्यांचे वस्तुमान भिन्न असते.

बुंदीच्या लाडवाला अंतर्गत संरचना असून तो त्याच्याहून लहान कण म्हणजे बुंदी एकमेकांना चिकटवून बनल्याचे समजते. मात्र भरीव चेंडूला ढोबळमानाने अंतर्गत संरचना काहीच नाही असे समजते. डाल्टनचे वर्णन केलेला अणू हा एखाद्या कडक, भरीव गोलाप्रमाणे काहीच संरचना नसलेला असा ठरतो. डाल्टनच्या अणुसिद्धांतानुसार अणूमध्ये वस्तुमानाचे वितरण सर्वत्र एकसमान असते. जे. जे. थॉमसन ह्या वैज्ञानिकाने अणूच्या आत असलेल्या ॠणप्रभारित कणांचा शोध लावला आणि डाल्टनच्या अणुसिद्धांताला धक्का बसला. थॉमसनने प्रयोग करून दाखवून दिले की अणूंच्या अंतरंगात असलेल्या ॠणप्रभारित कणांचे वस्तुमान हायड्रोजन अणूपेक्षा 1800 पट कमी असते. ह्या कणांना पुढे इलेक्ट्रॉन असे नाव दिले गेले. सर्वसाधारण पदार्थ हे निसर्गतः विद्युतप्रभारदृष्ट्या उदासीन असतात. अर्थातच पदार्थांचे रेणू तसेच ते ज्यांच्या रासायनिक संयोगाने बनतात ते अणू विद्युतप्रभारदृष्ट्या उदासीन असतात.

अंतरंगात ॠणप्रभारित इलेक्ट्रॉन असूनही अणू विद्युतप्रभारदृष्ट्या उदासीन कसा? थॉमसनने अणुसंरचनेचे प्लम पुडिंग प्रारूप मांडून ह्या अडचणीतून मार्ग काढला.

थॉमसनचे प्लम पुडिंग अणुप्रारूप ः अणुसंरचनेचे पहिले प्रारूप म्हणजे थॉमसन यांनी सन 1904 मध्ये मांडलेले प्लम पुडिंग प्रारूप होय. ह्या प्रारूपानुसार अणूमध्ये सर्वत्र धनप्रभार पसरलेला असतो व त्यामध्ये ॠणप्रभारित इलेक्ट्रॉन जडवलेले असतात. पसरलेल्या धनप्रभाराचे संतुलन इलेक्ट्रॉनांवरील ॠणप्रभारामुळे होते. त्यामुळे अणू विद्युतप्रभारदृष्ट्या उदासीन होतो.

रूदरफोर्डचे केंद्रकीय अणूप्रारूप (1911) अर्नेस्ट रूदरफोर्डयांनी त्यांच्या सुप्रसिद्ध विकीरण प्रयोगाने अणूच्या अंतरंगाचा वेध घेतला व सन 1911 मध्ये अणूचे केंद्रकीय प्रारूप मांडले. रूदरफोर्डयांनी सोन्याचा अतिशय पातळ पत्रा (जाडीः 10-4mm) घेऊन त्यावर किरणोत्सारी मूलद्रव्यातून उत्सर्जित होणाऱ्या धनप्रभारित a – कणांचा मारा केला. सोन्याच्या पत्र्याभोवती लावलेल्या प्रतिदीप्तीमान पडदा लावून त्यांनी a – कणांच्या मार्गांचा वेध घेतला. (आकृती 5.4) जर अणूंमध्ये धनप्रभारित वस्तुमानाचे वितरण सर्वत्र एकसमान असेल तर धन प्रभारित a – कणांचे पत्र्यावरून परावर्तन होईल अशी अपेक्षा होती. अनपेक्षितपणे बहुसंख्य a -कण पत्र्यातून आरपार सरळ गेले, काही थोड्या a – कणांचे मूळ मार्गापासून लहान कोनामधून विचलन झाले, आणखी थोड्या a – कणांचे मोठ्या कोनातून विचलन झाले आणि आश्चर्य म्हणजे 20000 पैकी एक a -कण मूळ मार्गाच्या उलट दिशेने उसळला.

