Делене на урана. Ядрен реактор

Проверете се: 40 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

1. Кой изотоп на урана се дели от бавни (топлинни) неутрони и се използва като ядрено гориво?

   • Уран-238
   • Уран-234
   • Уран-239
   • Уран-235

   Отговор: Уран-235

   ²³⁵U се дели лесно от бавни неутрони.

2. Каква частица предизвиква деленето на ядро на уран-235 в реактора?

   • Протон
   • Електрон
   • Неутрон
   • Алфа-частица

   Отговор: Неутрон

   Неутронът няма заряд и не се отблъсква от ядрото.

3. Колко енергия се отделя средно при деленето на едно ядро уран-235?

   • ≈ 2 MeV
   • ≈ 200 MeV
   • ≈ 20 keV
   • ≈ 2 GeV

   Отговор: ≈ 200 MeV

   Най-голямата част е кинетичната енергия на двата осколка.

4. Кои учени откриват деленето на урана през 1938 г.?

   • Мария и Пиер Кюри
   • Ърнест Ръдърфорд и Нилс Бор
   • Ото Хан и Фриц Щрасман
   • Алберт Айнщайн и Макс Планк

   Отговор: Ото Хан и Фриц Щрасман

   Обяснението като делене на ядрото дават Лизе Майтнер и Ото Фриш.

5. Колко енергия приблизително се отделя при пълното делене на 1 g уран-235? (1 делене ≈ 200 MeV)

   • ≈ 8·10¹⁰ J
   • ≈ 8·10⁷ J
   • ≈ 8·10¹³ J
   • ≈ 2,6·10²¹ J

   Отговор: ≈ 8·10¹⁰ J

   В 1 g има 6·10²³/235 ≈ 2,6·10²¹ ядра; по 200 MeV = 3,2·10⁻¹¹ J.

6. Какво се случва с ядрото на уран-235 при деленето?

   • слива се с друго ядро
   • разпада се на две по-леки ядра (осколки)
   • излъчва само фотон
   • превръща се в електрон

   Отговор: разпада се на две по-леки ядра (осколки)

   Ядрото, захванало неутрон, се разделя на две средно тежки ядра и няколко неутрона.

7. В каква форма се отделя основната част от енергията при деленето?

   • като видима светлина
   • като електрическа енергия
   • като химична енергия
   • като кинетична енергия на осколките

   Отговор: като кинетична енергия на осколките

   Осколките се разлитат с голяма скорост и при спирането им енергията им става топлина.

8. Кое се запазва при ядрените реакции?

   • сборът на масовите и сборът на зарядовите числа
   • масата в покой
   • броят на протоните
   • броят на ядрата

   Отговор: сборът на масовите и сборът на зарядовите числа

   Броят на нуклоните и електричният заряд се запазват при всяка ядрена реакция.

9. Колко неутрона се отделят при реакцията ²³⁵U + n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + ?

   • 2
   • 1
   • 3
   • 4

   Отговор: 3

   235 + 1 = 236 = 141 + 92 + 3, значи се отделят 3 неутрона.

10. Колко деления на ядра уран-235 в секунда дават мощност 3,2 W? (едно делене ≈ 200 MeV ≈ 3,2·10⁻¹¹ J)

    • 10⁸
    • 3,2·10¹¹
    • 6,4·10¹²
    • 10¹¹

    Отговор: 10¹¹

    N = P/E = 3,2 / 3,2·10⁻¹¹ = 10¹¹ деления в секунда.

11. Какво е верижна ядрена реакция?

    • Поредица от химични реакции
    • Разпадане на ядрата без външна намеса
    • Сливане на леки ядра
    • Неутроните от едно делене предизвикват нови деления

    Отговор: Самоподдържащо се делене чрез неутроните

    При всяко делене се отделят нови неутрони.

12. Колко неутрона средно се отделят при едно делене на уран-235?

    • 1
    • 10
    • 2-3
    • 0

    Отговор: 2-3 (средно около 2,4)

    Именно затова е възможна верижна реакция.

13. Какъв е режимът при коефициент на размножаване на неутроните k = 1?

    • Лавинообразен
    • Реакцията затихва
    • Ядрен взрив
    • Стационарен (критичен): броят на деленията е постоянен

    Отговор: Стационарен режим

    Така работи ядреният реактор.

14. Какво става при коефициент на размножаване k > 1, ако не се регулира?

