ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 92.1: Применение ядерной энергии

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить физическую основу работы ядерных реакторов. В отличие от тепловых электростанций, где энергия получается при сжигании топлива, или гидроэлектростанций, использующих энергию падающей воды, в атомной энергетике используется внутренняя энергия атомных ядер. Нужно определить конкретный процесс, протекающий внутри активной зоны реактора.

Вычисление и обоснование:

В промышленных ядерных реакторах (например, типа РБМК или ВВЭР) основным источником энергии является цепная реакция деления тяжёлых ядер. Чаще всего используются изотопы урана (²³⁵U) или плутония (²³⁹Pu). При захвате нейтрона ядро становится нестабильным и распадается на два осколка, испуская новые нейтроны и выделяя огромное количество энергии за счёт дефекта массы.

Согласно закону сохранения энергии и формуле Эйнштейна, выделившаяся энергия равна:

где Δm — разность масс исходного ядра и продуктов реакции, а c — скорость света. Именно эта кинетическая энергия осколков превращается в тепловую, которая затем передаётся теплоносителю для получения пара и вращения турбин.

Проверка:

Убедимся, что мы не путаем термоядерный синтез (используемый в звёздах и экспериментальных установках) с делением. В действующих коммерческих АЭС применяется именно деление. Таким образом, ответ корректен: источник энергии — это энергия, выделяемая при управляемой цепной реакции деления ядер тяжёлых элементов.