मोठ्या संख्येने आरपार गेलेले a – कण असे दर्शवतात की त्यांच्या वाटेत कोणताच अडथळा नव्हता. याचा अर्थ सोन्याच्या स्थायुरूप पत्र्यामधील अणंूच्या आत बरीचशी जागा मोकळीच असली पाहिजे. ज्या थोड्या a – कणांचे लहान किंवा मोठ्या कोनातून विचलन झाले त्यांच्या वाटेत अडथळा आला. याचा अर्थ अडथळ्यास कारण असलेला अणूचा धनप्रभारित व जड भाग अणूच्या मध्यभागी होता. यावरून रूदरफोर्डने पुढीलप्रमाणे अणूचे केंद्रकीय प्रारूप मांडले.

1अणूच्या केंद्रभागी धनप्रभारित केंद्रक असते. 2. केंद्रकात अणूचे जवळजवळ सर्व वस्तुमान एकवटलेले असते. 3. केंद्रकाभोवती इलेक्ट्रॉन नावाचे ॠणप्रभारित कण परिभ्रमण करीत असतात. 4.सर्व इलेक्ट्रॉनांवरील एकत्रित ॠणप्रभार हा केंद्रकावरील धनप्रभाराएवढा असल्याने विजातीय प्रभारांचे संतुलन होऊन अणू हा विद्युतदृष्ट्या उदासीन असतो. 5. परिभ्रमण करणारे इलेक्ट्रॉन व अणुकेंद्रक ह्यांच्या दरम्यान पोकळी असते.

बोरचे स्थायी कक्षा अणुप्रारूप (1913) सन 1913 मध्ये डॅनिश वैज्ञानिक नील्स बोर यांनी स्थायी कक्षा अणुप्रारूप मांडून अणूचा स्थायीभाव स्पष्ट केला. बोरच्या अणुप्रारूपाची महत्त्वाची आधारतत्वे पुढीलप्रमाणे आहेत.

(i) अणूच्या केंद्रकाभोवती परिभ्रमण करणारे इलेक्ट्रॉन केंद्रकापासून विशिष्ट अंतरावर असणाऱ्या समकेंद्री वर्तुळाकार कक्षांमध्ये असतात.

(ii) विशिष्ट कक्षेत असताना इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा स्थिर असते. (iii) इलेक्ट्रॉन आतील कक्षेतून बाहेरील कक्षेत उडी मारताना फरकाइतक्या ऊर्जेचे शोषण करतो, तर बाहेरील कक्षेतून आतील कक्षेत उडी मारताना फरकाइतकी ऊर्जा उत्सर्जित करतो.

बोरच्या अणुप्रारूपानंतर आणखी काही अणुप्रारूपे मांडली गेली. त्यानंतर उदयाला आलेल्या पुंजयांत्रिकी (quantum mechanics) ह्या नवीन विज्ञानशाखेमध्ये अणुसंरचनेचा सखोल अभ्यास करण्यात आला. या सर्वांमधून अणुसंरचनेविषयी सर्वमान्य झालेली काही मूलभूत तत्त्वे पुढीलप्रमाणे आहेत.

अणूची संरचना

केंद्रक व केंद्रकाबाहेरील भाग यांचा मिळून अणू बनतो. यांच्यामध्ये तीन प्रकारच्या अवअणुकणांचा समावेश असतो.

 केंद्रक

अणूचे केंद्रक धनप्रभारित असते. अणूचे जवळजवळ सर्व वस्तुमान केंद्रकात एकवटलेले असते. केंद्रकामध्ये दोन प्रकारचे अवअणुकण असतात. एकत्रितपणे त्यांना न्युक्लिऑन म्हणतात. प्राेटॉन व न्यूट्रॉन हे न्यूक्लिऑनचे दोन प्रकार आहेत.

प्रोटॉन (p)

प्रोटॉन हा अणुकेंद्रकात असणारा धनप्रभारित अवअणुकण असून केंद्रकावरील धनप्रभार हा त्याच्यातील प्रोटॉनांमुळे असतो. प्रोटॉनचा निर्देश ‘p’ ह्या संज्ञेने करतात. प्रत्येक प्रोटॉनवरील धनप्रभार +1e एवढा असतो. (1e = 1.6 ´ 10-19 कूलॉम) त्यामुळे केंद्रकावरील एकूण धनप्रभार ‘e’ ह्या एककामध्ये व्यक्त केल्यास त्याचे परिमाण केंद्रकातील प्रोटॉनसंख्येएवढे असते. अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनसंख्या म्हणजे त्या मूलद्रव्याचा अणूअंक असून तो ‘Z’ ह्या संज्ञेने दर्शवतात. एका प्रोटॉनचे वस्तुमान सुमारे 1u (unified mass) इतके असते (1 डाल्टन म्हणजे 1 u =1.66 ´10-27kg) (हायड्रोजनच्या एका अणूचे वजनसुध्दा सुमारे 1 u इतके आहे.)

