Номер 2, страница 336 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Какие изотопы урана используются для осуществления цепной ядерной реакции?

Для осуществления цепной ядерной реакции деления используются изотопы, ядра которых способны делиться при поглощении нейтрона с последующим испусканием нескольких новых нейтронов, способных вызвать деление других ядер. Такие изотопы называют делящимися.

В природном уране содержатся в основном два изотопа: уран-238 ($_{92}^{238}U$, содержание ~99,3%) и уран-235 ($_{92}^{235}U$, содержание ~0,7%).

1. Уран-235 ($_{92}^{235}U$). Это основной изотоп, используемый для цепной реакции в большинстве ядерных реакторов и в ядерном оружии. Ядра урана-235 эффективно делятся при захвате нейтронов любых энергий, но особенно эффективно — медленных (тепловых) нейтронов. При делении одного ядра $_{92}^{235}U$ выделяется большая энергия и испускается в среднем 2-3 новых нейтрона. Эти нейтроны могут вызвать деление следующих ядер, поддерживая таким образом цепную реакцию. Поскольку содержание урана-235 в природном уране низкое, для большинства применений уран необходимо обогащать, то есть искусственно увеличивать в нем концентрацию изотопа $_{92}^{235}U$.

2. Уран-238 ($_{92}^{238}U$). Этот самый распространенный изотоп урана не способен поддерживать цепную реакцию на тепловых нейтронах. Он может делиться только под действием быстрых нейтронов с высокой энергией (более 1 МэВ), но вероятность такого деления невелика. Чаще ядро $_{92}^{238}U$ поглощает нейтрон, не делясь, а превращаясь в плутоний-239 ($_{94}^{239}Pu$), который сам является делящимся материалом. Таким образом, уран-238 является не делящимся, а так называемым "воспроизводящим" или "сырьевым" изотопом, так как из него можно получить новое ядерное топливо.

3. Уран-233 ($_{92}^{233}U$). Это искусственно получаемый изотоп урана, который не встречается в природе в значимых количествах. Он также является делящимся материалом и может поддерживать цепную реакцию. Его получают в ядерных реакторах при облучении нейтронами тория-232 ($_{90}^{232}Th$). Уран-233 считается перспективным топливом для ториевого ядерного топливного цикла.

Ответ: Для осуществления цепной ядерной реакции используется в основном изотоп уран-235 ($_{92}^{235}U$), а также искусственно получаемый изотоп уран-233 ($_{92}^{233}U$). Наиболее распространенный изотоп, уран-238 ($_{92}^{238}U$), не способен самостоятельно поддерживать цепную реакцию на тепловых нейтронах.