Фізика 9 клас Збірник задач - 2017

ФІЗИКА АТОМА ТА АТОМНОГО ЯДРА

17. Ядерні реакції. Ядерна енергетика

В кожнім атомі незримо

Пломеніє Хіросима...

Є. В. Балашов

Приклад розв'язання задачі

Обчисліть, яка енергія виділяється під час поділу ядер, що містяться в 1 кг урану. Визначте масу вугілля, яке треба спалити, щоб виділилася така сама енергія. У розрахунках візьміть питому теплоту згоряння вугілля 30 МДж/кг, а масу атома Урану — 4 ∙ 10^-25 кг.

Розв'язання. З умови випливає, що в кожному кілограмі урану міститься атомів. Під час поділу одного ядра Урану виділяється енергія 200 МеВ. Тому під час поділу 1 кг урану виділяється енергія

Використовуючи формулу Q = qm, можна обчислити масу вугілля, яку потрібно спалити, щоб виділилася така сама енергія, як і під час поділу ядер Урану:

Це дорівнює масі залізничного ешелону, навантаженого вугіллям.

Усна розминка

17.1. Які відмінності ядерних реакцій від хімічних?

17.2. Які перетворення відбуваються під час ядерних реакцій?

17.3. Які закони збереження виконуються під час ядерних реакцій?

17.4. Який процес називають поділом ядер?

17.5. Які реакції називають термоядерними? Поясніть цю назву.

17.6. Чим відрізняються термоядерні реакції від інших ядерних реакцій?

17.7. Чим відрізняється поділ важких ядер від їхнього а-розпаду?

17.8. Що таке ланцюгова ядерна реакція? Чим вона відрізняється від звичайної ядерної реакції?

17.9. За яких умов можлива ланцюгова ядерна реакція?

17.10. Які реакції відбуваються у ядерному реакторі?

17.11. Завдяки чому можливе керування ядерною реакцією?

17.12. Що таке ядерний реактор?

17.13. Назвіть основні частини ядерного реактора.

17.14. Які ядерні реакції є основним джерелом енергії зірок?

Перший рівень

17.15. Чи є спонтанний поділ ядра ядерною реакцією?

17.16. Що розуміють під виділенням енергії в ядерній реакції?

17.17. Чому в реакціях поділу відбувається виділення енергії?

17.18. Чому в реакціях синтезу відбувається виділення енергії?

17.19. Чому нейтрони проникають у ядра атомів легше, ніж протони?

17.20. Що відбувається в разі проникнення нейтрона у ядро Урану?

17.21. Чому під час поділу ядер Урану виділяється енергія?

17.22. Яка головна властивість керованої ядерної реакції?

17.23. Напишіть відсутні позначення в таких ядерних реакціях:

17.24. Напишіть відсутні позначення в таких ядерних реакціях:

17.25. Напишіть відсутні позначення в таких ядерних реакціях:

17.26. Що являє собою керований термоядерний синтез?

17.27. Які перетворення енергії відбуваються в ядерному реакторі?

17.28. Чи може людство обійтися без ядерної енергетики?

Другий рівень

17.29. За рахунок чого може збільшуватися сумарна кінетична енергія частинок і ядер під час ядерної реакції?

17.30. Чому виділення енергії в ядерних реакціях може

в мільйони разів перевищувати виділення енергії в хімічних реакціях?

17.31. Як відбувається реакція поділу ядер урану: з виділенням енергії в навколишнє середовище чи з поглинанням енергії?

17.32. Для чого потрібні в ядерних реакціях прискорювачі?

17.33. Закінчіть запис ядерних реакцій:

17.34. Закінчіть запис ядерних реакцій:

17.35. Визначте, ядра яких атомів (позначені через X) беруть участь у реакціях або є їхнім продуктом:

17.36. Накресліть схему ланцюгової ядерної реакції. Кількість яких частинок збільшується під час цієї реакції?

17.37. Що відбувається внаслідок лавиноподібного збільшення кількості ядер, які діляться?

17.38. Чому ланцюгова ядерна реакція можлива лише за умови достатньо великої маси речовини, яка ділиться?

17.39. У якій з наведених нижче реакцій існує термоядерний синтез? Поясніть, чому.

17.40. 0 Перелічіть переваги та недоліки використання ядерного пального.

Третій рівень

17.41. У чому полягає відмінність ядерних реакцій синтезу від радіоактивного розпаду?

17.42. Відбувся спонтанний розпад ядра. Виділилася чи поглинулась енергія під час цього розпаду? Відповідь обґрунтуйте.

17.43. У центрі Сонця відбуваються термоядерні реакції. Учні підрахували: щосекунди на Сонці приблизно 600 млн тонн гідрогену перетворюється на гелій. Чому на Землі гідроген на гелій не перетворюється?

17.44. Унаслідок бомбардування ядер Нітрогену можуть утворюватися ядра атомів інших елементів. Визначте, бомбардування якими частинками спричинило такі ядерні реакції:

17.45. Під час бомбардування ядер ізотопу Бору-10 нейтронами з ядра, що утворилося, вилітає а-частинка. Напишіть рівняння ядерної реакції.

17.46. Яка ядерна реакція відбувається внаслідок опромінення α-частинками ядер ізотопу Берилію-9, якщо одним із продуктів реакції є нейтрон?

17.47. Ядро Урану ₉₂²³⁵U поглинає один нейтрон і ділиться на два осколки й чотири нейтрони. Один із осколків — ядро ₅₅¹³⁷Са. Ядром якого ізотопу є другий осколок?

17.48. Один-єдиний нейтрон може викликати в шматку урану ланцюгову реакцію з виділенням величезної кількості енергії. Звідки може з’явитися цей нейтрон?

17.49. Напишіть ланцюжок ядерних перетворень ядра Урану ₉₂²³⁸U, що захопив нейтрон, на Плутоній ₉₄²³⁹Рu, з огляду на те що всі новоутворені ядра є β-радіоактивними, тобто зазнають радіоактивного розпаду із випусканням електрона.

17.50. Під час вибуху атомної бомби (серпень 1945 року) утворилося чимало різних радіоактивних елементів. Які з них становили небезпеку тільки в перші години після вибуху, а які можуть загрожувати життю людей і нині?