न्यूट्रॉन (n)

न्यूट्रॉन हा विद्युतप्रभारदृष्ट्या उदासीन असलेला अवअणुकण असून त्याचा निर्देश ‘n’ ह्या संज्ञेने करतात. केंद्रकातील न्यूट्रॉन संख्येसाठी ‘n’ ही संज्ञा वापरतात. 1 u इतके अणुवस्तुमान असलेल्या हायड्रोजनचा अपवाद वगळता सर्व मूलद्रव्यांच्या अणुकेंद्रकांमध्ये न्यूट्रॉन असतात. एका न्यूट्रॉनचे वस्तुमान सुमारे 1 u इतकेआहे, म्हणजेच जवळजवळ प्रोटॉनच्या वस्तुमानाइतकेच आहे.

 केंद्रकाबाहेरील भाग

अणूच्या संरचनेत केंद्रकाबाहेरील भागात परिभ्रमण करणारे इलेक्ट्रॉन आणि केंद्रक व इलेक्ट्रॉन यांच्या दरम्यान असलेली पोकळी यांचा समावेश होतो.

इलेक्ट्रॉन (e- ) इलेक्ट्रॉन हा ऋणप्रभारित अवअणुकण असून त्याचा निर्देश ‘e- ’ ह्या संज्ञेने करतात. प्रत्येक इलेक्ट्रॉनवर एक एकक ॠणप्रभार (-1e) असतो. इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान हायड्रोजन अणूच्या वस्तूमानापेक्षा 1800 पटीने कमी आहे. त्यामुळे इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान नगण्य मानता येते. अणूच्या केंद्रकाबाहेरील भागातील इलेक्ट्रॉन हे केंद्रकाभोवती असलेल्या वेगवेगळ्या कक्षांमध्ये परिभ्रमण करतात. भ्रमणकक्षेचे स्वरूप त्रिमित असल्याने ‘कक्षा’ ह्या पदाऐवजी ‘कवच’ (shell) हे पद वापरतात. इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा तो ज्या कवचात असतो त्यावरून ठरते. अणुकेंद्रकाबाहेरील इलेक्ट्रॉनांची संख्या केंद्रकामधील प्रोटॉनसंख्येइतकीच (Z) असते. त्यामुळे विद्युतप्रभारांचे संतुलन होऊन अणू विद्युतदृष्ट्या उदासीन असतो.

इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान नगण्य असल्याने अणूचे वस्तुमान प्रामुख्याने त्याच्या केंद्रकातील प्रोटॉन व न्यूट्रॉन यांच्यामुळे असते. अणूमधील प्रोटॉन व न्यूट्रॉन यांची एकत्रित संख्या म्हणजे त्या मूलद्रव्याचा अणुवस्तुमानांक होय. अणुवस्तुमानांक ‘A’ ह्या संज्ञेने दर्शवितात. अणुसंज्ञा, अणुअंक व अणुवस्तुमानांक हे एकत्रितपणे चिन्हांकित संकेतरूपात दर्शविण्याची पद्धत पुढे दिली आहे.

इलेक्ट्रॉन वितरण ः बोरच्या अणुप्रारूपानुसार इलेक्ट्रॉन स्थायी कवचांमध्ये परिभ्रमण करतात. या कवचांना विशिष्ट ऊर्जा असते. अणुकेंद्रकाच्या सर्वात जवळ असलेल्या कवचाला पहिले कवच, त्यानंतरच्या कवचाला दुसरे कवच म्हणतात. कवचांच्या क्रमांकासाठी ‘n’ ही संज्ञा वापरतात. n = 1,2, 3, 4, … या क्रमांकानुसार कवचांना K, L, M, N,…. ह्या संज्ञांनी संबोधण्यात येते. प्रत्येक कवचात जास्तीत जास्त ‘2n2 ’ या सूत्राने मिळालेल्या संख्येइतके इलेक्ट्रॉन असू शकतात. ‘n’ चे मूल्य वाढते तशी त्या कवचातील इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा वाढते.

