Номер 2, страница 307 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 64. Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию. Ответь на вопросы - номер 2, страница 307.

Условие.

2. В чём заключается управление ядерной реакцией?

Решение.

Решение 2.

В активной зоне ядерного реактора, где протекает управляемая цепная ядерная реакция, находятся несколько ключевых компонентов: ядерное топливо (чаще всего уран-235, $^{235}\text{U}$, или плутоний-239, $^{239}\text{Pu}$), в котором происходит деление ядер; замедлитель (например, вода или графит), который снижает скорость нейтронов для повышения эффективности реакции; теплоноситель (например, вода, жидкий натрий), который отводит выделяющееся тепло; и регулирующие стержни (из бора, кадмия), которые поглощают нейтроны для управления реакцией. Часто одна и та же субстанция, например, вода, служит и замедлителем, и теплоносителем. Также активную зону может окружать отражатель нейтронов для уменьшения их утечки.

Ответ: В активной зоне реактора находятся ядерное топливо, замедлитель нейтронов, теплоноситель для отвода тепла и регулирующие стержни для управления реакцией.

2. Управление ядерной реакцией заключается в контроле её скорости, что достигается за счет поддержания точного баланса нейтронов. Основным параметром является коэффициент размножения нейтронов $k$ — отношение числа нейтронов в данном поколении реакции к числу нейтронов в предыдущем. Если $k=1$ (критическое состояние), реакция самоподдерживается с постоянной мощностью. Если $k>1$ (надкритическое состояние), мощность растет, что необходимо для запуска реактора. Если $k<1$ (подкритическое состояние), реакция затухает, и мощность падает. Таким образом, управление реактором — это целенаправленное изменение коэффициента $k$ для достижения нужного режима работы. Это делается в основном путем введения или выведения из активной зоны специальных стержней, поглощающих нейтроны.

Ответ: Управление ядерной реакцией — это контроль за скоростью протекания цепной реакции деления путем изменения коэффициента размножения нейтронов $k$, чтобы поддерживать его равным единице для стабильной работы или изменять для изменения мощности реактора.

3. Регулирующие стержни являются главным органом управления ядерным реактором. Они сделаны из материалов, которые очень хорошо поглощают тепловые нейтроны (например, бор, кадмий, гафний). Перемещая стержни внутри активной зоны, можно изменять количество нейтронов, участвующих в цепной реакции. Их используют для запуска реактора (постепенно выводя их из зоны), для поддержания стабильной мощности (удерживая их в положении, где $k=1$), для изменения уровня мощности и для быстрой остановки реактора. В случае аварии или для плановой остановки стержни полностью вводятся в активную зону, они поглощают так много нейтронов, что цепная реакция прекращается ( $k$ становится значительно меньше 1).

Ответ: Регулирующие стержни нужны для запуска, остановки и регулирования мощности ядерного реактора путем поглощения нейтронов и, соответственно, изменения скорости цепной реакции.