BelNET logo

Электронный портал ядерных знаний Республики Беларусь

Belarusian Nuclear Education and Training Portal - BelNET

eng

rus

Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "4241"
2023-11-20
Global Atomic Quiz 2023: вопросы. Часть 2

Продолжаем знакомить наших читателей с вопросами викторины Global Atomic Quiz 2023. С третьего по пятый вопросы, а также пояснения к ним размещены по ссылке belnet.by/article/4138. Напомним, что формулировки вопросов и комментарии, поясняющие правильные ответы, приводятся без изменений.

Сегодня начнем серию вопросов с выбором одного правильного ответа из четырех вариантов.

Загрузить:
Global Atomic Quiz 2023.jpg62500image/jpeg2023-11-08 08:40:19

6. Какой процесс лежит в основе получения энергии на современных АЭС?

  • Термоядерный синтез
  • Цепная ядерная реакция
  • Ядерный магнитный резонанс
  • Радиоизотопная термоэлектрическая конверсия

В основе работы современных АЭС лежит деление ядер урана или плутония, при котором выделяется энергия, и могут выбрасываться нейтроны, провоцирующие распад следующих ядер. Это называется цепной реакцией. В радиоизотопных термоэлектрических генераторах, которые, в частности, применяются для питания аппаратов в далеком космосе, также используется энергия спонтанного деления ядер, но без цепной реакции. Термоядерный синтез, при котором ядра легких элементов сливаются с выделением энергии, пока не используется в энергетике. А ядерный магнитный резонанс применяется в медицине и не имеет отношения к энергетике.

7. Следующие природные изотопы тяжелых элементов могут служить компонентами топлива для атомной энергетики. Какой изотоп здесь лишний?

  • Уран-235
  • Торий-232
  • Плутоний-239
  • Уран-238

В отличие от остальных перечисленных изотопов, плутоний-239 — изотоп искусственного элемента, который не встречается в природе. Его получают в атомных реакторах, облучая нейтронами природный изотоп уран-238. Это, например, делается на российских реакторах БН. Как и уран-235, плутоний-239 поддерживает цепную ядерную реакцию и может служить ядерным топливом. За счет преобразования в плутоний-239 в качестве ядерного топлива можно использовать уран-238, которого в природе в 140 раз больше, чем урана-235. Торий-232 тоже может использоваться подобным образом, если предварительно преобразовать его в уран-233, но эта технология пока не отработана.

8. Что общего между стиральной машиной, анализом крови на анемию и заводом по обогащению ядерного топлива?

  • Используются вращающиеся барабаны
  • Обработка обычно занимает 10-15 минут
  • Требуются специальные знания и навыки
  • Обработка происходит в жидкой среде

Общая черта всех этих процессов — использование центробежной силы во вращающихся барабанах для разделения материала на фракции по плотности. В стиральной машине отделяется вода от белья центрифугированием при 1000 об/мин, при анализе крови на анемию — эритроциты от плазмы при 3000 об/мин, а при обогащении ядерного топлива при 100 000 об/мин разделяют изотопы делящихся элементов, отличающиеся атомным весом и способностью поддерживать цепную реакцию. Однако если вода и плазма крови отделяются всего за 10-15 минут, то обогащение ядерного топлива длится неделями, причем этот процесс идет в газовой среде. Главное все же — общий центробежный метод разделения компонентов по плотности.

9. Какая страна в наибольшей степени продвинулась по направлению к реализации замкнутого ядерного топливного цикла? (Вопрос сгенерирован с помощью искусственного интеллекта)

  • Китай
  • Россия
  • США
  • Франция

Замкнутый топливный цикл — это комплекс технологий, позволяющих повторно использовать отработавшее ядерной топливо (ОЯТ), минимизировать радиоактивные отходы и использовать уран-238, непригодный для современных реакторов на тепловых нейтронах. На этом пути в России уже работаю промышленные реакторы на быстрых нейтронах БН-600 и 800, а также строится БН-1200, производится металл-оксидное (МОХ) топливо для них, и есть несколько заводов по переработке ОЯТ. Подобные разработки есть и в Китае, но они находятся на экспериментальной стадии. Во Франции ведутся переработка ОЯТ и производство МОХ-топлива, но нет реакторов на быстрых нейтронах, а в США работы по замкнутому топливному циклу в основном свернуты. Однако в России предстоит еще много работы по инфраструктуре, масштабированию и оптимизации технологий для реализации замкнутого топливного цикла.

10. По изотопам какого элемента наиболее точно определен возраст Солнечной системы?

  • Свинца
  • Хлора
  • Калия
  • Углерода

Все эти элементы используются для определения возраста осадочных отложений и горных пород по скорости распада радиоактивных изотопов и образования продуктов их деления. По распаду углерода-14 определяют возраст органических материалов в пределах 50 тысяч лет, по хлору-36 датируют грунтовые воды возрастом до миллиона лет, а калий-40 подходит для пород возрастом несколько миллионов лет. Для миллиардов лет лучше всего подходят изотопы свинца-206 и 207, которые образуются от медленно распадающегося урана. По ним возраст древнейших метеоритов Солнечной системы определяется с точностью в 0.004%: 4 567 300 000 ± 160 000 лет.

11. В технических и медицинских целях используются десятки радиоактивных изотопов. Как вы думаете, какой изотоп служит для проверки сварных швов в крупных конструкциях? (Вопрос сгенерирован с помощью искусственного интеллекта)

  • Иридий-192, бета-распад с полупериодом 74 дня
  • Полоний-210, альфа-распад с полупериодом 138 дней
  • Фтор-18, бета-плюс-распад с полупериодом 110 минут
  • Углерод-14, бета-распад с полупериодом 5700 лет

Для контроля глубоких сварных швов, таких, например, как в корпусах ядерных реакторов со стенками толщиной до 15 см, нужен мощный компактный источник жесткого рентгеновского излучения. Его дают изотопы, испускающие при бета-распаде энергичные электроны. Они тормозятся в металле, испуская рентгеновское излучение и позволяя обнаружить скрытые дефекты сварки. Этот метод называется радиографией. Полоний в качестве источника отпадает, так как дает альфа-частицы. Углерод-14 распадается слишком медленно и не дает высокой мощности излучения. Фтор-18 дает позитроны, которые тоже испускают рентген при торможении и аннигиляции с электронами, но его период полураспада слишком короткий для промышленного использования. Поэтому оптимальным источником рентгена для радиографии служит иридий-192.

Вход, регистрация