Номер 4, страница 244 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. Какая величина характеризует развитие цепной реакции?

Решение

Развитие цепной реакции, в частности цепной реакции деления тяжелых ядер (например, урана или плутония), характеризуется физической величиной, называемой коэффициентом размножения нейтронов. Этот коэффициент является безразмерной величиной и обычно обозначается буквой $\text{k}$.

Коэффициент размножения нейтронов определяется как отношение числа нейтронов в одном из поколений цепной реакции к числу нейтронов в предыдущем поколении.
Формула для коэффициента размножения нейтронов:
$k = \frac{N_i}{N_{i-1}}$
где $N_i$ – число нейтронов в текущем поколении $\text{i}$, а $N_{i-1}$ – число нейтронов в предыдущем поколении $(i-1)$.

В зависимости от значения коэффициента $\text{k}$ различают три состояния системы (реактора или ядерного заряда):

1. Если $k < 1$, то число нейтронов, вызывающих деление, от поколения к поколению убывает. Цепная реакция не может поддерживаться и затухает. Такое состояние вещества называется подкритическим.

2. Если $k = 1$, то число нейтронов поддерживается на постоянном уровне. Цепная реакция протекает со стационарной скоростью, и выделение энергии постоянно во времени. Такое состояние называется критическим. В этом режиме работают ядерные реакторы на атомных электростанциях.

3. Если $k > 1$, то число нейтронов лавинообразно нарастает с каждым поколением. Реакция развивается экспоненциально, приводя к очень быстрому выделению огромного количества энергии, то есть к ядерному взрыву. Такое состояние называется надкритическим. В ядерных реакторах это состояние создается на короткое время для увеличения мощности, после чего систему возвращают в критическое состояние.

Таким образом, коэффициент размножения нейтронов является ключевой величиной, которая полностью характеризует динамику и возможность протекания цепной ядерной реакции.

Ответ: Величина, характеризующая развитие цепной реакции, — это коэффициент размножения нейтронов ($\text{k}$).