Номер 4, страница 158 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Какая реакция называется цепной ядерной реакцией? Как будет вести себя ядерная цепная реакция при $k > 1$; $k = 1$; $k < 1$?

Цепной ядерной реакцией называется самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых атомных ядер, в которой нейтроны, испускаемые в результате деления одного ядра, вызывают деления других ядер. При делении ядра (например, урана-235) под действием нейтрона образуются осколки деления, выделяется энергия и испускаются 2-3 новых нейтрона. Эти новые нейтроны могут, в свою очередь, вызвать деление следующих ядер, что приводит к лавинообразному процессу.

Характер протекания цепной реакции определяется эффективным коэффициентом размножения нейтронов $k$. Этот коэффициент представляет собой отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов предыдущего поколения в активной зоне реактора. Поведение реакции зависит от значения этого коэффициента.

При $k > 1$:
Реакция называется сверхкритической. Число нейтронов в активной зоне и, следовательно, число актов деления лавинообразно нарастает. Мощность реакции экспоненциально растет со временем. Неуправляемая реакция с $k > 1$ лежит в основе действия ядерного оружия (ядерный взрыв). В ядерных реакторах кратковременное состояние с $k$, незначительно превышающим 1, используется для увеличения мощности до рабочего уровня.

При $k = 1$:
Реакция называется критической. Число нейтронов, участвующих в реакции, и число актов деления в единицу времени остаются постоянными. Мощность реакции поддерживается на постоянном уровне. Это штатный режим работы ядерного реактора, производящего энергию.

При $k < 1$:
Реакция называется подкритической. Число нейтронов и, соответственно, интенсивность реакции убывают со временем. Если нет внешнего источника нейтронов, цепная реакция затухает и прекращается. Такое состояние достигается, например, при остановке ядерного реактора путем введения в активную зону стержней, поглощающих нейтроны.

Ответ: Цепная ядерная реакция — это самоподдерживающийся процесс деления тяжелых ядер, при котором продукты реакции (нейтроны) инициируют последующие акты деления. Поведение реакции определяется коэффициентом размножения нейтронов $k$: при $k > 1$ реакция экспоненциально нарастает (может привести к взрыву); при $k = 1$ реакция протекает стационарно с постоянной мощностью (режим работы АЭС); при $k < 1$ реакция затухает.