Фізика. Профільний рівень. 11 клас. Гельфгат

§ 27. Ядерні реакції. Ядерний реактор

1. Ядерні реакції

Ви вже знаєте, що радіоактивні ядра зазнають спонтанного розпаду. Проте навіть стабільні ядра можуть брати участь у ядерних реакціях. Так називають зміну ядра внаслідок його взаємодії з елементарною частинкою або іншим ядром або внаслідок внутрішніх процесів.

Ви вже знайомі з ядерними реакціями з курсу фізики 9 класу. У всіх таких реакціях виконується закон збереження електричного заряду (тобто зберігається сума нижніх індексів біля позначень ядер і частинок). Зберігається також загальна кількість нуклонів (тобто сума відповідних верхніх індексів). У ядерних реакціях виконуються й інші закони збереження (зокрема, закони збереження енергії та імпульсу).

Для здійснення ядерної реакції ядра (або ядро та частинка) мають зблизитися на відстань близько 10^-15 м (порядку розміру нуклона), щоб між ними почали діяти ядерні сили. Але для такого зближення позитивно заряджені ядра або частинки мають подолати сильне кулонівське відштовхування. Це можливо тільки за великої кінетичної енергії частинок. Якщо в перших дослідах вистачало тієї кінетичної енергії, яку отримували α-частинки під час ос-розпаду (до 9 МеВ), то згодом виникла потреба застосувати ядра та частинки з набагато більшою енергією (фактично цю енергію вдалося збільшити в мільйони разів). Таку енергію надають частинкам і ядрам прискорювачі елементарних частинок і йонів.

Під час ядерних реакцій може відбуватися «перегрупування» нуклонів. Згідно з однією з моделей цей процес відбувається у два етапи (рис. 27.1): спочатку — поглинання частинки або «об’єднання» ядер з утворенням «великого» збудженого ядра. Таке ядро може існувати приблизно 10^-12 с. Середньої енергії нуклонів не вистачає, щоб подолати притягання, зумовлене ядерними силами. Але в ядрі весь час відбувається перерозподіл енергії між нуклонами. У якийсь момент певний нуклон або група нуклонів (наприклад, α-частинка) набуває потрібної енергії та «звільняється» з ядра.

Рис. 27.1. Модель ядерної реакції

Ядерні реакції можуть відбуватися як з поглинанням, так і з виділенням енергії. Тип реакції легко визначити за масами ядер або частинок, які вступають до реакції та є її продуктами: якщо сумарна маса ядер і частинок зменшується після реакції на Δm, то енергія спокою зменшується на ΔW = Δm • с². Відповідно до закону збереження енергії саме така енергія має виділитися внаслідок ядерної реакції (це може бути кінетична енергія утворених ядер і частинок або енергія γ-квантів). У такому випадку кажуть про енергетичний вихід ΔW ядерної реакції. Якщо ж сумарна маса ядер і частинок збільшується після реакції, це свідчить про поглинання відповідної енергії (або, що те ж саме, про від’ємний енергетичний вихід реакції).

Енергетичний вихід реакції можна визначити й за енергією зв’язку вихідних ядер і продуктів реакції: адже якщо внаслідок реакції сумарна енергія спокою ядер збільшується, то сумарна енергія зв’язку на стільки ж зменшується.

• Отже, реакція відбувається з виділенням енергії, якщо сумарна енергія зв’язку ядер збільшується.

Енергетичний вихід ядерних реакцій в мільйони разів перевищує виділення енергії внаслідок хімічних реакцій (наприклад, горіння) за участі такої самої кількості атомів.

2. Ланцюгова реакція поділу. Реакції синтезу

Ви вже знаєте, яким важливим для фізики та для ходу світової історії стало відкриття 1939 року реакції поділу: збуджене після поглинання нейтрона ядро урану зазнає поділу на дві близькі за масою «половинки», випромінюючи при цьому 2-3 нейтрони (рис. 27.2). Трохи пізніше виявили, що поділ ядра урану може відбуватися і спонтанно, проте ймовірність такої події дуже мала.

Рис. 27.2. Поділ ядра урану після поглинання нейтрона

Унаслідок цієї реакції виділяється велика енергія — близько 200 МеВ. Це переважно кінетична енергія «уламків» ядра урану (після поділу вони розташовані близько один до одного та зазнають сильного кулонівського відштовхування).

