परमाणु अभिक्रिया में मंदक (Moderator)

Question

Examoogle · Accepted Answer

C: तेजी से चलने वाले न्यूट्रॉन की गति को कम करता है

Explanation & Concepts:
परमाणु रिएक्टर में मंदक वह पदार्थ है जिसका उपयोग विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले तेज गति वाले न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया आवश्यक है क्योंकि धीमे (थर्मल) न्यूट्रॉन, तेज न्यूट्रॉन की तुलना में $U^{235}$ नाभिक में आगे विखंडन प्रेरित करने की संभावना रखते हैं।

Working Principle: मंदक लोचदार प्रकीर्णन (elastic scattering) की प्रक्रिया के माध्यम से काम करता है। जब तेज न्यूट्रॉन मंदक के हल्के नाभिकों (जैसे पानी में हाइड्रोजन या ग्रेफाइट में कार्बन) से टकराते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा का एक हिस्सा मंदक नाभिकों को स्थानांतरित कर देते हैं। बार-बार होने वाली टक्करों के माध्यम से, न्यूट्रॉन की ऊर्जा रिएक्टर वातावरण के साथ तापीय संतुलन में आ जाती है, जिससे श्रृंखला अभिक्रिया होने की संभावना बढ़ जाती है।

Key Formulas: $E_{th} = \frac{3}{2} k_B T$ — संतुलन तापमान T पर मंदन के बाद न्यूट्रॉन की तापीय ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है

Key Points: मंदक का परमाणु द्रव्यमान कम और न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन कम होना चाहिए।; मंदक के रूप में उपयोग की जाने वाली सामान्य सामग्री में भारी जल ($D_2O$), ग्रेफाइट और साधारण पानी ($H_2O$) शामिल हैं।; भारी जल सबसे कुशल मंदक है क्योंकि हल्के पानी की तुलना में इसमें न्यूट्रॉन अवशोषण की संभावना बहुत कम होती है।

Advantages: न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रम को अनुकूलित करके श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रखता है।; CANDU जैसे विशिष्ट रिएक्टर डिजाइनों में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम का उपयोग संभव बनाता है।

Disadvantages: अतिरिक्त शीतलन या संरचनात्मक सामग्री रिएक्टर कोर में जटिलता जोड़ती है।; यदि ग्रेफाइट जैसे कुछ मंदकों का सही प्रबंधन न किया जाए, तो उनमें विग्नर ऊर्जा (Wigner energy) संचय की संभावना हो सकती है।

Applications: थर्मल परमाणु रिएक्टर (PWR, BWR, CANDU)।; आइसोटोप उत्पादन के लिए अनुसंधान रिएक्टर।

Additional Info: नियंत्रण छड़ों (Control rods) का उपयोग न्यूट्रॉन को अवशोषित करने और श्रृंखला अभिक्रिया को रोकने के लिए किया जाता है, जिससे विकल्प B नियंत्रण छड़ों का कार्य बन जाता है।. शीतलक एजेंट भाप उत्पन्न करने के लिए कोर से गर्मी निकालते हैं; हालांकि कुछ मंदक (जैसे पानी) शीतलक के रूप में भी कार्य करते हैं, लेकिन 'मंदक' के रूप में उनकी प्राथमिक भूमिका न्यूट्रॉन को धीमा करना है।

Answer: C सही है — मंदक का प्राथमिक कार्य श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रखने के लिए उच्च-वेग वाले विखंडन न्यूट्रॉन को तापीय गति तक धीमा करना है।

Exam Tip: हमेशा मंदक (न्यूट्रॉन को धीमा करना) और नियंत्रण छड़ों (अभिक्रिया को रोकने/विनियमित करने के लिए न्यूट्रॉन को अवशोषित करना) के बीच अंतर करें।

Examoogle · Answer

Option A: श्रृंखला अभिक्रिया को रोकता है

Examoogle · Answer

Option B: न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है

Examoogle · Answer

Option D: शीतलक (cooling agent) के रूप में कार्य करता है

Correct Answer

Discussion (0)

Correct Answer

Related Questions

Discussion (0)