Номер 5, 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 5, страница 74.

Условие.

5. Какие вещества используют в качестве замедлителей в атомных реакторах?

Решение.

В атомных реакторах, работающих на тепловых нейтронах, для поддержания цепной реакции деления ядер (например, урана-235) необходимо замедлять быстрые нейтроны, образующиеся в результате деления. Быстрые нейтроны имеют высокую кинетическую энергию (порядка нескольких МэВ) и низкую вероятность вызвать деление ядра $^{235}\text{U}$. Замедлители – это вещества, которые эффективно снижают энергию нейтронов до тепловых значений (доли эВ), при которых вероятность захвата нейтрона ядром урана-235 с последующим делением значительно возрастает. Процесс замедления происходит за счёт упругих столкновений нейтронов с ядрами атомов вещества-замедлителя.

Хороший замедлитель должен обладать набором определённых свойств: иметь лёгкие ядра атомов для максимальной передачи энергии при столкновении, иметь малое сечение поглощения нейтронов, чтобы не выводить их из реакции, и большое сечение рассеяния для эффективности процесса. Также важны химическая и радиационная стойкость, доступность и стоимость.

В зависимости от конструкции реактора и типа топлива, в качестве замедлителей используют различные вещества. Самым распространённым является обычная (лёгкая) вода ($H_2O$). Она доступна, дешева и хорошо замедляет нейтроны за счёт ядер водорода, одновременно служа теплоносителем. Её недостаток — заметное поглощение нейтронов, что требует использования обогащённого урана. Другим замедлителем является тяжёлая вода ($D_2O$). Она — один из лучших замедлителей, так как ядра дейтерия почти не поглощают нейтроны. Это позволяет использовать в реакторах природный уран. Главный минус — чрезвычайно высокая стоимость. Также широко применяется графит ($C$) — твёрдый и термостойкий материал с хорошими замедляющими свойствами. Он уступает воде по эффективности замедления, что увеличивает габариты реактора. Исторически графит использовался в первых реакторах и до сих пор применяется в некоторых типах, например, в РБМК. В редких случаях, в основном в исследовательских установках, применяют бериллий ($Be$) или его оксид, которые являются эффективными замедлителями, но их использование ограничено высокой токсичностью и стоимостью.

Ответ: В качестве замедлителей в атомных реакторах используют вещества, состоящие из лёгких элементов, которые эффективно замедляют нейтроны и слабо их поглощают. Наиболее распространёнными являются: обычная (лёгкая) вода ($H_2O$), тяжёлая вода ($D_2O$) и графит ($C$). Реже используют бериллий ($Be$) и его соединения.