Цепная реакция деления.

Каждый из мгновенных нейтронов, возникших в реакции деления, взаимодействуя с соседними ядрами делящегося вещества, вызывает в них реакцию деления.

При этом идет лавинообразное нарастание числа актов деления - начинается цепная реакция деления - ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции.

Условием возникновения цепной реакции является наличие размножающихся нейтронов.

Коэффициентом размножения нейтронов k называется отношение числа нейтронов, возникающих в некотором звене реакции, к числу таких нейтронов в предшествующем звене.

Необходимое условие развития цепной реакции: k >1. Такая реакция на­зываются развивающаяся реакция. При k = l идет самоподдерживающаяся реакция. При k< 1 идет затухающая реакция.

Часть вторичных нейтронов не участвует в поддержании цепной реакции - захватывается неделящимися примесями, выходит из зоны реакции без захвата ядром, теряет энергию в процессах неупругого рассеяния и т. д.

Поэтому коэффициент размножения зависит от природы делящегося вещества, а для данного изотопа - от его количества, а также размеров и формы активной зоны - пространства, где происходит цепная реакция.

Минимальные размеры активной зоны, при которых возможно осуществление цепной реакции, называется критическими размерами.

Минимальная масса делящегося вещества, находящегося в системе критических размеров, необходимая для осуществления цепной реакции, называется критической массой.

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления.

Рассмотрим схему реактора на медленных нейтронах. В активной зоне реактора расположены тепловыделяющие элементы (твэлы) 1 и замедли­тель 2 (в нем нейтроны замедляются до тепловых скоростей). Твэлы представляют собой блоки из делящегося материала, заключенные в герметичную оболочку, слабо поглощающую нейтроны. За счет энергии, выделяющейся при делении ядер, твэлы разогреваются, а поэтому для охлаждения они помещаются в поток теплоносителя 3. Активная зона окружена отражателем 4, уменьшающим утечку нейтронов. Поддержание ста­ционарного режима реактора производится с помощью управляющих стержней 5 из материалов, сильно погло­щающих нейтроны, например из бора или кадмия. Теплоноси­телем в реакторе служит вода, жидкий натрий и др. Теплоноси­тель в парогенераторе отдает свое тепло пару, который поступает в паровую турбину. Турбина вращает электри­ческий генератор, ток от которого поступает в электрическую сеть.