Номер 4, страница 336 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

4. Какая ядерная реакция может быть использована для получения цепной реакции деления?

1) $ _{96}^{249} \text{Cm} + _{0}^{1} n \to 4 _{0}^{1} n + _{42}^{108} \text{Mo} + _{54}^{132} \text{Xe} $

2) $ _{6}^{12} \text{C} \to _{3}^{6} \text{Li} + _{3}^{6} \text{Li} $

3) $ _{90}^{227} \text{Th} + _{0}^{1} n \to _{49}^{129} \text{In} + _{41}^{99} \text{Nb} $

4) $ _{96}^{249} \text{Cm} \to _{43}^{108} \text{Tc} + _{53}^{141} \text{I} $

Решение

Цепная реакция деления — это самоподдерживающийся процесс деления тяжелых атомных ядер, в котором нейтроны, испускаемые при делении одного ядра, вызывают деление других ядер. Ключевым условием для возникновения и поддержания цепной реакции является то, что в каждом акте деления должно испускаться больше нейтронов, чем поглощаться. Коэффициент размножения нейтронов должен быть больше или равен единице. Проанализируем предложенные ядерные реакции.

1) $ _{96}^{249}\text{Cm} + _{0}^{1}\text{n} \rightarrow 4 \cdot _{0}^{1}\text{n} + _{42}^{108}\text{Mo} + _{54}^{132}\text{Xe} $

В этой реакции тяжелое ядро кюрия-249, поглотив один нейтрон, делится на два осколка (молибден-108 и ксенон-132). Самое важное, что в результате реакции испускается четыре новых нейтрона. Поскольку количество испущенных нейтронов (4) больше количества поглощенных (1), эти новые нейтроны могут вызвать деление других ядер кюрия, что и обеспечивает возможность цепной реакции. Эта реакция удовлетворяет основному условию для получения цепной реакции деления.

2) $ _{6}^{12}\text{C} \rightarrow _{3}^{6}\text{Li} + _{3}^{6}\text{Li} $

Эта реакция представляет собой распад легкого ядра углерода-12. Цепные реакции деления характерны для тяжелых ядер. Кроме того, в продуктах этой реакции отсутствуют свободные нейтроны, которые необходимы для запуска последующих актов деления и поддержания цепной реакции. Следовательно, эта реакция не подходит.

3) $ _{90}^{227}\text{Th} + _{0}^{1}\text{n} \rightarrow _{49}^{129}\text{In} + _{41}^{99}\text{Nb} $

Здесь показана реакция деления ядра тория-227 под действием нейтрона. Однако, согласно приведенному уравнению, в результате реакции не образуются новые нейтроны. Без испускания вторичных нейтронов невозможно поддержание цепной реакции, так как не будет частиц, способных инициировать последующие акты деления.

4) $ _{96}^{249}\text{Cm} \rightarrow _{43}^{108}\text{Tc} + _{53}^{141}\text{I} $

Эта реакция описывает спонтанное (самопроизвольное) деление ядра кюрия-249. Как и в предыдущих случаях, в продуктах реакции отсутствуют нейтроны. Отсутствие испускаемых нейтронов делает невозможным развитие цепной реакции.

Таким образом, единственная реакция из представленных, которая демонстрирует испускание большего числа нейтронов, чем было поглощено, и, следовательно, может быть использована для получения цепной реакции деления, — это реакция под номером 1.

Ответ: 1