Номер 3, страница 84 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Самостоятельные работы. СР-63. Деление ядер урана. Цепная реакция. Вариант 2 - номер 3, страница 84.

Условие.

3. Как называют наименьшую массу урана, при которой возможно протекание цепной реакции? Чему она приблизительно равна?

Решение.

Решение
Цепная ядерная реакция — это процесс, при котором деление одного атомного ядра вызывает деление других ядер, которые, в свою очередь, вызывают деление следующих, и так далее. Чтобы этот процесс стал самоподдерживающимся, необходимо, чтобы количество нейтронов, вызывающих деление в следующем "поколении", было не меньше, чем в предыдущем. Это условие описывается коэффициентом размножения нейтронов $\text{k}$. Если $k \ge 1$, реакция будет самоподдерживающейся.

Не все нейтроны, рожденные в результате деления, участвуют в последующих делениях. Часть из них может быть поглощена примесями или ядрами, не вызывая деления, а другая часть может просто вылететь за пределы образца урана. Потеря нейтронов через поверхность особенно велика для малых масс вещества, так как у них отношение площади поверхности к объему больше. С увеличением массы и размера образца доля нейтронов, покидающих его, уменьшается, а доля участвующих в реакции — растет.

Следовательно, существует минимальная масса делящегося вещества, при которой цепная реакция становится возможной. Эту наименьшую массу называют критической массой.

Значение критической массы зависит от ряда факторов:

• Изотопа делящегося вещества (например, уран-235 или плутоний-239).
• Геометрической формы (минимальная критическая масса у сферы, так как у нее наименьшее отношение площади поверхности к объему).
• Наличия отражателя нейтронов (оболочки из материала, который отражает нейтроны обратно в активную зону, например, бериллия).
• Плотности и чистоты вещества.

Для чистого изотопа урана-235 ($^{235}U$) в виде шара без отражателя нейтронов критическая масса составляет приблизительно 50 кг.

Ответ: Наименьшую массу урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называют критической массой. Для шара из чистого урана-235 она приблизительно равна 50 кг.