Номер 2, страница 117 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

2. Что такое цепная реакция деления?

2. Что такое цепная реакция деления?

Цепная реакция деления — это самоподдерживающийся процесс, в котором реакция деления одного атомного ядра тяжелого элемента (например, урана или плутония) инициирует последующие реакции деления других ядер. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии.

Механизм цепной реакции можно описать следующими этапами:

1. Инициирование. Процесс начинается, когда свободный нейтрон попадает в ядро делящегося изотопа, например, урана-235 ($^{235}U$).

2. Деление ядра. Ядро поглощает нейтрон, переходит в возбужденное состояние (например, $^{236}U$) и практически мгновенно распадается на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления.

3. Выделение энергии и новых нейтронов. В результате деления высвобождается значительное количество энергии (около 200 МэВ на одно ядро) в виде кинетической энергии осколков и гамма-излучения. Самое важное для цепной реакции — при этом акте деления испускается от 2 до 3 новых нейтронов.

4. Продолжение цепи. Эти новые нейтроны, в свою очередь, могут быть захвачены другими ядрами урана-235, вызывая их деление. Каждый такой новый акт деления снова высвобождает энергию и новые нейтроны, которые продолжают цепь. Таким образом, реакция поддерживает сама себя.

Пример реакции деления ядра урана-235, захватившего один нейтрон: ${^{235}_{92}U} + {^{1}_{0}n} \rightarrow {^{141}_{56}Ba} + {^{92}_{36}Kr} + 3{^{1}_{0}n} + \text{энергия}$

Для описания развития цепной реакции используется коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ — отношение числа нейтронов, вызывающих деление ядер в данном поколении, к числу нейтронов, вызвавших деление в предыдущем поколении.

• Если $k < 1$, то число делений со временем уменьшается, и реакция затухает (подкритическое состояние).
• Если $k = 1$, то число делений постоянно, и реакция идет со стационарной скоростью (критическое состояние). Этот режим используется в ядерных реакторах для выработки энергии.
• Если $k > 1$, то число делений лавинообразно нарастает, что приводит к очень быстрому высвобождению энергии — ядерному взрыву (надкритическое состояние).

Возможность протекания цепной реакции зависит также от массы делящегося вещества. Минимальная масса, при которой возможна самоподдерживающаяся цепная реакция, называется критической массой. Если масса вещества меньше критической, большинство нейтронов вылетает за его пределы, не успев вызвать деление, и реакция прекращается.

Ответ: Цепная реакция деления — это ядерная реакция, в которой деление одного ядра, вызванное нейтроном, приводит к появлению новых нейтронов, которые, в свою очередь, вызывают деление других ядер. Этот процесс становится самоподдерживающимся, если каждый акт деления порождает в среднем не менее одного последующего деления, и сопровождается выделением большого количества энергии. Управляется этот процесс в ядерных реакторах и протекает неуправляемо в ядерном оружии.