Номер 9, страница 52 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-10. Строение атома и атомного ядра. Вариант 2 - номер 9, страница 52.

Условие.

9. Что используется в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах?

А. Бериллий.

Б. Тяжёлая вода и графит.

В. Уран.

Решение.

Решение

В ядерных реакторах для поддержания управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер (например, урана-235) необходимо замедлять нейтроны. Нейтроны, которые образуются в результате деления, имеют высокую энергию и называются быстрыми. Эффективность деления ядер $^{235}U$ значительно выше для медленных (тепловых) нейтронов. Процесс замедления быстрых нейтронов до тепловых энергий называется термализацией, а вещество, в котором это происходит, — замедлителем.

Основные требования к веществу-замедлителю: 1) оно должно состоять из атомов с лёгкими ядрами, чтобы при упругих столкновениях нейтрон терял значительную часть своей энергии; 2) оно должно иметь малое сечение поглощения (захвата) нейтронов, чтобы сохранять их количество в активной зоне для поддержания цепной реакции.

Рассмотрим предложенные варианты.

А. Бериллий.
Бериллий ($\text{Be}$) — лёгкий элемент, который является хорошим замедлителем нейтронов. Он эффективно снижает их энергию и слабо их поглощает. Однако из-за высокой стоимости и токсичности его применение в качестве основного замедлителя в промышленных энергетических реакторах ограничено.

Б. Тяжёлая вода и графит.
Тяжёлая вода ($D_2O$) — это вода, в которой атомы обычного водорода (протия) заменены его тяжёлым изотопом, дейтерием ($\text{D}$). Тяжёлая вода является одним из самых эффективных замедлителей, так как дейтерий очень слабо поглощает нейтроны, при этом эффективно снижая их энергию.
Графит (чистый углерод, $\text{C}$) — также широко используемый замедлитель. Ядра углерода достаточно лёгкие для эффективного замедления и имеют низкое сечение захвата нейтронов. Графит использовался в первых ядерных реакторах и до сих пор применяется во многих их типах.
Таким образом, оба этих вещества являются классическими и широко распространёнными замедлителями.

В. Уран.
Уран ($\text{U}$) — это основное ядерное топливо, а не замедлитель. Его ядра ($^{235}U$ или $^{238}U$) очень тяжелые по сравнению с нейтроном, поэтому при столкновении нейтрон теряет незначительную часть своей энергии. Более того, ядра урана предназначены для захвата нейтронов с последующим делением (цепная реакция), а не для их замедления.

Исходя из анализа, наиболее полным и правильным ответом является вариант Б, так как и тяжёлая вода, и графит являются основными типами замедлителей, используемых в ядерных реакторах.

Ответ: Б. Тяжёлая вода и графит.