अणुभट्टीमध्ये (Nuclear Reactor) विखंडन साखळी अभिक्रिया सुरक्षितपणे नियंत्रित ठेवण्यासाठी वापरले जाणारे 'नियंत्रक दांड' (Control Rods) खालीलपैकी कोणत्या पदार्थापासून बनवले जातात?
EN
Control rods, used to safely regulate and stabilize the nuclear fission chain reaction in a nuclear reactor, are fabricated from which of the following materials?
योग्य उत्तर पर्याय (३) बोरॉन किंवा कॅडमियम (Boron or Cadmium) आहे.
विश्लेषण:
•
अणुभट्टीमध्ये साखळी अभिक्रिया नियंत्रित राहण्यासाठी प्रत्येक विखंडनातून निर्माण होणाऱ्या २-३ न्यूट्रॉन्सपैकी सरासरी केवळ १ न्यूट्रॉन पुढील विखंडनासाठी उपलब्ध असावा लागतो (गुणाकार घटक $k = १$).
•
कॅडमियम (Cd) आणि बोरॉन (B) या मूलद्रव्यांचे अणुकेंद्रक स्वतः विखंडित न होता अतिरिक्त न्यूट्रॉन्स शोषून घेण्याची अफाट क्षमता (High neutron absorption cross-section) बाळगतात.
•
जेव्हा अभिक्रिया मंद करायची असते, तेव्हा हे नियंत्रक दांड अणुभट्टीच्या गाभ्यात खोल सोडले जातात, ज्यामुळे जास्तीचे न्यूट्रॉन्स शोषले जाऊन अभिक्रिया मंदावते.
•
आपत्कालीन स्थितीत हे दांड पूर्णपणे आत टाकून अणुभट्टी त्वरित बंद (SCRAM / Reactor trip) केली जाते.
इतर पर्यायांचे विश्लेषण:
•
पर्याय १ व २ (बेरिलियम व ग्रॅफाइट): हे न्यूट्रॉन्सचा वेग मंदावणारे 'मंदक' (Moderators) आहेत.
•
पर्याय ४ (युरेनियम डायऑक्साइड): हे अणुभट्टीचे 'अणु इंधन' (Fuel) आहे.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
नियंत्रक दांड (Control Rods) = बोरॉन (B) किंवा कॅडमियम (Cd). मंदक (Moderator) = जड पाणी ($D_2O$) किंवा ग्रॅफाइट. इंधन = युरेनियम-२३५ किंवा प्लुटोनियम-२३९.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
The correct answer is Option (3) Boron or Cadmium.
Analysis:
•
In a thermal nuclear reactor, maintaining criticality (multiplication factor $k = 1$) requires absorbing excess secondary fission neutrons.
•
Boron ($^{10}B$) and Cadmium ($^{113}Cd$) possess extraordinarily large thermal neutron absorption cross-sections. They capture neutrons efficiently without undergoing fission or releasing secondary neutrons.
•
Inserting the control rods deeper into the core absorbs more neutrons, reducing reactivity; withdrawing them increases fission rate.
•
Dropping all control rods completely into the core immediately shuts down the reactor (SCRAM).
Distractor Analysis:
•
Options 1 & 2 (Beryllium & Graphite): Used as neutron moderators or neutron reflectors, not neutron absorbers.
•
Option 4 ($UO_2$): Nuclear fuel ceramic pellets.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
Control Rods = Boron or Cadmium (neutron absorbers). Moderator = Heavy Water or Graphite (neutron slowers). Fuel = U-235 or Pu-239.