    • Реакцията спира
    • Броят на деленията остава постоянен
    • Реакцията минава в синтез
    • Броят на деленията расте лавинообразно

    Отговор: Лавинообразно нарастване

    На този принцип е атомната бомба.

15. Къде преди около 2 милиарда години са работили природни ядрени реактори?

    • В Окло, Габон
    • В Козлодуй, България
    • В Чернобил, Украйна
    • В Сахара, Египет

    Отговор: В Окло (Габон)

    Тогава делът на уран-235 в рудата е бил по-голям от днешния.

16. Какво е критична маса?

    • най-голямата допустима маса гориво
    • най-малката маса делящо се вещество, при която верижната реакция се самоподдържа
    • масата на едно ядро уран
    • масата на реактора

    Отговор: най-малката маса делящо се вещество, при която верижната реакция се самоподдържа

    При маса под критичната твърде много неутрони излизат навън.

17. Защо в малко парче уран-235 верижна реакция не започва?

    • в него няма неутрони
    • уранът е твърде студен
    • много неутрони излизат навън, без да предизвикат делене
    • уранът е твърде тежък

    Отговор: много неутрони излизат навън, без да предизвикат делене

    Малкото парче има голяма повърхност спрямо обема, затова губи много неутрони.

18. Защо бавните (топлинни) неутрони предизвикват по-лесно делене на уран-235?

    • вероятността да бъдат захванати от ядрото е по-голяма
    • имат по-голяма енергия
    • имат положителен заряд
    • са по-тежки

    Отговор: вероятността да бъдат захванати от ядрото е по-голяма

    Бавните неутрони прекарват повече време близо до ядрото и по-лесно се захващат.

19. Коефициентът на размножаване на неутроните е k = 2. Колко неутрона ще има след 10 поколения, ако започнем с 1 неутрон?

    • 20
    • 512
    • 1024
    • 100

    Отговор: 1024

    Всяко поколение удвоява броя: 2¹⁰ = 1024.

20. Какво е обогатяване на урана?

    • увеличаване на дела на уран-235
    • почистване на урана от ръжда
    • превръщане на урана в плутоний
    • смесване на урана с вода

    Отговор: увеличаване на дела на уран-235

    Природният уран съдържа около 0,7% уран-235, а горивото за АЕЦ се обогатява до няколко процента.

21. Каква е ролята на забавителя в ядрения реактор?

    • Забавя бързите неутрони
    • Поглъща всички неутрони
    • Охлажда турбината
    • Спира реактора

    Отговор: Забавя неутроните

    Бавните неутрони по-лесно предизвикват делене на уран-235.

22. От какъв материал са регулиращите (управляващите) пръти?

    • От уран-235
    • От вещества, които поглъщат неутрони, например бор или кадмий
    • От графит, който забавя неутроните
    • От олово

    Отговор: Бор или кадмий

    Спускането им поглъща неутрони и намалява мощността.

23. Каква е ролята на топлоносителя?

    • Забавя неутроните
    • Отнема топлината от активната зона
    • Поглъща гама-лъчите
    • Затваря реактора херметично

    Отговор: Отнася топлината

    Топлината се предава на парогенератора, където се получава пара за турбината.

24. Какъв тип са действащите енергийни блокове в АЕЦ Козлодуй?

    • ВВЕР-1000 (водо-воден реактор под налягане)
    • РБМК-1000 (графитов реактор)
    • Реактори с бързи неутрони
    • Термоядрени реактори

    Отговор: ВВЕР-1000

    Действат 5 и 6 блок с по 1000 MW електрическа мощност.

25. Енергиен блок има електрическа мощност 1000 MW и к.п.д. 33%. Каква е топлинната мощност на реактора?

    • ≈ 3000 MW
    • ≈ 330 MW
    • ≈ 1330 MW
    • ≈ 670 MW

    Отговор: ≈ 3000 MW

    P_т = P_е/η = 1000/0,33 ≈ 3030 MW.

26. Какво съдържат горивните елементи на ядрения реактор?

    • вода
    • графит
    • бор
    • ядрено гориво (уран)

    Отговор: ядрено гориво (уран)

    В горивните елементи има таблетки уранов диоксид в метални тръби.

27. Каква е ролята на биологичната защита на реактора?

    • да охлажда горивото
    • да спира лъчението навън
    • да ускорява неутроните
    • да произвежда пара

    Отговор: да спира лъчението навън

    Дебелите стени от бетон и стомана поглъщат лъчението и пазят персонала и околната среда.

