Номер 2, 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 2 - номер 2, страница 85.

Условие.

2. В какой момент в ядерном реакторе начинается цепная реакция?

Решение.

Цепная реакция в ядерном реакторе начинается в тот момент, когда реактор достигает так называемого критического состояния. Это состояние характеризуется тем, что коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ становится равным единице.

Коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ — это отношение числа нейтронов в последующем "поколении" реакции к числу нейтронов в предыдущем "поколении". В зависимости от значения этого коэффициента, реактор может находиться в одном из трех состояний:

Подкоритическое состояние ($k < 1$): В этом режиме число нейтронов, вызывающих деление, со временем уменьшается. Каждое следующее поколение нейтронов меньше предыдущего. Цепная реакция не может поддерживать сама себя и затухает. В таком состоянии находится остановленный реактор.

Критическое состояние ($k = 1$): Число нейтронов в активной зоне остается постоянным от поколения к поколению. Реакция становится самоподдерживающейся. Мощность реактора при этом постоянна. Именно достижение этого состояния и является моментом начала управляемой цепной реакции.

Надкритическое состояние ($k > 1$): Число нейтронов от поколения к поколению растет, что ведет к экспоненциальному росту мощности реактора. Этот режим кратковременно используется для вывода реактора на требуемый уровень мощности, после чего его переводят обратно в критический режим ($k = 1$).

Таким образом, запуск цепной реакции в реакторе — это управляемый процесс перехода из подкритического состояния в критическое. Это достигается путем постепенного извлечения из активной зоны управляющих стержней, которые поглощают нейтроны. Когда поглощение нейтронов уменьшается до такой степени, что коэффициент размножения $\text{k}$ достигает единицы, начинается самоподдерживающаяся цепная реакция.

Ответ: Цепная реакция в ядерном реакторе начинается в момент, когда коэффициент размножения нейтронов $\text{k}$ становится равным единице, то есть когда реактор достигает критического состояния.