Номер 2, страница 255 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. Каким образом осуществляется гашение ядерной реакции в реакторе?

2. Гашение (или остановка) ядерной реакции в реакторе осуществляется путем прекращения цепной реакции деления ядер. Цепная реакция поддерживается нейтронами, которые, образуясь при делении одного ядра, вызывают деление других ядер. Следовательно, для гашения реакции необходимо поглотить избыточные нейтроны и уменьшить их количество в активной зоне до уровня, при котором цепная реакция не может самоподдерживаться.

Основным способом управления и гашения реакции является использование системы управления и защиты (СУЗ), которая включает в себя управляющие (регулирующие) и аварийные стержни. Эти стержни изготовлены из материалов, которые очень эффективно поглощают нейтроны, не претерпевая при этом деления. Чаще всего для этого используют бор ($\text{B}$), кадмий ($\text{Cd}$), гафний ($\text{Hf}$) или их сплавы.

Процесс гашения происходит следующим образом:

1. Введение поглощающих стержней в активную зону. В рабочем состоянии реактора стержни частично или полностью выведены из активной зоны. Для снижения мощности или полной остановки реактора стержни вводятся (опускаются) в активную зону. Атомы материала стержней поглощают нейтроны, которые в противном случае могли бы вызвать новые акты деления ядер топлива (например, урана-235).

2. Снижение коэффициента размножения нейтронов. Эффективность цепной реакции описывается коэффициентом размножения нейтронов $\text{k}$ – отношением числа нейтронов в последующем поколении к числу нейтронов в предыдущем. Если $k=1$, реакция идет с постоянной скоростью (критическое состояние). Если $k>1$, скорость реакции нарастает (надкритическое состояние). Если $k<1$, реакция затухает (подкритическое состояние). Введение поглощающих стержней в активную зону приводит к резкому уменьшению коэффициента размножения ($k \ll 1$), в результате чего цепная реакция быстро прекращается.

3. Аварийное гашение. В случае нештатной ситуации срабатывает система аварийной защиты (АЗ), которая обеспечивает максимально быстрое введение всех поглощающих стержней в активную зону (часто они просто падают туда под действием силы тяжести). Это приводит к почти мгновенной остановке цепной реакции.

В некоторых типах реакторов (например, водо-водяных энергетических реакторах, ВВЭР) для медленного регулирования реактивности и для перевода реактора в подкритическое состояние также используется введение в теплоноситель первого контура (воду) раствора борной кислоты. Атомы бора эффективно поглощают нейтроны, и изменение концентрации кислоты в воде позволяет плавно управлять мощностью в объеме всей активной зоны.

Ответ: Гашение ядерной реакции в реакторе осуществляется путем введения в его активную зону управляющих стержней, изготовленных из материалов, хорошо поглощающих нейтроны (например, бора или кадмия). Поглощение нейтронов стержнями приводит к тому, что коэффициент размножения нейтронов становится меньше единицы ($k<1$), и цепная реакция деления прекращается. В некоторых реакторах для этой цели также используют добавление в теплоноситель веществ-поглотителей нейтронов, например, борной кислоты.