Номер 1, страница 85 - 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-64. Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию. Вариант 1 - номер 1, страница 85.

Условие.

1. Что используют в качестве горючего в ядерном реакторе?

Решение.

1. В качестве горючего, или, точнее, ядерного топлива, в ядерных реакторах используют вещества, ядра которых способны к цепной реакции деления под действием нейтронов. Таким свойством обладают некоторые тяжелые изотопы.

Основным видом ядерного топлива является уран-235 ($^{235}_{92}\text{U}$). Это природный изотоп, однако его содержание в природном уране составляет всего около 0.7%. Основная часть (около 99.3%) приходится на уран-238 ($^{238}_{92}\text{U}$), который не способен самостоятельно поддерживать цепную реакцию деления в большинстве реакторов. Поэтому для большинства АЭС уран предварительно обогащают, увеличивая концентрацию $^{235}_{92}\text{U}$ до 3–5%.

Другим важным видом топлива является плутоний-239 ($^{239}_{94}\text{Pu}$). Этот изотоп практически не встречается в природе и является искусственным. Его получают непосредственно в реакторе из урана-238, который при поглощении нейтрона превращается в плутоний-239. Плутоний используется в реакторах на быстрых нейтронах, а также в виде смешанного оксидного топлива (МОКС-топливо).

Также в качестве топлива может использоваться уран-233 ($^{233}_{92}\text{U}$), который получают из тория-232 ($^{232}_{90}\text{Th}$). Этот топливный цикл считается перспективным, но пока не получил широкого распространения.

Физически топливо чаще всего представляет собой керамические таблетки из диоксида урана ($UO_2$). Эти таблетки помещают в герметичные циркониевые трубки, называемые тепловыделяющими элементами (твэлами). Из твэлов собирают тепловыделяющие сборки (ТВС), которые и загружают в активную зону реактора. В ходе цепной реакции деления ядер выделяется огромное количество тепловой энергии, которая используется для получения пара и выработки электроэнергии.

Ответ: В качестве горючего в ядерном реакторе используют делящиеся материалы, главным образом изотоп уран-235 ($^{235}\text{U}$), а также искусственно получаемые изотопы плутоний-239 ($^{239}\text{Pu}$) и уран-233 ($^{233}\text{U}$).