Suponha que em um reator nuclear, o fator de multiplicação de nêutrons K é igual a 1,05 . Isso significa que, em média, cada nêutron que inicia a fissão gera 1,05 nêutrons.
Qual é a condição para que a reação nuclear seja considerada crítica, subcrítica e supercrítica?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um reator nuclear onde o fator de multiplicação de nêutrons, representado por $ K $, é igual a 1,05. Isso quer dizer que, em média, cada nêutron que provoca uma fissão gera 1,05 nêutrons novos. A pergunta é: quais são as condições para que a reação nuclear seja considerada crítica, subcrítica e supercrítica?

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é esse tal de fator de multiplicação de nêutrons $ K $. Esse fator indica quantos nêutrons novos são produzidos a partir de cada nêutron que causa uma fissão nuclear. Basicamente:
  • Se $ K = 1 $: Cada nêutron gera exatamente um novo nêutron. Isso mantém a reação estável.
  • Se $ K < 1 $: Cada nêutron gera menos de um novo nêutron. A reação diminui com o tempo.
  • Se $ K > 1 $: Cada nêutron gera mais de um novo nêutron. A reação aumenta com o tempo.

Passo 3

Agora, vamos definir cada condição com base no valor de $ K $:
  1. Reação Crítica ($ K = 1 $):
    • A reação se mantém constante.
    • O número de nêutrons e, consequentemente, a taxa de fissão permanecem estáveis ao longo do tempo.
    • É a condição ideal para a operação controlada de um reator nuclear.
  2. Reação Subcrítica ($ K < 1 $):
    • A reação diminui com o tempo.
    • Menos nêutrons são produzidos do que os que causam fissão.
    • A reação eventualmente para.
  3. Reação Supercrítica ($ K > 1 $):
    • A reação aumenta com o tempo.
    • Mais nêutrons são produzidos do que os que causam fissão.
    • Pode levar a um aumento descontrolado na taxa de fissão, o que é perigoso.

Resposta

Então, resumindo:
  • Crítica quando $ K = 1 $
  • Subcrítica quando $ K < 1 $
  • Supercrítica quando $ K > 1 $
No caso do reator mencionado, com $ K = 1,05 $, a reação está supercrítica.

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