निम्नलिखित में से किसे नियंत्रण छड़ (control rod) की आवश्यकता नहीं हो सकती है?

Question

Examoogle · Accepted Answer

D: उल्लिखित में से कोई नहीं

Explanation & Concepts:
परमाणु रिएक्टरों को अतिरिक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित करके श्रृंखला प्रतिक्रिया का प्रबंधन करने के लिए नियंत्रण छड़ों की आवश्यकता होती है। सभी मानक विखंडन रिएक्टर, जिनमें CANDU, तरल धातु शीतित, और फास्ट ब्रीडर रिएक्टर शामिल हैं, क्रिटिकैलिटी बनाए रखने, बिजली के स्तर को नियंत्रित करने और आपातकालीन शटडाउन (scram) करने के लिए नियंत्रण छड़ों या समकक्ष न्यूट्रॉन-अवशोषक प्रणालियों पर निर्भर करते हैं।

Working Principle: रिएक्टर कोर एक स्व-निर्वाह श्रृंखला प्रतिक्रिया बनाए रखता है जो प्रभावी न्यूट्रॉन गुणन कारक $k_{eff}$ द्वारा शासित होती है। बोरॉन, कैडमियम या हेफ़नियम जैसी न्यूट्रॉन-अवशोषक सामग्रियों से बनी नियंत्रण छड़ों को $k_{eff}$ को समायोजित करने के लिए कोर में डाला जाता है। यदि $k_{eff} > 1$ है, तो रिएक्टर सुपरक्रिटिकल होता है; छड़ों को डालकर, $k_{eff} = 1$ (क्रिटिकैलिटी) प्राप्त करने के लिए न्यूट्रॉन संख्या को कम किया जाता है।

Key Formulas: $k_{eff} = \frac{P_{n+1}}{P_n}$ — जहाँ $k_{eff}$ प्रभावी न्यूट्रॉन गुणन कारक है, $P_n$ पीढ़ी $n$ में न्यूट्रॉन की संख्या है।; $\rho = \frac{k_{eff} - 1}{k_{eff}}$ — रिएक्टर कोर की रिएक्टिविटी को दर्शाता है।

Key Points: नियंत्रण छड़ें रिएक्टर सुरक्षा और रिएक्टिविटी नियंत्रण के लिए आवश्यक हैं।; फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (FBR) तीव्र न्यूट्रॉन के उच्च प्रवाह को विनियमित करने के लिए न्यूट्रॉन-अवशोषक छड़ों का उपयोग करते हैं।; CANDU रिएक्टर एक माध्यमिक नियंत्रण के रूप में मॉडरेटर में समायोज्य तरल जहर (बोरॉन/गैडोलीनियम) का उपयोग करते हैं, लेकिन फिर भी शटडाउन के लिए यांत्रिक छड़ों का उपयोग करते हैं।; न्यूट्रॉन को पकड़ने के तंत्र के बिना एक रिएक्टर अनियंत्रित हो जाएगा और संभावित रूप से कोर मेल्टडाउन का कारण बन सकता है।

Advantages: सटीक बिजली उत्पादन समायोजन।; आपातकालीन शटडाउन क्षमता (Scram)।

Disadvantages: यांत्रिक टूट-फूट।; उच्च-सटीक ड्राइव तंत्र की आवश्यकता होती है।

Applications: परमाणु थर्मल स्टेशनों में बिजली विनियमन।; प्रेशराइज्ड वॉटर रिएक्टरों (PWR) में आपातकालीन शटडाउन।

Additional Info: CANDU रिएक्टर विशेष रूप से यांत्रिक छड़ों के साथ 'लिक्विड इंजेक्शन शटडाउन सिस्टम' का उपयोग करते हैं, लेकिन यह नियंत्रण तंत्र की आवश्यकता को नकारता नहीं है।. तरल धातु शीतित रिएक्टर (जैसे FBRs) उच्च न्यूट्रॉन ऊर्जाओं पर काम करते हैं और उन्हें विशेष न्यूट्रॉन अवशोषकों की आवश्यकता होती है क्योंकि मानक थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषक कम प्रभावी होते हैं।

Answer: D सही है — प्रत्येक परमाणु रिएक्टर डिज़ाइन को विखंडन दर को नियंत्रित करने के लिए न्यूट्रॉन अवशोषण के लिए एक प्रणाली की आवश्यकता होती है, जो नियंत्रण छड़ों या समकक्ष जहर प्रणालियों के उपयोग को सार्वभौमिक बनाता है।

Exam Tip: प्रतिस्पर्धी परीक्षाओं में, याद रखें कि परमाणु सुरक्षा तर्क यह निर्धारित करता है कि कोई भी रिएक्टर निष्क्रिय या सक्रिय नियंत्रण तंत्र के बिना संचालित नहीं हो सकता है; जब पूछा जाता है कि किस रिएक्टर में मौलिक सुरक्षा घटक का अभाव है, तो 'कोई नहीं' आमतौर पर उत्तर होता है।

Examoogle · Answer

Option A: कैंडू रिएक्टर (Candu Reactor)

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Option B: तरल धातु शीतित रिएक्टर (Liquid metal cooled reactor)

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Option C: फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (Fast breeder reactor)

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