Номер 3, 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 3, страница 85.

Условие.

3. Что служит замедлителем нейтронов и теплоносителем в ядерном реакторе?

Решение.

В ядерном реакторе для поддержания управляемой цепной реакции и отвода энергии выполняются две важнейшие функции: замедление нейтронов и перенос тепла. Часто эти две задачи решает одно и то же вещество.

Замедлитель нейтронов – это вещество, предназначенное для уменьшения скорости (кинетической энергии) быстрых нейтронов, испускаемых при делении тяжёлых ядер, например, урана. Это необходимо, так как цепная реакция деления урана-235 наиболее эффективно поддерживается медленными (тепловыми) нейтронами. Замедление происходит в результате упругих столкновений нейтронов с ядрами вещества-замедлителя. Наиболее эффективно замедление происходит на ядрах, масса которых близка к массе нейтрона.

Теплоноситель – это жидкая или газообразная среда, которая прокачивается через активную зону реактора для отвода тепла, выделяющегося в результате реакции деления. Это тепло затем используется для производства пара, который вращает турбины электрогенератора.

В большинстве современных ядерных реакторов в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя одновременно используется вода.

1. Обычная (лёгкая) вода ($H_2O$). Является самым распространённым замедлителем и теплоносителем. Ядра водорода (протоны) в её составе имеют массу, почти равную массе нейтрона, что обеспечивает очень эффективное замедление. Кроме того, вода обладает высокой теплоёмкостью, что делает её хорошим теплоносителем. На лёгкой воде работают водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР, PWR) и кипящие водо-водяные реакторы (BWR).

2. Тяжёлая вода ($D_2O$). В молекуле тяжёлой воды атомы водорода заменены на его тяжёлый изотоп — дейтерий. Она также является отличным замедлителем и теплоносителем. Основное её преимущество заключается в том, что дейтерий значительно реже, чем протий, поглощает нейтроны. Это позволяет использовать в реакторах необогащённый природный уран, что удешевляет топливный цикл. Применяется, например, в канадских реакторах CANDU.

В некоторых конструкциях реакторов функции замедлителя и теплоносителя могут быть разделены. Например, в реакторах РБМК или газо-графитовых реакторах в качестве замедлителя используется графит, а в качестве теплоносителя — вода или газ (углекислый газ, гелий).

Ответ: Замедлителем нейтронов и теплоносителем в ядерном реакторе чаще всего служит обычная (лёгкая) вода ($H_2O$) или тяжёлая вода ($D_2O$).