Існують «снаряди», яким значно легше наблизитися до ядра та проникнути в нього, ніж протонам або α-частинкам. Це нейтрони, яким через відсутність електричного заряду не треба долати кулонівського відштовхування ядра. Отже, їх не треба прискорювати (правда, їх і не можна прискорити з тієї самої причини). Італійський фізик Е. Фермі встановив, що повільні нейтрони в багатьох випадках виявляються навіть більш ефективними «снарядами», ніж швидкі. Оскільки нейтрони зазвичай вилітають під час ядерних реакцій з великою швидкістю, їх доцільно сповільнювати. Сповільнення відбувається, наприклад, унаслідок пружних зіткнень нейтронів з ядрами легких елементів.

Застосування нейтронів для «бомбардування» атомних ядер дозволило спостерігати багато нових ядерних реакцій.

Якщо ті 2-3 нейтрони, що вилетіли внаслідок поділу, влучать в інші ядра урану, то кожний із них вивільнить ще 2-3 нейтрони. Відбуватиметься нібито «розмноження» нейтронів (рис. 27.3): з одного нейтрона в першому «поколінні» отримуємо 2-3 у другому, 4-9 у третьому... Збільшення кількості нейтронів відбуватиметься лавиноподібно з виділенням величезної енергії (поділ ядер в 1 г урану дає таку саму енергію, як згоряння кількох тонн бензину або вугілля).

• Процес поділу ядер під дією нейтронів, під час якого вилітають нейтрони та спричиняють поділ нових ядер, називають ланцюговою реакцією поділу.

Для початку ланцюгової реакції поділу досить навіть одного нейтрона, який може вилетіти, наприклад, під час спонтанного поділу ядра урану. Проте здійснити ланцюгову реакцію зовсім не просто. Річ у тім, що навіть хімічно чистий природний уран містить 99,3 % урану-238 і тільки 0,7 % урану-235. Ядра урану-235 діляться будь-якими нейтронами (найкраще — повільними), але таких ядер надто мало. Ядра ж урану-238 діляться тільки під дією швидких нейтронів, але й тоді ймовірність поділу мала: більшість ядер просто захоплюють нейтрони, перетворюючись на ядра урану-239. Таким чином, у природному урані, який є сумішшю двох нуклідів, ланцюгова реакція поділу неможлива.

Щоб реакція стала можливою, можна здійснити розділення нуклідів (отримати практично чистий уран-235) або хоча б збагачення природного урану нуклідом ²³⁵₉₂U (досить збільшити частку урану-235 до 5 %). Однак хімічні властивості урану-235 і урану-238 однакові, а маси відрізняються дуже мало. Тому розділення ізотопів урану є дуже складною проблемою; воно ґрунтується на незначній різниці в швидкості дифузії (чим більша маса атомів, тим повільніше йдуть ці процеси) або на застосуванні спеціальних центрифуг.

Рис. 27.3. Ланцюгова реакція поділу урану

Застосовують також сповільнення нейтронів, завдяки чому вони з більшою ймовірністю викликають поділ ядер урану-235 і з меншою — захоплюються ядрами урану-238. Для цього застосовують спеціальну речовину (сповільнювач), ядра атомів якої практично не поглинають нейтронів та «відбирають» у них значну частку кінетичної енергії. Згідно із законами механіки найбільш ефективне сповільнення відбувалося б на частинках, маса яких збігається з масою нейтронів (у цьому випадку навіть одного лобового пружного зіткнення було б досить, щоб відбулася повна передача енергії). Такі частинки є, це протони, тобто ядра атомів водню. Проте під час зіткнення нейтрона з протоном існує занадто велика ймовірність захоплення нейтрона з утворенням ядра дейтерію. Тому кращим сповільнювачем є важка вода (сповільнення відбувається при зіткненнях нейтронів з ядрами дейтерію).

Навколо фізики

Історія відкриття ланцюгової ядерної реакції цікава та драматична. Свого часу німецька дослідниця Іда Ноддак висунула сміливу гіпотезу про можливість розділення ядра урану на кілька великих уламків, що не є сусідами урану в періодичній системі елементів. Проте навіть сам Е. Фермі оцінив це припущення як абсурдне. Згодом (1938 року) Ірен Жоліо-Кюрі разом з П. Савичем помітила, що після опромінення нейтронами в урані з’явився лантан-139, досить далекий від урану за кількістю нуклонів. Цей результат було підтверджено німецькими вченими О. Ганом і Ф. Штрассманом. Ліза Мейтнер, яка на той час уже емігрувала з гітлерівської Німеччини до Швеції, та О. Фріш пояснили отримані результати поділом ядра урану на два уламки, що набувають унаслідок кулонівського відштовхування енергію близько 200 МеВ. Ф. Жоліо-Кюрі повідомив про виліт нейтронів під час поділу ядра урану. Отже, на порядок денний ставало питання про можливість ланцюгової реакції та про створення зброї фантастичної сили. І це — 1939 року, коли Друга світова війна стояла вже на порозі...

