Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 34. Ланцюгова ядерна реакція. Ядерний реактор
Завдання 1
Обговорення вислів Фредеріка Содді
Обговорити цитату Фредеріка Содді з книги «Матерія та енергія» про те, що справжнє багатство світу — його енергія. Дати відповідь на питання: чи можна ХХ ст. назвати атомним? Чому?
Розв’язання
Проаналізуйте цитату Фредеріка Содді про те, що попередні епохи називалися від матеріалів (кам'яна, бронзова), але вогонь (енергія) був ключовим фактором їх існування.
Сформулюйте власну думку: чи згодні ви з тим, що енергія — це справжнє багатство світу? Наведіть приклади використання енергії в сучасному житті.
Відповідь на питання про ХХ століття: підтвердьте, що це «атомне» століття, оскільки саме відкриття ядерної фізики та створення атомних електростанцій та зброї визначили політичну, економічну та військову ситуацію того часу.
Відповідь:
Згоден із висловом Фредеріка Содді, оскільки енергія є необхідною умовою для будь-якої життєдіяльності та технічного прогресу. ХХ століття можна назвати атомним, оскільки відкриття ядерної енергії (розщеплення ядра) стало революційним подієм, що змінило світ: з'явилися атомні електростанції як джерела електроенергії та ядерна зброя.
Завдання 2
Чому в природному урані не відбувається ланцюгова реакція?
Пояснити три причини, чому в природному урані не виникає ланцюгова ядерна реакція, та що потрібно зробити для її здійснення.
Розв’язання
Розглянемо першу причину: більшість нейтронів, що вилітають під час поділу, вилітає зі зразка, не вдаряючи в інші ядра. Щоб це виправити, треба збільшити розмір зразка (критична маса) або використовувати спеціальний екран для відбивання нейтронів назад.
Розглянемо другу причину: природний уран складається переважно з ізотопу уран-238 (99,28%), який рідко ділиться при поглинанні повільного нейтрона. Для реакції потрібен ізотоп уран-235 (0,72%). Потрібно збагачувати уран, щоб підвищити концентрацію урану-235 до 3–5%.
Розглянемо третю причину: поділ ядра урану-235 найчастіше відбувається при поглинанні повільного нейтрона, а вивільнені нейтрони є швидкими. Щоб реакція трималася, треба сповільнювати (модерувати) ці нейтрони за допомогою графіту або важкої води, які не поглинають їх самі.
Відповідь:
Ланцюгова реакція в природному урані не відбувається через три причини: 1) нейтрони вилітають зі зразка (потрібно збільшити розмір зразка або використати екран); 2) природний уран містить мало ділячогося ізотопу уран-235 (потрібно збагачувати уран до 3–5%); 3) нейтрони вивільняються швидкими, а поділ відбувається від повільних (потрібен сповільнювач: графіт або важка вода).
