अणुभट्टीत खालीलपैकी कोणत्या कार्यक्षम पदार्थांच्या आधारे न्यूट्रॉनची गती कमी करण्यात येते ?
EN
In a nuclear reactor, the speed of fast neutrons is slowed down using which effective substance?
योग्य उत्तर: पर्याय (3) ड्यूटेरियम (Deuterium)
सविस्तर विश्लेषण:
•
अणुभट्टीतील मंदक (Moderator):
•
अणु विखंडन प्रक्रियेत बाहेर पडणाऱ्या वेगवान न्यूट्रॉन्सची (Fast Neutrons, गती ~२ MeV) गती कमी करून त्यांना औष्णिक न्यूट्रॉन्समध्ये (Thermal Neutrons, गती ~०.०२५ eV) रूपांतरित करणाऱ्या पदार्थाला 'मंदक' (Moderator) म्हणतात.
•
ड्यूटेरियमचा वापर:
•
ड्यूटेरियम ($^2_1\text{H}$ किंवा $\text{D}$) हा हायड्रोजनचा जड समस्थानिक असून तो जड पाण्यात (Heavy Water - $D_2O$) उपस्थित असतो.
•
ड्यूटेरियमचे केंद्रक न्यूट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या जवळ असल्याने लवचिक टकरीद्वारे (Elastic Collision) न्यूट्रॉनचा वेग अत्यंत कार्यक्षमतेने कमी करतो, आणि तो स्वतः न्यूट्रॉन्सचे शोषण खूप कमी प्रमाणात करतो.
•
म्हणूनच भारतातील सर्व दाबाखालील जड पाणी अणुभट्ट्यांमध्ये (PHWR) जड पाणी ($D_2O$ - ड्यूटेरियम ऑक्साईड) हा सर्वोत्तम मंदक म्हणून वापरला जातो.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
इतर प्रमुख मंदक:
१)
जड पाणी ($D_2O$ - ड्यूटेरियम ऑक्साईड) - सर्वोत्तम मंदक
२)
हलके पाणी (सामान्य पाणी - $H_2O$)
३)
शुद्ध ग्रेफाइट (कार्बनचे स्फटिकी रूप)
४)
बेरिलियम ऑक्साइड (BeO)
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
Correct Answer: Option (3) Deuterium
Detailed Analysis:
•
Moderators in Nuclear Reactors:
•
Fission neutrons are released at extremely high velocities with kinetic energy around 2 MeV ('fast neutrons'). To effectively induce subsequent fissions in $^{235}\text{U}$, they must be slowed down to 'thermal neutrons' (~0.025 eV).
•
Role of Deuterium:
•
Deuterium ($^2\text{H}$ or $D$) is the heavy hydrogen isotope present in heavy water ($D_2O$).
•
Because the mass of a deuteron is very close to the mass of a neutron, elastic collisions transfer maximum momentum, efficiently moderating neutron speed with exceptionally low parasitic neutron capture absorption.
•
This allows India's PHWR fleet to operate using unenriched natural uranium fuel.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
The common moderators used in commercial reactors are:
1.
Heavy water ($D_2O$, containing deuterium)
2.
Light water ($H_2O$)
3.
High-purity Graphite (Carbon)