Номер 1, страница 244 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. При каком условии происходит реакция деления тяжелых ядер?

1. Реакция деления тяжелых ядер может быть спонтанной или вынужденной. Основное условие, при котором происходит наиболее распространенная, вынужденная реакция деления, — это захват тяжелым ядром (например, ураном-235 или плутонием-239) нейтрона. Этот процесс можно описать в несколько этапов:

1. Тяжелое ядро поглощает нейтрон. Это приводит к образованию нового, так называемого составного ядра, которое находится в крайне нестабильном, возбужденном состоянии. Энергия возбуждения складывается из энергии связи поглощенного нейтрона и его кинетической энергии.

2. В возбужденном ядре нарушается хрупкий баланс между силами. Ядерные силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) вместе, действуют на малых расстояниях, в то время как силы электростатического (кулоновского) отталкивания между одноименно заряженными протонами действуют на больших расстояниях. Полученная дополнительная энергия заставляет ядро интенсивно колебаться и деформироваться, принимая вытянутую форму.

3. Когда деформация достигает критического значения, силы кулоновского отталкивания между разошедшимися частями ядра начинают преобладать над ядерными силами притяжения. В этот момент ядро разрывается на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления.

4. Процесс деления сопровождается высвобождением огромного количества энергии (около 200 МэВ на одно ядро) и испусканием двух-трех свободных нейтронов, которые могут, в свою очередь, вызвать деление других тяжелых ядер, что создает условия для цепной реакции.

Пример одной из возможных реакций деления урана-235 при захвате медленного нейтрона:

$ _{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow [_{92}^{236}U]^* \rightarrow _{56}^{141}Ba + _{36}^{92}Kr + 3 \cdot _{0}^{1}n $

Здесь $ [_{92}^{236}U]^* $ обозначает возбужденное ядро урана-236.

Стоит отметить, что для деления некоторых ядер (например, $ _{92}^{235}U $) достаточно медленных (тепловых) нейтронов, тогда как для других (например, $ _{92}^{238}U $) требуются быстрые нейтроны со значительно большей энергией.

Ответ: Основным условием для реакции деления тяжелых ядер является их переход в возбужденное нестабильное состояние, что чаще всего происходит в результате захвата ядром нейтрона. Полученная ядром энергия возбуждения должна быть достаточной для того, чтобы силы кулоновского отталкивания между протонами преодолели ядерные силы, что приводит к разрыву ядра на осколки.