Л. Мейтнер

(1878-1968)

І. Ноддак

(1896-1978)

І. Жоліо-Кюрі

(1897-1956)

Найпростішим способом здійснити ланцюгову реакцію поділу в урані-235 є такий: слід виготовити кілька зразків з масою, меншою від критичної. Тоді в кожному з них ланцюгова реакція буде неможливою. Якщо ж швидко з’єднати ці зразки, загальна маса утвореного тіла перевищує критичну й починається ланцюгова реакція з виділенням величезної енергії. Температура урану сягає мільйонів градусів, речовина майже миттєво перетворюється на пару, виникає гігантська розпечена куля — відбувається ядерний вибух.

Окрім захоплення нейтронів ядрами атомів урану та деяких інших атомів, є ще одна важлива причина зменшення кількості нейтронів: вони можуть просто вилітати з поверхні урану, не зазнавши зіткнень з його атомами. Щоб зменшити ці втрати нейтронів, урану надають сферичної форми (цій формі відповідає найменша площа поверхні). Мінімальна маса урану для здійснення ланцюгової реакції поділу (критична маса) залежить від співвідношення у зразку урану-235 і урану-238. Для чистого урану-235 критична маса дорівнює лише 0,8 кг, що відповідає діаметру, меншому від 5 см.

Саме за таким принципом діяли перші дві атомні бомби, виготовлені в США та застосовані проти Японії в 1945 році. Результат був вражаючим — людство жахнулося. Японські міста Хіросима та Нагасакі були знищені, загинули сотні тисяч людей. Через кілька років атомні бомби виготовили і в СРСР, почалася гонитва ядерних озброєнь, яка тривала кілька десятиліть. Загальні запаси ядерної зброї на Землі становлять кілька десятків тисяч одиниць. Якщо виникне ядерний конфлікт і буде використано хоча б частину цієї зброї, то переможців не буде: програє все людство. Не кажучи вже про жахливе радіоактивне забруднення всієї поверхні Землі, пожежі після вибухів спричинять викид щонайменше 100 млн тонн дрібних частинок диму у верхні шари атмосфери. Хмари з цього диму, які поглинатимуть більше ніж 90 % сонячного випромінювання, осідатимуть дуже повільно. Вони спричинять велике (приблизно на 30 °С) та тривале (щонайменше на кілька місяців) зниження температури на Землі, тобто екологічну катастрофу, що призведе до загибелі багатьох рослин і тварин.

Навколо фізики

Запаси дейтерію на Землі величезні (молекули напівважкої води DHO складають близько 0,03 % води Світового океану). Отже, здійснення керованих термоядерних реакцій синтезу (тобто створення термоядерного реактора) може задовольнити всі енергетичні потреби людства. Але поки що ці реакції застосовують лише в термоядерній зброї, потужність такої зброї практично не обмежена.

Існує ще один тип ядерних реакцій, який більше ніж пів століття привертає увагу вчених, інженерів і, на жаль, військових. Нагадаємо, що великий енергетичний вихід ядерних реакцій поділу зумовлений значним (близько 1 МеВ/нуклон) збільшенням питомої енергії зв’язку ядер унаслідок цих реакцій. Але з рис. 26.1 видно, що збільшення питомої енергії зв’язку ще помітніше для реакцій об’єднання легких ядер (так званих реакцій синтезу). Щоб така реакція відбувалася, ядра мають зблизитися «впритул», а для цього їм потрібна велика кінетична енергія. Розрахунки показують, що реакція можлива за температури речовини 10⁷-10⁸ К (тому такі процеси називають термоядерним синтезом).

Зрозуміло, що за такої температури речовина може бути тільки в стані плазми. Розігрів плазми можна здійснити, наприклад, за допомогою електричного струму або потужного лазерного випромінювання. Проте виникає проблема утримання такої гарячої плазми з достатньо великою концентрацією частинок (щоб їх зіткнення відбувалися досить часто). Жодна «посудина» з якоїсь речовини не може утримувати гарячу плазму. Для цього застосовують магнітне поле спеціальної конфігурації, у якому заряджені частинки рухаються в межах певного об’єму.