28. Какво става с мощността на реактора, ако регулиращите пръти се спуснат по-дълбоко в активната зона?

    • нараства
    • намалява
    • не се изменя
    • започва да колебае безкрайно

    Отговор: намалява

    Прътите поглъщат повече неутрони и коефициентът на размножаване намалява.

29. Защо водата в реакторите ВВЕР е под високо налягане?

    • за да тече по-бавно
    • за да е по-студена
    • за да поглъща повече неутрони
    • за да не кипи при високата температура

    Отговор: за да не кипи при високата температура

    При налягане около 16 MPa водата остава течна при около 300 °C.

30. Реактор с топлинна мощност 3000 MW работи едно денонощие. Колко енергия отделя?

    • ≈ 2,6·10¹⁴ J
    • ≈ 7,2·10⁴ J
    • ≈ 3·10⁹ J
    • ≈ 1,1·10¹³ J

    Отговор: ≈ 2,6·10¹⁴ J

    E = P·t = 3·10⁹ W · 86 400 s ≈ 2,6·10¹⁴ J.

31. Какво се получава в парогенератора на АЕЦ?

    • Пара, която върти турбината
    • Уран-235
    • Електрони
    • Плутоний

    Отговор: Пара за турбината

    Турбината върти генератор, който дава електрична енергия.

32. Кое е основно предимство на АЕЦ пред ТЕЦ на въглища?

    • Нямат отпадъци
    • Не се нуждаят от охлаждане
    • Не отделят въглероден диоксид при работа
    • Работят без гориво

    Отговор: Не отделят CO₂ при работа

    Проблем са обаче радиоактивните отпадъци.

33. Какво е общото между събитията в Чернобил (1986) и Фукушима (2011)?

    • И двете са тежки аварии в атомни електроцентрали
    • И двете са термоядрени взривове
    • И двете са изригвания на вулкани
    • И двете са аварии в ТЕЦ на въглища

    Отговор: Тежки ядрени аварии

    И двете са оценени с най-високото ниво 7 по международната скала INES.

34. Защо отработеното ядрено гориво се съхранява дълго време под вода в басейни?

    • Водата го превръща в безопасно вещество
    • Водата го охлажда и екранира лъчението
    • За да се разтвори в нея
    • За да се избегне ръждясване

    Отговор: Охлаждане и защита от лъчение

    Горивото продължава да отделя топлина от разпадането на осколките.

35. Какво е „защитна обвивка“ (контейнмънт) на реактора?

    • Регулиращ прът
    • Здрава херметична бетонна сграда около реактора
    • Слой графит в активната зона
    • Охладителната кула

    Отговор: Херметичната стоманобетонна сграда

    Тя задържа радиоактивните вещества при авария.

36. На брега на коя река се намира АЕЦ Козлодуй?

    • на Искър
    • на Марица
    • на Дунав
    • на Струма

    Отговор: на Дунав

    Централата използва вода от река Дунав за охлаждане.

37. За какво служат охладителните кули или водата от реката в АЕЦ?

    • за отвеждане на остатъчната топлина и кондензиране на парата
    • за производство на неутрони
    • за съхраняване на гориво
    • за пречистване на урана

    Отговор: за отвеждане на остатъчната топлина и кондензиране на парата

    След турбината парата трябва да се охлади и кондензира, а топлината се отдава на околната среда.

38. Каква степен по международната скала INES имат авариите в Чернобил и Фукушима?

    • 3
    • 10
    • 5
    • 7

    Отговор: 7

    И двете аварии са оценени с най-високата степен 7.

39. Кое е основно предизвикателство пред ядрената енергетика?

    • голямото отделяне на CO₂
    • съхраняването на дълготрайните радиоактивни отпадъци
    • зависимостта от вятъра
    • малката мощност на блоковете

    Отговор: съхраняването на дълготрайните радиоактивни отпадъци

    Някои отпадъци остават опасни много дълго и изискват сигурно погребване.

40. Защо при ядрена авария на хората се дават таблетки калиев йодид?

    • спират гама-лъчите
    • насищат щитовидната жлеза и намаляват поемането на радиоактивен йод
    • ускоряват разпада на радиоактивните ядра
    • унищожават радиоактивния цезий

    Отговор: насищат щитовидната жлеза и намаляват поемането на радиоактивен йод

    Щитовидната жлеза, наситена с обикновен йод, поема много по-малко йод-131.