मूलद्रव्यांचे इलेक्ट्रॉन संरूपण ः आपण पाहिले की K, L, M, N …. या कवचांमध्ये अनुक्रमे जास्तीत जास्त, 2, 8, 18, 32…. इलेक्ट्रॉन सामावू शकतात. हीच कवचांची कमालधारकता होय. कवचांच्या कमालधारकतेनुसार अणूमधील इलेक्ट्रॉनांचे कवचांमध्ये वितरण होते. एखाद्या मूलद्रव्याच्या अणूमधील इलेक्ट्रॉनांची कवचनिहाय मांडणी म्हणजे त्या मूलद्रव्याचे इलेक्ट्रॉन संरूपण होय. प्रत्येक इलेक्ट्रॉनकडे तो ज्या कवचात असतो त्यानुसार निश्चित अशी ऊर्जा असते. पहिल्या कवचातील (K कवच) इलेक्ट्रॉनांची ऊर्जा सर्वांत

कमी असते. त्यापुढील कवचामधील इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा कवचक्रमांकाप्रमाणे वाढत जाते. मूलद्रव्याच्या अणूचे इलेक्ट्रॉन संरूपण असे असते की त्यायोगे सर्व इलेक्ट्रॉनांची एकत्रित ऊर्जा कमीत कमी असते. अणूतील इलेक्ट्रॉन कवचांच्या कमाल धारकतेप्रमाणे तसेच ऊर्जेच्या चढत्या क्रमानुसार असलेल्या कवचांमध्ये स्थान मिळवतात. आता आपण काही मूलद्रव्यांच्या अणूंचे इलेक्ट्रॉन संरूपण पाहू. (तक्ता 5.7) या तक्त्यामधील 1 ते 3 ओळी भरून दिलेल्या आहेत. त्याप्रमाणे उरलेला तक्ता तुम्ही भरावयाचा आहे.

संख्या स्वरूपातील इलेक्ट्रॉन संरूपण स्वल्पविरामांनी विलग केलेल्या अंकांनी दर्शवितात. यातील अंक ऊर्जेच्या चढत्या क्रमाने असलेल्या कवचांमधील इलेक्ट्रॉन संख्या दाखवितात. उदाहरणार्थ, सोडिअमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण 2,8,1 आहे. याचा अर्थ सोडिअम अणूमध्ये ‘K’ कवचात 2, ‘L’ कवचात 8 व ‘M’ कवचात 1 याप्रमाणे एकूण 11 इलेक्ट्रॉन वितरित केलेले असतात. अणूचे इलेक्ट्रॉन संरूपण आकृती 5.8 प्रमाणे कवचांच्या रेखाटनानेसुद्धा दाखवितात.

संयुजा (Valency) व इलेक्ट्रॉन संरूपण (Electronic configuration)ः संयुजा म्हणजे एका अणूने तयार केलेल्या रासायनिक बंधांची संख्या हे आपण मागील पाठात पाहिले. आपण हेही पाहिले की साधारणपणे मूलद्रव्याची संयुजा त्याच्या विविध संयुगांमध्येस्थिर असते.

मूलद्रव्याची संयुजा, संयुगांमधील रासायनिक बंध यांच्यासंबंधी संकल्पना इलेक्ट्रॉन संरूपणामुळे स्पष्ट होतात.अणू आपल्या बाह्यतम कवचातील इलेक्ट्रॉन वापरून रासायनिक बंध तयार करतो. अणूंची संयुजा त्याच्या बाह्यतम कवचाच्या इलेक्ट्रॉन संरूपणावरून ठरते. त्यामुळे बाह्यतम कवचाला संयुजा कवच म्हणतात. तसेच बाह्यतम कवचातील इलेक्ट्रॉन म्हणजे संयुजा इलेक्ट्रॉन होत.

