Номер 8, страница 335 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 57. Ядерные реакции. Деление и синтез ядер. Ядерная энергетика. Источники энергии Солнца и звёзд. Вопросы - номер 8, страница 335.

Условие.

8. Что такое замедлители и какова их роль?

Решение.

Что такое замедлители и какова их роль?

Замедлители нейтронов — это вещества, которые используются в ядерных реакторах для уменьшения кинетической энергии быстрых нейтронов до тепловых энергий. Быстрые нейтроны образуются в результате реакции ядерного деления. В качестве замедлителей, как правило, применяют вещества, состоящие из лёгких элементов, которые эффективно замедляют нейтроны, но слабо их поглощают.

Роль замедлителей является ключевой для поддержания управляемой цепной реакции деления в большинстве типов реакторов, особенно тех, что работают на природном или низкообогащённом уране. Механизм их действия следующий:

1. При делении тяжёлых ядер, например, урана-235 (${}_{92}^{235}U$), испускаются 2–3 нейтрона. Эти нейтроны обладают высокой кинетической энергией (в среднем около 2 МэВ) и называются быстрыми нейтронами.
2. Вероятность того, что такой быстрый нейтрон вызовет деление следующего ядра ${}_{92}^{235}U$, относительно невелика. Реакция деления урана-235 наиболее эффективно идёт под действием медленных (тепловых) нейтронов.
3. Задача замедлителя — снизить энергию быстрых нейтронов до теплового уровня (около 0,025 эВ). Это происходит в результате многократных упругих столкновений нейтронов с ядрами атомов замедлителя.
4. Согласно законам механики, передача энергии при упругом столкновении наиболее эффективна, когда массы сталкивающихся частиц близки. Поскольку масса нейтрона очень мала, для его замедления требуются вещества с лёгкими ядрами (например, водорода, дейтерия, углерода).
5. Замедлившись до тепловых энергий, нейтроны с гораздо большей вероятностью (в сотни раз выше, чем у быстрых нейтронов) захватываются ядрами ${}_{92}^{235}U$ и вызывают их деление. Это позволяет поддерживать непрерывную цепную реакцию.

Таким образом, замедлитель создаёт условия для эффективного протекания цепной реакции, делая возможной работу ядерного реактора.

Наиболее распространённые вещества-замедлители:

• Обычная (лёгкая) вода ($H_2O$)
• Тяжёлая вода ($D_2O$)
• Графит ($\text{C}$)
• Бериллий ($Be$)

Ответ: Замедлители — это вещества в ядерных реакторах (например, вода, графит), состоящие из лёгких элементов. Их роль заключается в том, чтобы замедлять быстрые нейтроны, образующиеся при делении ядер, до тепловых энергий. Это критически важно, поскольку тепловые нейтроны с гораздо большей вероятностью вызывают последующие деления ядер урана-235, что необходимо для поддержания управляемой цепной реакции.