题目
请问在向堆芯注水用来冷却燃料组件避免包壳破裂,注入水含有的哪种元素可以制止链式反应A 氢B 钯C 氮D 硼
请问在向堆芯注水用来冷却燃料组件避免包壳破裂,注入水含有的哪种元素可以制止链式反应 A 氢 B 钯 C 氮 D 硼
题目解答
答案
D
解析
考查要点:本题主要考查核反应堆中链式反应的控制原理,特别是中子吸收剂的作用。
解题核心思路:
核反应堆通过控制中子数量来维持或停止链式反应。中子吸收剂(如硼)能有效吸收中子,减少链式反应所需的中子浓度,从而达到制止反应的目的。水中的氢元素主要负责减速中子,而非吸收中子,因此需结合选项中元素的特性进行判断。
破题关键点:
- 硼(B)的同位素硼-10对中子有强吸收能力,是核工业中常用的中子吸收剂,常用于紧急停堆的控制棒或注入溶液中。
核反应堆运行时,链式反应依赖中子撞击铀-235原子核引发裂变。若需紧急停止反应,需迅速减少中子数量。此时,注入含硼的水溶液是关键操作:
-
硼的作用:
硼-10能高效吸收中子,生成α粒子和锂核(反应式:$\text{B-10} + n \rightarrow \text{He-4} + \text{Li-7} + \alpha$),从而消耗中子,中断链式反应。 -
其他选项分析:
- 氢(H):水中的氢用于减速中子(慢化剂),而非吸收中子。
- 钯(Pd):虽可吸收中子,但并非核工业中常用材料。
- 氮(N):无显著中子吸收能力。
因此,硼是正确答案。