Номер 11, страница 192 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14. Квантовая физика. 14.13. Ядерные реакции. Термоядерные реакции. Цепная реакция деления ядер - номер 11, страница 192.

Решение.

Решение 2.

В качестве основного ядерного топлива в подавляющем большинстве ядерных реакторов используется изотоп урана уран-235 (обозначается как ${_ {92}^{235}}U$ или U-235).

Природный уран состоит преимущественно из двух изотопов:

• Уран-238 (${_ {92}^{238}}U$) — около 99,27%
• Уран-235 (${_ {92}^{235}}U$) — около 0,72%

Ключевое свойство урана-235, которое позволяет использовать его в качестве топлива, — это его способность к делению под действием тепловых (медленных) нейтронов. Такое вещество называется делящимся. Когда ядро ${_ {92}^{235}}U$ поглощает нейтрон, оно становится крайне нестабильным и практически мгновенно распадается на два более лёгких ядра (осколки деления). Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии и испусканием нескольких новых нейтронов (в среднем 2-3).

Эти новые нейтроны, в свою очередь, могут вызвать деление других ядер урана-235, что приводит к возникновению самоподдерживающейся цепной ядерной реакции. В ядерных реакторах эта реакция управляется, что позволяет получать энергию в контролируемых масштабах.

Наиболее распространённый изотоп, уран-238, не способен к цепной реакции деления под действием тепловых нейтронов. Однако он является так называемым "воспроизводящим" материалом. Поглотив нейтрон, ядро ${_ {92}^{238}}U$ может превратиться в плутоний-239 (${_ {94}^{239}}Pu$), который, как и уран-235, является эффективным делящимся ядерным топливом.

Так как природная концентрация урана-235 (0,72%) слишком мала для поддержания цепной реакции в большинстве типов реакторов, топливо для них специально обогащают, то есть искусственно увеличивают долю изотопа ${_ {92}^{235}}U$ до 3–5%.

Ответ: В качестве ядерного топлива используют изотоп уран-235 (${_ {92}^{235}}U$).