एक मॉडरेटर (मंदक) न्यूट्रॉनों को ______ करता है।

Question

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B: धीमा (Slows down)

Explanation & Concepts:
मॉडरेटर परमाणु रिएक्टर में एक ऐसा पदार्थ होता है जो उच्च गति (तेज़) वाले न्यूट्रॉनों की गतिज ऊर्जा को कम करके उन्हें निम्न (तापीय) ऊर्जा स्तरों पर ले आता है। इन न्यूट्रॉनों की गति को धीमा करके, मॉडरेटर U-235 ईंधन में विखंडन (fission) होने की संभावना को काफी बढ़ा देता है।

Working Principle: विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले तेज़ न्यूट्रॉन बहुत अधिक गति से चलते हैं और उनके ईंधन से बाहर निकलने या बिना विखंडन किए U-238 द्वारा अवशोषित होने की संभावना होती है। मॉडरेटर हल्के नाभिकों (जैसे पानी में हाइड्रोजन या ग्रेफाइट में कार्बन) से बना होता है; जब न्यूट्रॉन इन नाभिकों के साथ प्रत्यास्थ रूप से टकराते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा का एक हिस्सा स्थानांतरित कर देते हैं, जिससे वे प्रभावी रूप से धीमे हो जाते हैं और आसपास के वातावरण के साथ तापीय संतुलन में आ जाते हैं।

Key Formulas: $E = \frac{1}{2}mv^2$ — न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा; $\sigma_f(E) \propto \frac{1}{v}$ — तापीय न्यूट्रॉनों के लिए विखंडन क्रॉस-सेक्शन वेग के व्युत्क्रमानुपाती होता है

Key Points: तापीय न्यूट्रॉनों का विखंडन क्रॉस-सेक्शन तेज़ न्यूट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक होता है।; सामान्य मॉडरेटर में हल्का पानी ($H_2O$), भारी पानी ($D_2O$), और ग्रेफाइट शामिल हैं।; एक अच्छे मॉडरेटर का प्रकीर्णन (scattering) क्रॉस-सेक्शन उच्च और अवशोषण क्रॉस-सेक्शन कम होना चाहिए।; यदि न्यूट्रॉनों को धीमा नहीं किया जाता है, तो तापीय रिएक्टरों में स्व-स्थायी श्रृंखला प्रतिक्रिया (self-sustaining chain reaction) प्राप्त करना कठिन होता है।

Advantages: प्राकृतिक या कम-संवर्धित यूरेनियम ईंधन के साथ श्रृंखला प्रतिक्रिया को संभव बनाता है।; गैर-विखंडन अवशोषण को कम करके न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था में सुधार करता है।

Disadvantages: कोर डिज़ाइन में जटिलता जोड़ता है।; ग्रेफाइट जैसे मॉडरेटर आग का खतरा पैदा कर सकते हैं; पानी के लिए उच्च-दबाव वाले जहाजों की आवश्यकता होती है।

Applications: प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टर (PWR); बॉइलिंग वॉटर रिएक्टर (BWR); CANDU रिएक्टर (भारी पानी)

Additional Info: तेज़ न्यूट्रॉनों की ऊर्जा आमतौर पर 1-2 MeV के आसपास होती है, जबकि तापीय न्यूट्रॉन लगभग 0.025 eV के होते हैं।. विकल्प B सही विकल्प है क्योंकि मॉडरेटर का प्राथमिक कार्य गतिज ऊर्जा में कमी के माध्यम से टकराव की संभावना को अधिकतम करना है।

Answer: B सही है — एक मॉडरेटर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए उच्च-ऊर्जा वाले न्यूट्रॉनों को तापीय ऊर्जा तक धीमा कर देता है।

Exam Tip: याद रखें कि जहाँ मॉडरेटर न्यूट्रॉनों को धीमा करता है, वहीं एक कंट्रोल रॉड (जैसे बोरॉन या कैडमियम) प्रतिक्रिया को रोकने के लिए उन्हें अवशोषित करती है। इन दोनों कार्यों में भ्रमित न हों।

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Option A: त्वरित (Accelerates)

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Option C: अवरुद्ध (Blocks)

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Option D: रोकना (Stops)

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