Номер 4, страница 74, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 58. Ядерные реакции. Деление и синтез ядер. Ядерная энергетика. Источники энергии Солнца и звёзд - номер 4, страница 74.

Условие.

4. Для чего в атомных реакторах используют регулирующие стержни и замедлители?

Решение.

В атомных реакторах регулирующие стержни и замедлители выполняют две разные, но взаимосвязанные ключевые функции для поддержания управляемой цепной ядерной реакции.

Регулирующие стержни

Регулирующие (или управляющие) стержни служат для контроля скорости цепной реакции деления. Они изготавливаются из материалов, которые активно поглощают нейтроны, не претерпевая при этом деления (например, бор, кадмий, гафний). Принцип их работы заключается в следующем:

• Когда стержни вводятся в активную зону реактора, они поглощают избыточные нейтроны. Это уменьшает количество нейтронов, способных вызвать новые деления ядер, что приводит к замедлению цепной реакции и снижению мощности реактора.
• Когда стержни выводятся из активной зоны, поглощается меньше нейтронов, и цепная реакция ускоряется, а мощность реактора растет.

Таким образом, изменяя глубину погружения стержней, можно точно регулировать мощность реактора. В случае аварийной ситуации стержни экстренно вводятся в активную зону на полную глубину, чтобы поглотить максимальное количество нейтронов и практически мгновенно остановить цепную реакцию.

Ответ: Регулирующие стержни используются для управления скоростью цепной ядерной реакции путем поглощения нейтронов, что позволяет изменять мощность реактора или полностью его останавливать.

Замедлители

Замедлители необходимы в реакторах на тепловых нейтронах для повышения эффективности цепной реакции. Нейтроны, рождающиеся в процессе деления ядер (например, урана-235), обладают очень высокой энергией и скоростью (это так называемые «быстрые» нейтроны). Однако вероятность того, что такой быстрый нейтрон вызовет деление другого ядра урана-235, довольно мала. Цепная реакция гораздо эффективнее поддерживается «медленными» (тепловыми) нейтронами.

Задача замедлителя — снизить энергию быстрых нейтронов до теплового уровня. В качестве замедлителя используются вещества, состоящие из легких атомов, с которыми нейтроны упруго сталкиваются, теряя при каждом столкновении часть своей кинетической энергии. При этом замедлитель не должен активно поглощать нейтроны. Типичными замедлителями являются:

• Обычная (легкая) вода
• Тяжелая вода
• Графит

Замедленные до тепловых скоростей нейтроны с гораздо большей вероятностью вызывают деление ядер урана, что позволяет поддерживать стабильную самоподдерживающуюся цепную реакцию.

Ответ: Замедлители используются для уменьшения скорости (кинетической энергии) быстрых нейтронов, образующихся при делении ядер, поскольку медленные нейтроны значительно эффективнее вызывают последующие деления ядер топлива, что необходимо для поддержания цепной реакции.