Номер 1, страница 184, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 106. Деление и синтез ядер. Вопросы и задания - номер 1, страница 184.

Условие.

1. Какая ядерная реакция называется цепной? При каком условии цепной процесс деления ядер будет самоподдерживающимся?

Решение.

Какая ядерная реакция называется цепной?

Цепной ядерной реакцией называется процесс, в котором частицы, образующиеся в результате ядерной реакции (например, нейтроны), вызывают последующие аналогичные реакции. В контексте деления тяжёлых ядер (таких как уран-235, $ ^{235}_{92}U $) это самоподдерживающийся процесс, при котором деление одного ядра, инициированное нейтроном, приводит к испусканию новых нейтронов, которые, в свою очередь, вызывают деление других ядер. Каждое последующее деление высвобождает энергию и новые нейтроны, поддерживая и развивая реакцию по принципу цепи.

Ответ: Цепная ядерная реакция — это реакция, в которой продукты реакции (частицы) вызывают новые такие же реакции, что может приводить к лавинообразному развитию процесса.

При каком условии цепной процесс деления ядер будет самоподдерживающимся?

Цепной процесс деления ядер становится самоподдерживающимся, когда количество нейтронов, образующихся в реакциях деления, в среднем оказывается достаточным для того, чтобы компенсировать их потерю (утечку из активной зоны и поглощение без деления) и поддерживать реакцию на постоянном или возрастающем уровне. Это условие количественно выражается через коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$.

Коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ — это отношение числа нейтронов, вызывающих деление в данном поколении, к числу нейтронов, вызвавших деление в предыдущем поколении. Для самоподдерживающейся реакции необходимо, чтобы этот коэффициент был больше или равен единице: $k \ge 1$.

В зависимости от значения коэффициента $\text{k}$ различают три состояния:

1. Если $k < 1$, состояние называется подкритическим. Число делений со временем уменьшается, и реакция затухает.

2. Если $k = 1$, состояние называется критическим. Число делений в единицу времени постоянно, реакция протекает стационарно. Этот режим поддерживается в ядерных реакторах для выработки энергии.

3. Если $k > 1$, состояние называется надкритическим. Число делений лавинообразно растёт, что приводит к выделению огромного количества энергии за короткое время (ядерный взрыв).

Ответ: Цепной процесс деления ядер будет самоподдерживающимся при условии, что коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ (отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов предыдущего) будет не меньше единицы ($k \ge 1$).