Номер 3, страница 202 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Почему не происходит цепная ядерная реакция в уране-238?

3. Самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция в уране-238 ($^{238}\text{U}$) невозможна по двум ключевым причинам:

1. Ядро $^{238}\text{U}$ является "пороговым", то есть оно может делиться только под действием нейтронов с достаточно высокой энергией — быстрых нейтронов. Пороговая энергия для реакции деления $^{238}\text{U}$ составляет примерно $\text{1}$ МэВ. Нейтроны, которые рождаются в результате самого акта деления, имеют широкий спектр энергий, но при взаимодействии с другими ядрами урана они быстро теряют энергию (замедляются). Когда их энергия становится ниже пороговой, они уже не могут вызвать деление следующего ядра $^{238}\text{U}$.

2. Уран-238 обладает высокой вероятностью радиационного захвата нейтронов, особенно в области промежуточных (резонансных) энергий. При этом процессе ядро $^{238}\text{U}$ поглощает нейтрон и превращается в изотоп $^{239}\text{U}$, но деления не происходит ($^{238}\text{U} + \text{n} \rightarrow ^{239}\text{U} + \gamma$). Этот процесс эффективно удаляет нейтроны из системы, не давая им возможности вызвать новые деления.

В результате этих двух факторов на каждый нейтрон, вызвавший деление, приходится менее одного нейтрона, который вызовет следующее деление. Коэффициент размножения нейтронов оказывается меньше единицы ($k < 1$), и цепная реакция затухает.

Ответ: Цепная реакция в уране-238 не происходит, потому что он делится только под действием быстрых нейтронов с энергией выше пороговой ($\approx 1$ МэВ), а также активно поглощает нейтроны без деления, что приводит к тому, что коэффициент размножения нейтронов меньше единицы, и реакция затухает.