Зверніть увагу!

Одним із прикладів реакцій термоядерного синтезу є реакція утворення гелію-4 з ядер дейтерію:

²₁H + ²₁Н → ⁴₂Не.

Унаслідок такої реакції питома енергія зв’язку ядер збільшується на 6 МеВ/нуклон. Отже, на кожний нуклон припадає виділення енергії 6 МеВ. Під час синтезу 1 г Гелію у такій реакції виділяється енергія, для отримання якої потрібне згоряння 10 т дизельного палива! Саме термоядерний синтез забезпечує величезну енергію випромінювання Сонця та інших гарячих зір.

3. Ядерний реактор

У ядерній зброї застосовують некеровану ланцюгову реакцію поділу, яка спричиняє ядерний вибух. Головною умовою такого перебігу реакції є швидке «розмноження» нейтронів. Коефіцієнт k розмноження нейтронів (відношення кількості нейтронів у наступному «поколінні» до кількості нейтронів у попередньому) має бути більшим за одиницю. Якщо ж поставити за мету застосувати величезну енергію, яка виділяється під час реакції поділу, у мирних цілях, то слід забезпечити виконання умови k = 1 (тобто реакція має протікати стабільно протягом тривалого часу).

Саме в такому режимі працюють ядерні реактори, наприклад, на атомних електростанціях. Перший ядерний реактор було створено 1942 року в США під керівництвом Е. Фермі (рис. 27.4).

Рис. 27.4. Перший у світі ядерний реактор

Найбільш поширену схему ядерного реактора на повільних нейтронах наведено на рис. 27.5.

Рис. 27.5. Ядерний реактор: 1 — ядерне пальне; 2 — сповільнювач; 3 — регулюючі стрижні; 4 — корпус; 5 — помпи; 6 — парогенератор; 7 — парова турбіна; 8 — генератор; 9 — конденсатор; 10 — водойма

Ядерне пальне (уран, збагачений нуклідом ²³⁵₉₂U) завантажують у спеціальних циліндричних контейнерах (рис. 27.6) в активну зону реактора. Між цими контейнерами міститься сповільнювач нейтронів (це може бути графіт або важка вода).

Рис. 27.6. Контейнер з ядерним пальним

Таким чином, переважна більшість нейтронів, які вилітають під час поділу ядра, зазнають великої кількості зіткнень із ядрами сповільнювача, перед тим як влучити в ядро урану. Кінетична енергія нейтронів унаслідок цих зіткнень набагато зменшується, і вони з більшою ймовірністю викликають поділ наступного ядра урану. Кінетична енергія нейтронів і «уламків» поділу ядра переходить у внутрішню енергію речовини всередині реактора, в активній зоні реактора встановлюється висока температура. Теплоносій першого контуру (це може бути, наприклад, вода або рідкий натрій) передає частину цієї енергії теплоносію другого контуру (речовина в першому контурі, яка проходить через активну зону реактора, є радіоактивною й має залишатися всередині реактора). У парогенераторі теплоносій передає енергію воді, утворюється гаряча пара, яка обертає ротор парової турбіни. Від ротора парової турбіни обертання передається до ротора генератора, який виробляє електричний струм.

Атомні електростанції виробляють приблизно половину всієї електроенергії в нашій країні (для порівняння: у США цей показник становить близько 20 %, у Франції — 72%).

В Україні працюють чотири АЕС, загальна кількість енергоблоків становить 15. Запорізька АЕС потужністю 6000 МВт є найбільшою в Європі.

Активну зону реактора оточує шар відбивача нейтронів, що зменшує втрати нейтронів на вилітання з поверхні. Реактор має міцний корпус, його оточує товстий шар бетону та свинцю, який забезпечує біологічний захист від йонізуючого випромінювання.

Контейнери з ураном періодично замінюють на «свіжі», коли вміст ядерного пального в них зменшується до певної межі. З «відпрацьованих» контейнерів виділяють залишки урану для подальшого застосування.

