Номер 2, страница 215 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 58. Использование энергии деления ядер. Ядерная энергетика. Глава 7. Физика атомного ядра - номер 2, страница 215.

2. Перечислите и объясните назначение основных элементов ядерного реактора на схеме (см. рис. 154).

Ядерный реактор — это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция. Несмотря на разнообразие конструкций, можно выделить следующие основные элементы, общие для большинства реакторов:

1. Активная зона

   Это центральная часть реактора, в которой непосредственно протекает цепная реакция деления тяжелых ядер. В ней компактно размещаются ядерное топливо и замедлитель. Активная зона является основным источником тепловой энергии в реакторе.

   Ответ: Активная зона — это область, где находится ядерное топливо и происходит управляемая цепная реакция деления с выделением энергии.

2. Ядерное топливо

   Вещество, содержащее делящиеся изотопы, ядра которых способны к цепной реакции деления под действием нейтронов. Наиболее распространенным топливом является обогащенный уран, содержащий повышенную долю изотопа $_{92}^{235}U$, или плутоний $_{94}^{239}Pu$. Топливо размещается в активной зоне в виде специальных сборок — тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ).

   Ответ: Ядерное топливо (например, уран-235) является источником энергии в реакторе, которая выделяется в процессе деления его атомных ядер.

3. Замедлитель нейтронов

   Вещество, предназначенное для снижения энергии быстрых нейтронов, рождающихся в реакции деления, до тепловых скоростей. Это необходимо, так как медленные (тепловые) нейтроны гораздо эффективнее вызывают деление ядер $_{92}^{235}U$, что позволяет поддерживать стабильную цепную реакцию. В качестве замедлителей применяют обычную воду ($H_2O$), тяжелую воду ($D_2O$), графит.

   Ответ: Замедлитель (например, вода или графит) уменьшает скорость нейтронов, делая их более эффективными для поддержания цепной реакции.

4. Теплоноситель

   Жидкое или газообразное вещество, которое непрерывно прокачивается через активную зону для отвода тепла, выделяющегося в результате ядерной реакции. Полученное тепло затем передается в парогенератор для производства пара, вращающего турбину электрогенератора. В качестве теплоносителя чаще всего используется вода, но могут применяться и жидкие металлы (натрий) или газы (гелий).

   Ответ: Теплоноситель (например, вода) отводит тепловую энергию от активной зоны для ее преобразования в электрическую.

5. Регулирующие стержни

   Элементы системы управления и защиты, выполненные из материалов, которые интенсивно поглощают нейтроны (например, бор, кадмий). Путем введения стержней в активную зону или их извлечения можно изменять количество нейтронов, участвующих в реакции, и тем самым управлять мощностью реактора. В случае нештатной ситуации стержни аварийной защиты быстро вводятся в активную зону, полностью прекращая цепную реакцию.

   Ответ: Регулирующие стержни служат для управления скоростью цепной реакции (мощностью реактора) и для его экстренной остановки путем поглощения нейтронов.

6. Отражатель нейтронов

   Слой материала, который окружает активную зону и отражает вылетающие из нее нейтроны обратно. Это позволяет уменьшить утечку нейтронов и, как следствие, сократить необходимое для работы реактора количество ядерного топлива, повышая его нейтронно-физическую эффективность. Часто в качестве отражателя используют тот же материал, что и в качестве замедлителя.

   Ответ: Отражатель возвращает нейтроны в активную зону, что повышает эффективность использования ядерного топлива.

7. Защитная оболочка (биологическая защита)

   Многослойная защитная структура, окружающая реактор. Она состоит из материалов, ослабляющих и поглощающих ионизирующее излучение (нейтроны и гамма-кванты). Как правило, это толстый слой бетона со специальными добавками и стальная герметичная оболочка (контейнмент). Ее главная функция — обеспечение радиационной безопасности персонала и окружающей среды как при нормальной работе, так и в случае аварийных ситуаций.

   Ответ: Защитная оболочка из бетона и стали обеспечивает защиту от радиации и предотвращает выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.