नाभिकीय रिएक्टर में रिफ्लेक्टर (reflector) के उपयोग का कार्य क्या है?

Question

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A: बाहर निकलने वाले न्यूट्रॉनों को वापस भेजना

Explanation & Concepts:
नाभिकीय रिएक्टर में रिफ्लेक्टर, रिएक्टर कोर के चारों ओर रखी गई एक परत होती है जो न्यूट्रॉन के रिसाव (leakage) को कम करती है। इसका प्राथमिक कार्य बाहर निकलने वाले न्यूट्रॉनों को वापस कोर के अंदर बिखेरना या 'परावर्तित' करना है, जिससे श्रृंखला अभिक्रिया (chain reaction) बनी रहती है और न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था (neutron economy) में सुधार होता है।

Working Principle: रिफ्लेक्टर में उच्च प्रकीर्णन क्रॉस-सेक्शन (scattering cross-sections) और कम अवशोषण क्रॉस-सेक्शन वाले पदार्थों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि ग्रेफाइट, बेरिलियम, या भारी जल (heavy water)। जब तेज न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर सामग्री के नाभिकों से टकराते हैं, तो वे प्रत्यास्थ प्रकीर्णन (elastic scattering) से गुजरते हैं, जो उन्हें वापस ईंधन क्षेत्र की ओर पुनर्निर्देशित कर देता है। यह प्रक्रिया अनिवार्य रूप से रिएक्टर के प्रभावी आकार को बढ़ाती है, जिससे इसे कम ईंधन द्रव्यमान के साथ क्रिटिकलिटी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

Key Formulas: $P = \Sigma_a \Phi$; $\eta = \frac{
u \Sigma_f}{\Sigma_a}$

Key Points: रिफ्लेक्टर रिएक्टर के लिए आवश्यक क्रिटिकल द्रव्यमान को काफी कम कर देते हैं।; सामान्य सामग्रियों में ग्रेफाइट, बेरिलियम और बेरिलियम ऑक्साइड शामिल हैं।; एक अच्छे रिफ्लेक्टर में उच्च प्रकीर्णन क्रॉस-सेक्शन और बहुत कम अवशोषण क्रॉस-सेक्शन होना चाहिए।; यह रिएक्टर कोर में अधिक समान न्यूट्रॉन फ्लक्स वितरण बनाए रखने में मदद करता है।

Advantages: ईंधन संवर्धन की आवश्यकता को कम करता है; न्यूट्रॉन फ्लक्स वितरण को समतल करता है; ईंधन उपयोग की दक्षता बढ़ाता है

Disadvantages: रिएक्टर पोत के डिज़ाइन में जटिलता बढ़ाता है; विकिरण क्षति के अधीन (ग्रेफाइट में विगनर प्रभाव); कोर असेंबली का आकार और वजन बढ़ाता है

Applications: ग्रेफाइट-मॉडरेटेड रिएक्टर; फास्ट ब्रीडर रिएक्टर; अनुसंधान रिएक्टर

Additional Info: विकल्प B गलत है क्योंकि एक रिफ्लेक्टर को विशेष रूप से न्यूट्रॉन को अवशोषित करने से बचना चाहिए, क्योंकि अवशोषण विखंडन के लिए उपलब्ध न्यूट्रॉन की संख्या को कम कर देगा।. 'रिफ्लेक्टर सेविंग' एक ऐसी अवधारणा है जो रिफ्लेक्टर के उपयोग के कारण क्रिटिकल आयामों में कमी को मापती है।

Answer: A सही है — रिफ्लेक्टर को बाहर निकलने वाले न्यूट्रॉनों को वापस कोर में बिखेरने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे नुकसान कम होता है और रिएक्टर की दक्षता बढ़ती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: रिएक्टर भौतिकी में, सामग्रियों को उनके प्रकीर्णन गुणों (मॉडरेटर/रिफ्लेक्टर) बनाम अवशोषण गुणों (कंट्रोल रॉड्स/पॉइजन) के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। दोनों के बीच कभी भ्रमित न हों!

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Option B: न्यूट्रॉनों को अवशोषित करना

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Option C: दोनों

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Option D: इनमें से कोई नहीं

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