1. Какова отличительная особенность цепной реакции деления ядер урана?
Каждое деление ядра урана-235 сопровождается выделением нескольких (обычно 2–3) нейтронов. Эти нейтроны вызывают деление других ядер, и процесс повторяется. Так возникает цепная реакция. Особенность — возможность самоподдержания: если каждый акт деления порождает хотя бы один новый акт, реакция продолжается без внешнего вмешательства.
2. Что такое критическая масса урана? Чему она равна?
Критическая масса — это минимальное количество делящегося материала (например, урана-235), при котором становится возможна самоподдерживающаяся цепная реакция. Для чистого урана-235 в сферической форме в идеальных условиях она составляет около 50 кг. Точное значение зависит от формы, плотности и наличия замедлителей.
3. Каково назначение ядерного реактора? Из каких основных элементов он состоит?
Реактор нужен для управления цепной реакцией деления и получения тепла. Основные части: — топливо (обычно уран-235 или плутоний-239), — замедлитель (графит, тяжёлая вода) — замедляет нейтроны, — отражатель нейтронов, — теплоноситель (вода, газ, жидкий металл), — управляющие стержни (поглощают нейтроны, регулируют реакцию), — защитная оболочка.
4. Какая величина характеризует размножение нейтронов? Как будет протекать реакция деления при k >= 1; k < 1?
Показатель размножения нейтронов — коэффициент размножения k. Если k ≥ 1, реакция идёт: — при k = 1 — стационарная (реактор работает стабильно), — при k > 1 — реакция ускоряется (возможен взрыв). Если k < 1, реакция затухает — деления становится всё меньше.
5. Как происходит преобразование ядерной энергии в электрическую на атомных электростанциях?
Энергия деления ядер превращается в тепло. Это тепло нагревает воду, образуется пар. Пар крутит турбину, а она — электрогенератор. В итоге ядерная энергия становится электричеством.
6. Каковы достоинства и недостатки атомных электростанций?
Достоинства: — не требуют большого количества топлива, — не загрязняют воздух углекислым газом, — вырабатывают много энергии. Недостатки: — отходы радиоактивны и требуют хранения, — высокая стоимость и длительное строительство, — аварии могут иметь серьёзные последствия.
1. Как можно осуществить термоядерную реакцию?
Нужно создать условия, при которых ядра лёгких элементов (например, изотопов водорода) смогут сблизиться и слиться. Это возможно при очень высокой температуре (миллионы градусов), высоком давлении и времени удержания вещества. Используются установки типа токамаков или лазерные системы.
2. Почему реакции синтеза лёгких ядер могут протекать лишь при температурах порядка миллиона градусов?
Ядра положительно заряжены и отталкиваются. Чтобы преодолеть кулоновское отталкивание и сблизиться, им нужно сообщить очень большую кинетическую энергию. Это возможно только при огромных температурах, где частицы движутся с высокой скоростью.
3. Объясните принцип действия токамака.
Токамак — это установка для удержания и нагрева плазмы. Плазму (состоящую из лёгких ядер) замыкают в торообразной (кольцевой) камере с помощью мощного магнитного поля. Внутри создаются высокие температуры, и происходит термоядерная реакция. Магниты удерживают плазму, не давая ей коснуться стенок.