Номер 7, страница 276 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

7. Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической; больше критической? Почему?

6. Что называют критической массой урана?

Критическая масса урана — это наименьшая масса делящегося вещества (например, изотопа урана-235), при которой возможно протекание самоподдерживающейся цепной ядерной реакции.

Для поддержания цепной реакции необходимо, чтобы коэффициент размножения нейтронов $k$ был не меньше единицы. Этот коэффициент определяется как отношение числа нейтронов последующего поколения, вызывающих деление, к числу нейтронов предыдущего поколения.

В массе урана, меньшей критической, большинство нейтронов, образующихся при делении, вылетает за пределы образца, не успев вызвать новые деления. В этом случае $k < 1$, и цепная реакция быстро затухает.

Критическая масса — это такая масса, при которой число нейтронов, рождающихся в ходе реакции, в среднем равно числу нейтронов, теряемых (покидающих образец или поглощаемых без деления). Это состояние соответствует коэффициенту размножения $k = 1$, при котором реакция становится стационарной и самоподдерживающейся.

Ответ: Критической массой урана называют минимальную массу, при которой в веществе может протекать самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.

7. Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической; больше критической? Почему?

Масса урана меньше критической. В этом случае самоподдерживающаяся цепная реакция невозможна.

Почему? При массе меньше критической (докритическое состояние) число нейтронов, покидающих вещество или поглощаемых без деления, превышает число нейтронов, рождающихся в новых актах деления. Коэффициент размножения нейтронов $k < 1$. Каждое последующее "поколение" делений будет слабее предыдущего, и любая начавшаяся реакция быстро затухнет.

Масса урана больше критической. В этом случае цепная реакция возможна и будет лавинообразно нарастать.

Почему? При массе больше критической (сверхкритическое состояние) число нейтронов, вызывающих новые деления, превосходит число нейтронов, теряемых. Коэффициент размножения нейтронов $k > 1$. Количество делений ядер в единицу времени экспоненциально растет, что приводит к мощному выделению энергии.

Ответ: Если масса урана меньше критической, цепная реакция невозможна из-за больших потерь нейтронов ($k<1$). Если масса больше критической, реакция возможна и будет нарастать, так как рождение нейтронов преобладает над их потерями ($k>1$).