Номер 4, страница 90 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Контрольная работа № 4. Вариант 3 - номер 4, страница 90.

Условие.

4. Какие преобразования энергии происходят в ядерном реакторе?

Решение.

Решение

В ядерном реакторе, который является ключевым элементом атомной электростанции (АЭС), происходит последовательная цепь преобразований энергии.

Основной процесс, протекающий непосредственно внутри ядерного реактора, — это преобразование ядерной энергии в тепловую. Это происходит в результате управляемой цепной реакции деления тяжелых атомных ядер, например, урана-235 ($^{235}_{92}U$). При расщеплении одного ядра высвобождается огромное количество энергии, которое определяется дефектом масс согласно знаменитой формуле Эйнштейна $E=\Delta mc^2$. Эта энергия выделяется в виде кинетической энергии разлетающихся осколков деления и нейтронов. Эти быстрые частицы сталкиваются с атомами топлива и теплоносителя (вещества, отводящего тепло из активной зоны, например, воды), замедляются и передают им свою энергию. В результате внутренняя энергия теплоносителя значительно увеличивается, то есть он сильно нагревается.

Далее, уже за пределами реактора, но в рамках единого технологического цикла АЭС, происходят следующие преобразования:

1. Тепловая энергия горячего теплоносителя используется для получения водяного пара в парогенераторе. Энергия пара — это по сути та же тепловая (внутренняя) энергия.

2. Тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию. Струи пара под высоким давлением направляются на лопатки турбины и приводят ее в быстрое вращение. Таким образом, внутренняя энергия пара переходит в кинетическую энергию вращающейся турбины.

3. Механическая энергия преобразуется в электрическую. Турбина соединена валом с ротором электрогенератора. Вращение ротора в магнитном поле генератора приводит к возникновению электрического тока на основе явления электромагнитной индукции.

Ответ: В самом ядерном реакторе происходит преобразование ядерной энергии в тепловую. Если рассматривать весь цикл работы атомной электростанции, то полная цепь преобразований энергии выглядит следующим образом: ядерная энергия → тепловая энергия → механическая энергия → электрическая энергия.