अणूच्या संयुजेचा संबंध अणूमधील संयुजा इलेक्ट्रॉनांच्या संख्येशी असल्याचे दिसून येते. प्रथम हेलिअम व निऑन ह्या मूलद्रव्यांकडे पाहू. ह्या दोन्ही वायुरूप मूलद्रव्यांचे अणू इतर कोणत्याही अणूबरोबर संयोग पावत नाहीत. ही मूलद्रव्ये रासायनिक दृष्ट्या निष्क्रीय आहेत. म्हणजेच त्यांची संयुजा ‘शून्य’ आहे. हेलिअमच्या अणूत दोन इलेक्ट्रॉन असतात व ते ‘K’ ह्य पहिल्या कवचात सामावलेले असतात. पहा तक्ता 5.7 हेलिअममध्ये इलेक्ट्रॉन असलेले फक्त एकच ‘K’ कवच आहे व तेच बाह्यतम कवचसुध्दा आहे. ‘K’ कवचाची इलेक्ट्रॉन धारकता (2n2 ) ही ‘दोन’ आहे म्हणजेच हेलिअमचे बाह्यतम कवच पूर्ण भरलेले असते. ह्यालाच हेलिअममध्ये इलेक्ट्रॉन द्‌विक असते असे म्हणतात. निऑन ह्या निष्क्रीय वायूच्या इलेक्ट्रॉन संरूपणात ‘K’ व ‘L’ ही दोन कवचे असून ‘L’ हे संयुजा कवच आहे. ‘L’ कवचाची इलेक्ट्रॉन धारकता ‘आठ’ आहे व तक्ता 5.7 वरून दिसते की निऑनचे संयुजा कवच पूर्ण भरलेले आहे. ह्यालाच निऑनमध्ये इलेक्ट्रॉन अष्टक आहे असे म्हणतात. K, L व M ह्या कवचांमध्ये इलेक्ट्रॉन असलेला निष्क्रीय वायू म्हणजे अरगॉन होय. M ह्या कवचाची इलेक्ट्रॉन धारकता 2 ´ 32 = 18 आहे. परंतु अरगॉनमध्ये M ह्या संयुजा कवचात फक्त 8 इलेक्ट्रॉन आहेत (पहा तक्ता 5.7) याचा अर्थ निष्क्रीय वायंूच्या संयुजा कवचात आठ इलेक्ट्रॉन असतात, म्हणजेच संयुजा कवचात इलेक्ट्रॉन अष्टक असते. इलेक्ट्रॉन अष्टक (किंवा द्‌विक) पूर्ण असते तेव्हा संयुजा शून्य असते.

निष्क्रीय वायू सोडून इतर मूलद्रव्यांचे इलेक्ट्रॉन संरूपण पाहता (तक्ता 5.7) असे दिसते की त्यांच्यामध्ये इलेक्ट्रॉन अष्टक स्थिती नाही किंवा त्यांची इलेक्ट्रॉन अष्टके अपूर्ण आहेत. हायड्राेजनच्या बाबतीत असे म्हणता येईल की हायड्रोजनचे इलेक्ट्रॉन द्‌विक अपूर्ण आहे.

निष्क्रीय वायू वगळता इतर सर्व मूलद्रव्यांच्या अणूंमध्ये इतर अणंूबरोबर संयोग पावण्याची प्रवृत्ती असते. म्हणजेच त्यांची संयुजा शून्य नसते. हायड्रोजनच्या संयोगाने तयार झालेल्या रेणंूच्या सूत्रांवरून (उदा. H2 , HCl) हायड्रोजनची संयुजा ‘एक’ असल्याचे तुम्ही पाहिले आहेच, हायड्रोजनच्या इलेक्ट्रॉन संरूपणावरून दिसते की हायड्रोजनमध्ये एक इलेक्ट्रॉन ‘K’ ह्या कवचात आहे म्हणजे हायड्रोजनमध्ये ‘पूर्ण द्‌विक’ स्थितीपेक्षा एक इलेक्ट्रॉन कमी आहे. ही ‘एक’ संख्या हायड्रोजन च्या संयुजेशी जुळते. सोडिअमच्या 2, 8, 1 ह्या संरूपणावरून समजते की सोडिअमच्या संयुजा कवचात ‘एक’ इलेक्ट्रॉन आहे आणि NaCl, NaH अशा रेणुसूत्रांवरून समजते की सोडिअमची संयुजा ‘एक’ आहे. याचा अर्थ असा आहे की, मूलद्रव्यांची संयुजा व त्यांच्या संयुजा कवचातील इलेक्ट्रॉन संख्या यात काहीतरी संबंध आहे.

