न्यूनतम ईंधन की मात्रा की आवश्यकता होती है

Question

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B: परमाणु ऊर्जा संयंत्र

Explanation & Concepts:
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में पारंपरिक बिजली उत्पादन विधियों में सबसे अधिक ऊर्जा घनत्व होता है, जिसके कारण इन्हें जीवाश्म ईंधन संयंत्रों की तुलना में बहुत कम मात्रा में ईंधन की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि परमाणु विखंडन (nuclear fission) नाभिक से बंधन ऊर्जा की एक विशाल मात्रा जारी करता है, जबकि थर्मल संयंत्र आणविक बंधनों से निकलने वाली अपेक्षाकृत कम रासायनिक ऊर्जा पर निर्भर करते हैं।

Working Principle: परमाणु विखंडन में $^{235}U$ जैसे भारी नाभिकों पर न्यूट्रॉन की बौछार करना शामिल है, जिससे वे छोटे नाभिकों में विभाजित हो जाते हैं। यह प्रक्रिया आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता सिद्धांत, $E = \Delta m c^2$, के अनुसार बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा जारी करती है। इस ऊष्मा का उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जो एक विद्युत जनरेटर से जुड़े टरबाइन को चलाती है।

Key Formulas: $E = \Delta m c^2$ — आइंस्टीन का द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता सूत्र जो विखंडन के दौरान ऊर्जा रिलीज का वर्णन करता है; $Q = m \cdot C_p \cdot \Delta T$ — कूलेंट लूप में बुनियादी ऊष्मा स्थानांतरण सिद्धांत

Key Points: परमाणु ईंधन ($^{235}U$) कोयला जलाने की तुलना में प्रति इकाई द्रव्यमान लगभग 2-3 मिलियन गुना अधिक ऊर्जा प्रदान करता है।; परमाणु संयंत्र संचालन के दौरान नगण्य ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के साथ बेस-लोड बिजली प्रदान करते हैं।; ऊर्जा घनत्व ही परमाणु स्टेशनों के लिए न्यूनतम ईंधन भंडारण आवश्यकताओं का प्राथमिक कारण है।

Advantages: अत्यधिक उच्च ऊर्जा घनत्व; कम ईंधन भंडारण और परिवहन आवश्यकताएँ; निरंतर बिजली उत्पादन क्षमता

Disadvantages: उच्च प्रारंभिक पूंजी निवेश; जटिल रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्रबंधन; सख्त सुरक्षा और सुरक्षा प्रोटोकॉल

Applications: बड़े पैमाने पर बेस-लोड बिजली उत्पादन; नौसैनिक प्रणोदन (पनडुब्बियां और विमान वाहक)

Additional Info: 1 किलोग्राम $^{235}U$ लगभग 2,500 से 3,000 टन कोयले के बराबर ऊर्जा उत्पन्न करता है।. थर्मल, डीजल और गैस संयंत्रों को भारी निरंतर ईंधन आपूर्ति श्रृंखला की आवश्यकता होती है, जो परमाणु संयंत्रों की तुलना में तार्किक रूप से गहन है।

Answer: B सही है — परमाणु ऊर्जा संयंत्र परमाणु विखंडन का उपयोग करते हैं, जो अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों में उपयोग किए जाने वाले रासायनिक दहन की तुलना में प्रति इकाई ईंधन द्रव्यमान पर काफी अधिक ऊर्जा जारी करता है।

Exam Tip: ईंधन की आवश्यकता को हमेशा ईंधन स्रोत के ऊर्जा घनत्व के व्युत्क्रमानुपाती मानें; परमाणु > गैस > तेल > कोयला।

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Option A: थर्मल पावर प्लांट

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Option C: डीजल पावर प्लांट

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Option D: गैस पावर प्लांट

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