Номер 4, страница 243 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 61. Ядерный реактор. Ядерная энергетика - номер 4, страница 243.

Условие.

4. Из каких веществ изготавливают управляющие стержни? Почему?

Решение.

Управляющие стержни для ядерных реакторов изготавливают из веществ, которые способны эффективно поглощать нейтроны, не претерпевая при этом дальнейшего деления. К таким веществам относятся, в первую очередь, бор (часто в виде карбида бора $B_4C$ или в составе специальных сталей) и кадмий. Также применяются гафний, гадолиний и различные сплавы, например, сплав серебра, индия и кадмия.

Причина выбора именно этих материалов заключается в их фундаментальном физическом свойстве — очень большом сечении захвата тепловых нейтронов. Цепная ядерная реакция в реакторе поддерживается нейтронами, которые освобождаются при делении тяжелых ядер топлива (например, урана-235). Для управления мощностью реактора необходимо контролировать количество нейтронов в его активной зоне. Вводя управляющие стержни в активную зону, мы вводим в нее "поглотители" нейтронов. Атомы бора, кадмия и других подобных элементов с высокой вероятностью захватывают нейтроны, выводя их из цепной реакции. Это приводит к уменьшению коэффициента размножения нейтронов и, как следствие, к снижению интенсивности реакции. Выводя стержни из активной зоны, мы уменьшаем поглощение нейтронов, что позволяет реакции ускориться. Таким образом, изменяя глубину погружения управляющих стержней, можно точно регулировать мощность реактора и осуществлять его безопасную остановку.

Ответ: Управляющие стержни изготавливают из веществ, которые очень хорошо поглощают нейтроны, таких как бор, кадмий, гафний. Это необходимо для управления цепной ядерной реакцией: при введении стержней в активную зону реактора они поглощают избыточные нейтроны, замедляя реакцию, а при их извлечении — позволяют реакции развиваться с большей скоростью.