समस्थानिके (Isotopes) ः मूलद्रव्यांचा अणुअंक हा मूलद्रव्याचा मूलभूत गुणधर्म व त्याची रासायनिक ओळख आहे. निसर्गातील काही मूलद्रव्यांमध्ये अणुअंक समान परंतु अणुवस्तुमानांक मात्र विभिन्न असे अणू असतात. एकाच मूलद्रव्याच्या अशा भिन्न अणुवस्तूमानांक असलेल्या अणूंना समस्थानिके म्हणतात. उदा. कार्बन. कार्बनची तीन समस्थानिके आहेत. ती म्हणजे उदा. C – 12, C – 13, C – 14 समस्थानिकांचा अणुवस्तुमानांक 12 C, 13 C व 14 C ह्या पध्दतीनेही दर्शवितात. समस्थानिकांची प्रोटॉन संख्या समान असते परंतु न्यूट्रॉन संख्या भिन्न असते

अणुभट्टी (Nuclear Reactor) : अणुऊर्जेच्या वापराने मोठ्याप्रमाणावर वीजनिर्मिती करण्याचे संयत्र म्हणजे अणुभट्टी (आकृती 5.10 पहा). अणुभट्टीमध्ये अणुइंधनावर केंद्रकीय अभिक्रिया घडवून आणतात व अणूमधील केंद्रकीय ऊर्जा मुक्त करतात. संबंधित केंद्रकीय अभिक्रिया समजून घेण्यासाठी युरेनिअम – 235 ह्या अणुइंधनाचे उदाहरण घेऊ. मंद गतीच्या न्यूट्रॉनांचा मारा केला असता युरेनिअम – 235 ह्या समस्थानिकाच्या केंद्रकाचे विखंडन होऊन क्रिप्टॉन – 92 व बेरिअम – 141 ह्या वेगळ्या मूलद्रव्यांची केंद्रके व 2 ते 3 न्यूट्रॉन निर्माण होतात. ह्या न्यूट्रॉनांची गती कमी केल्यावर ते आणखी U- 235 केंद्रकांचे विखंडन घडवतात. अशा प्रकारे केंद्रकीय विखंडनाची शृंखला अभिक्रिया होते (आकृती 5.11 पहा) यामध्ये केंद्रकातून मोठ्या प्रमाणात केंद्रकीय ऊर्जा म्हणजेच अणुऊर्जा मुक्त होते. संभाव्य विस्फोट टाळण्यासाठी शृंखला अभिक्रिया नियंत्रित ठेवतात.

अणुभट्टीमध्ये शृंखला अभिक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी न्यूट्रॉन्सचा वेग व संख्या कमी करण्याची आवश्यकता असते. त्यासाठी पुढील गोष्टींचा वापर केला जातो.

1. संचलक / मंदक (Moderator) ः न्यूट्रॉन्सचा वेग कमी करण्यासाठी ग्रॅफाईट किंवा जड पाणी यांचा संचलक किंवा मंदक म्हणून वापर केला जातो.
2. नियंत्रक (Controller) ः न्यूट्रॉन शोषून घेऊन त्यांची संख्या कमी करण्यासाठी बोरॉन, कॅडमिअम, बेरिलिअम इत्यादींच्या कांड्या नियंत्रक म्हणून वापरतात. विखंडन प्रक्रियेत निर्माण झालेली उष्णता पाण्याचा शीतक (coolant) म्हणून वापर करून बाजूला काढली जाते. त्या उष्णतेने पाण्याची वाफ करून वाफेच्या साहाय्याने टर्बाइन्स चालविले जातात व वीजनिर्मिती होते.

भारतामध्ये आठ ठिकाणच्या अणुवीजनिर्मिती केंद्रांमध्ये एकूण बावीस अणुभट्ट्या कार्यान्वित आहेत. ‘अप्सरा’ ही मुंबईच्या भाभा अणुसंशोधन केंद्रात 4 ऑगस्ट 1956 रोजी कार्यान्वित झालेली भारतातील पहिली अणुभट्टी आहे. भारतात थोरिअम- 232 ह्या मूलद्रव्याचे साठे मोठ्या प्रमाणात असल्याने भारतीय वैज्ञानिकांनी पुढील काळासाठी Th – 232 पासून U- 233 ह्या समस्थानिकाच्या निर्मितीवर आधारित अणुभट्‍ट्यांची योजना विकसित केली आहे.