Для керування режимом роботи реактора, його пуску та зупинки застосовують регулюючі стрижні. Ці стрижні виготовлені з матеріалів (бор, кадмій), які активно поглинають нейтрони. Їх можна переміщати, змінюючи кількість поглинаючих стрижнів в активній зоні реактора. Чим більше їх там, тим менший коефіцієнт розмноження нейтронів. Якщо ввести до активної зони майже всі стрижні, отримаємо k < 1 (ланцюгова реакція загасатиме). Щоб реакція почалася, слід вивести частину стрижнів з активної зони. Переміщеннями стрижнів можна підтримувати інтенсивність реакції на потрібному рівні.

Ведуться дослідження зі створення абсолютно безпечної ядерної установки. У такій установці маса урану буде меншою від критичної, а реакція поділу підтримуватиметься за рахунок «додаткових» нейтронів, які вилітатимуть зі спеціальної мішені під дією γ-випромінювання. Це випромінювання виникатиме під час гальмування швидких електронів, розігнаних у прискорювачі. Якщо виникнуть якісь відхилення від нормальної роботи системи, то автоматика зупинить прискорювач і реакція поділу просто припиниться, оскільки коефіцієнт розмноження нейтронів менший від одиниці.

Зверніть увагу!

Якщо значно збільшити вміст ²³⁵₉₂U у ядерному пальному, то ядерний реактор може діяти без сповільнювача, поділ ядер урану тоді викликають швидкі нейтрони, які вилітають при поділі ядер. Більшість таких нейтронів поглинаються ядрами атомів урану-238. Виникають ядра урану-239, а потім (унаслідок β-розпадів) ядра нептунію ²³⁹₉₃Np і плутонію ²³⁹₉₄Ρu. Отриманий плутоній-239, як і уран-235, може підтримувати ланцюгову реакцію поділу, тобто може бути ядерним пальним. Таким чином, реактори на швидких нейтронах дозволяють не тільки отримувати електроенергію, а й перетворювати найбільш поширений нуклід урану на ядерне пальне, яке може замінити дефіцитний уран-235. Такі реактори називають реакторами-розмножувачами ядерного пального.

Створення безпечних ядерних установок може стати кроком до ядерної енергетики майбутнього. Проблеми ядерної енергетики, особливо після Чорнобильської катастрофи, стали предметом широкого обговорення та гарячих суперечок. Економічна доцільність розвитку атомної енергетики не викликає сумнівів. Прихильники розвитку ядерної енергетики наголошують також на тому, що АЕС не забруднюють атмосферу димом і не викидають вуглекислий газ, як теплові електростанції. Їх опоненти посилаються на небезпеку ядерних катастроф, викидів радіоактивних речовин, ядерного тероризму, проблеми з транспортуванням і зберіганням радіоактивних відходів. Усі ці проблеми дійсно існують, фахівці працюють над розробкою більш безпечних технологій. Слід урахувати, що в багатьох АЕС у найближчі роки скінчиться термін експлуатації; отже, слід розробити технології консервації цих АЕС на сотні років (елементи їх конструкцій стали радіоактивними). Але більшість експертів визнають, що реальної альтернативи атомній енергетиці сьогодні не існує.

Навколо фізики

Одним із визнаних світових центрів, які ведуть розробки в напрямі створення абсолютно безпечної ядерної установки, є Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут». Такий вигляд має план експериментальної зали цього центру:

1 — будівля; 2 — лінійний прискорювач електронів; 3 — підкритична збірка; 4 — експериментальні нейтронні канали; 5 — система охолодження.

Навколо фізики

Одночасно зі спробами ефективніше та безпечніше застосовувати ядерну енергію тривають дослідження найглибшого відомого нам рівня будови матерії. Одним із найновіших досягнень у цій галузі фізики стало відкриття так званого бозона Хіґґса, зроблене 2012 року на Великому адронному колайдері. Існування цієї частинки британський фізик П. Хіґґс передбачив ще 1964 року.

Саме це відкриття завершує Стандартну модель у фізиці елементарних частинок. Модель Хіґґса дозволяє пояснити існування маси в одних частинок і її відсутність в інших (наприклад, у фотонів).

Моделювання утворення бозона Хіґґса внаслідок зіткнення двох протонів

4. Вчимося розв'язувати задачі

Задача 1. Визначте енергетичний вихід реакції поглинання протона ядром бору-11: ¹¹₅В + ¹₁Н → ¹²₆С.

