Номер 6, страница 138, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Какие реакторы называют воспроизводящими?

6. Воспроизводящими реакторами (или реакторами-размножителями, бридерами) называют такие ядерные реакторы, которые в процессе работы производят больше нового делящегося (ядерного) топлива, чем потребляют.

Этот процесс, называемый воспроизводством ядерного топлива, основан на превращении так называемых сырьевых изотопов (которые сами не могут поддерживать цепную реакцию на тепловых нейтронах) в делящиеся изотопы. Наиболее распространённой является схема, в которой сырьевой изотоп уран-238 ($^{238}\text{U}$), составляющий более 99% природного урана, превращается в делящийся изотоп плутоний-239 ($^{239}\text{Pu}$).

Процесс происходит в несколько стадий:

1. Ядро урана-238 захватывает один из нейтронов, образующихся при делении основного топлива (например, урана-235 или самого плутония-239): ${}_{92}^{238}\text{U} + {}_{0}^{1}\text{n} \rightarrow {}_{92}^{239}\text{U}$

2. Образовавшийся изотоп уран-239 является нестабильным и через короткое время (период полураспада ~23,5 минуты) претерпевает бета-распад, превращаясь в нептуний-239: ${}_{92}^{239}\text{U} \rightarrow {}_{93}^{239}\text{Np} + e^{-} + \bar{\nu}_e$

3. Нептуний-239 также нестабилен (период полураспада ~2,36 суток) и в результате ещё одного бета-распада превращается в плутоний-239: ${}_{93}^{239}\text{Np} \rightarrow {}_{94}^{239}\text{Pu} + e^{-} + \bar{\nu}_e$

Полученный плутоний-239 является эффективным ядерным топливом и может быть использован для поддержания цепной реакции.

Эффективность воспроизводства характеризуется коэффициентом воспроизводства (КВ) – отношением числа образовавшихся ядер нового делящегося топлива к числу выгоревших ядер. Если КВ > 1, то реактор является воспроизводящим. Для достижения высокого КВ в уран-плутониевом цикле чаще всего используют реакторы на быстрых нейтронах.

Ответ: Воспроизводящими называют ядерные реакторы, которые производят больше делящегося материала (ядерного топлива), чем потребляют в ходе цепной реакции, за счёт превращения неделящихся (сырьевых) изотопов в делящиеся.