Управляемая цепная реакция. Ядерные реакторы.

Ядерный реактор — это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов. Составными частями любого ядерного реактора являются: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем нейтронов, теплоноситель, система регулирования цепной реакции, радиационная защита, система дистанционного управления. Основной характеристикой ядерного реактора является его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в которой происходит 3·10¹⁶ актов деления в 1 сек.

Текущее состояние ядерного реактора можно охарактеризовать эффективным коэффициентом размножения нейтронов k или реактивностью ρ, которые связаны следующим соотношением:

Условие критичности ядерного реактора:

, где

• есть доля полного числа образующихся в реакторе нейтронов, поглощённых в активной зоне реактора, или вероятность избежать нейтрону утечки из конечного объёма.

• k₀ — коэффициент размножения нейтронов в активной зоне бесконечно больших размеров.

Для использования ядерной энергии в силовых установках первостепенное значение имеют управляемые цепные реакции, развивающиеся с регулируемой скоростью. Чтобы выделять энергию с постоянной или во всяком случае с регулируемой мощностью, надо создать такую установку, в которой можно было бы управлять коэффициентом размножения нейтронов. Такие установки, в которых осуществляется регулируемый цепной процесс деления, получили название ядерных реакторов). В ядерном реакторе нужно иметь возможность начать цепную реакцию с коэффициентом размножения, немного превышающим единицу.