Розв’язання. За даними з довідкових таблиць маси відповідних нуклідів m_B = 11,00931 а. о. м.; m_H = 1,00783 а.о.м.; m_C = 12,00000 а.о.м. Щоб знайти масу ядра, слід відняти масу електронів атома. Отже, до реакції загальна маса ядер складала m₁ = m_B + m_Η - 6m_е, а після реакції маса ядра вуглецю m₂ = m_C - 6m_e. Унаслідок реакції маса зменшилася на Δm = m₁ - m₂ = m_B + m_Η - m_C = 0,01714 а. о. м. (урахування маси електронів не вплинуло на результат). Таким чином, унаслідок реакції виділяється енергія

ΔW = Δm • с² = 0,01714 а. о. м. • 931,5 МеВ/а. о. м. ≈ 16 МеВ.

Задача 2. Визначте енергію, яка виділяється у результаті поділу m = 4,7 г чистого урану-235. Уважайте, що унаслідок кожного поділу ядра урану виділяється енергія W₀ = 200 МеВ. Визначте масу бензину, який при згорянні виділяє таку саму енергію. Питома теплота згоряння бензину q = 44 МДж/кг.

Підбиваємо підсумки

Ядерна реакція — зміна ядра внаслідок його взаємодії з елементарною частинкою або іншим ядром або внаслідок внутрішніх процесів. Якщо сумарна маса ядер і частинок зменшується після реакції на Δm, то внаслідок реакції виділяється енергія ΔW = Δm • с² (це енергетичний вихід ядерної реакції). Якщо сумарна маса ядер і частинок збільшується після реакції на Δm, то відповідна енергія при реакції поглинається. Реакція відбувається з виділенням енергії, якщо сумарна енергія зв’язку ядер збільшується.

Процес поділу ядер під дією нейтронів, під час якого вилітають нейтрони та спричиняють поділ нових ядер, називають ланцюговою реакцією поділу. Унаслідок такої реакції виділяється велика енергія. Ланцюгова реакція поділу неможлива у природному урані, для здійснення такої реакції слід збільшити вміст урану-235. Найчастіше здійснюють також сповільнення нейтронів.

Унаслідок реакцій синтезу ядер легких елементів виділяється величезна енергія. Такі реакції (термоядерний синтез) можуть відбуватися за температури 10⁷...10⁸ К.

Некеровані реакції поділу та термоядерного синтезу застосовують у ядерній зброї, керовану ланцюгову реакцію поділу — у ядерних реакторах. Тривають дослідження, спрямовані на створення термоядерного реактора.

Контрольні запитання

1. Що таке ядерна реакція? 2. Як пов’язане виділення енергії зі зміною загальної маси ядер і частинок? 3. Опишіть ланцюгову реакцію поділу ядер урану. 4. Які ядерні реакції називають термоядерними? 5. Назвіть основні елементи конструкції ядерного реактора. 6. Для чого здійснюють сповільнення нейтронів у реакторі?

Вправа № 27

1. Радіоактивний вуглець-14 утворюється у верхніх шарах атмосфери з азоту-14 внаслідок зіткнення з нейтроном. Запишіть рівняння цієї ядерної реакції.

2. Ядро радіоактивного вуглецю-14 зазнає β-розпаду. Запишіть рівняння ядерної реакції.

3. Ядро урану-238 після поглинання нейтрона перетворюється на ядро урану-239, а потім (унаслідок β-розпадів) виникають ядра нептунію-239 і плутонію-239. Запишіть рівняння відповідних перетворень ядер.

4. Після опромінення α-частинками алюмінію-27 спостерігається штучна радіоактивність. Вона зумовлена утворенням радіоактивного фосфору-30. Запишіть рівняння ядерної реакції.

5. Ядро урану-235 після поглинання нейтрона ділиться, випромінюючи 2 нейтрони. Одним із продуктів поділу є барій-139. Запишіть рівняння ядерної реакції, визначте інший продукт поділу.

6. Визначте енергетичний вихід реакції синтезу ядра гелію-4 (маса атома 4,00260 а. о. м.) з ядер дейтерію (маса атома 2,01410 а. о. м.).

7. Щоб викликати ланцюгову реакцію поділу в невеликій кулі з урану, можна оточити цю кулю хімічною вибухівкою та підірвати її, створивши гігантський зовнішній тиск на уран. Поясніть, на чому ґрунтується цей метод.

9. Визначте масу урану-235, який щогодини зазнає поділу в ядерному реакторі потужністю 900 МВт з ККД 30 %. Уважайте, що при поділі кожного ядра виділяється енергія 200 МеВ.