Завдання 2 (с. 261)
Чому природний уран не вибухає?Пояснити, чому в природному урані не відбувається ланцюгова ядерна реакція, і що необхідно зробити для її запуску. Врахувати три причини: виліт нейтронів із зразка, склад природного урану та швидкість нейтронів.
Розв’язання
Перша причина — втрата нейтронів: більшість вторинних нейтронів вилітає зі зразка, не зіштовхуючись з ядрами. Для виправлення потрібно збільшити розмір уранового зразка або використати спеціальний екран для відбивання нейтронів назад.
Друга причина — низька концентрація діючого ізотопу: 99,28 % природного урану становить U-238, який рідко ділиться, тоді як лише 0,72 % — це U-235. Потрібно збагачувати уран, підвищуючи концентрацію U-235 до 3–5 %.
Третя причина — швидкість нейтронів: ядра U-235 найчастіше діляться на повільних нейтронах, але виділені при поділі нейтрони летять дуже швидко. Необхідно сповільнювати їх за допомогою графіту або важкої води, які не поглинають нейтрони.
Ланцюгова реакція не відбувається в природному урані через три причини: нейтрони вилітають із зразка, основна маса — це U-238 (який не ділиться), а нейтрони надто швидкі. Щоб запустити реакцію, треба: 1) збільшити розмір зразка або відбивати нейтрони екраном; 2) збагачувати уран до концентрації U-235 рівно 3–5 %; 3) сповільнювати нейтрони за допомогою графіту або важкої води.