Номер 3, страница 211 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 57. Искусственная радиоактивность. Глава 7. Физика атомного ядра - номер 3, страница 211.

3. Какой величиной характеризуют скорость цепной реакции? Запишите необходимое условие для развития цепной реакции.

Какой величиной характеризуют скорость цепной реакции?

Скорость цепной ядерной реакции характеризуют специальной физической величиной, которая называется коэффициентом размножения нейтронов. Она обозначается буквой $k$.

Коэффициент размножения нейтронов — это безразмерная величина, равная отношению числа нейтронов в последующем поколении цепной реакции к числу нейтронов в предыдущем поколении.

Формула для коэффициента размножения нейтронов:

$k = \frac{N_{i}}{N_{i-1}}$

где $N_i$ — это число нейтронов в текущем поколении (на данном этапе реакции), а $N_{i-1}$ — число нейтронов в предыдущем поколении.

Этот коэффициент определяет, будет ли реакция затухать, протекать стационарно или лавинообразно нарастать.

Ответ: Скорость цепной реакции характеризуют коэффициентом размножения нейтронов ($k$).

Запишите необходимое условие для развития цепной реакции.

Необходимым условием для возникновения и поддержания саморазвивающейся цепной реакции является то, что коэффициент размножения нейтронов должен быть не меньше единицы.

Математически это условие записывается так:

$k \ge 1$

В зависимости от конкретного значения коэффициента $k$ различают три состояния вещества, в котором протекает реакция:

- При $k < 1$ реакция затухает, так как число нейтронов со временем уменьшается. Такое состояние называется подкритическим.

- При $k = 1$ реакция протекает с постоянной скоростью, так как число нейтронов остается неизменным. Это условие используется для работы ядерных реакторов в стационарном режиме. Такое состояние называется критическим.

- При $k > 1$ число нейтронов и, соответственно, число делений ядер лавинообразно растет, что приводит к выделению огромного количества энергии за короткое время (ядерный взрыв). Такое состояние называется надкритическим.

Таким образом, для развития цепной реакции необходимо, чтобы в среднем каждый акт деления приводил к появлению как минимум одного нейтрона, который вызовет следующий акт деления.

Ответ: Необходимое условие для развития цепной реакции — коэффициент размножения нейтронов $k \ge 1$.