Ядерная цепная реакция

• Основы ядерной цепной реакции

  • Ядерная цепная реакция — это процесс, в котором нейтроны, сталкиваясь с ядрами, вызывают их деление, что приводит к высвобождению энергии и новых нейтронов. 
  • Коэффициент размножения нейтронов (k) описывает вероятность того, что нейтроны, испускаемые при делении, вызовут новые деления. 
  • В реакторе k должен быть больше единицы для поддержания цепной реакции, в противном случае реакция затухает. 

• Факторы, влияющие на k

  • Вероятность деления зависит от свойств делящегося материала и его окружения. 
  • Коэффициент замедления нейтронов (λ) описывает вероятность поглощения нейтронов ядрами и их замедление до тепловой энергии. 
  • Коэффициент утечки нейтронов (η) описывает вероятность того, что быстрые нейтроны покинут активную зону без взаимодействия. 
  • Коэффициент использования тепловых нейтронов (Lth) описывает эффективность использования тепловых нейтронов в реакторе. 

• Ядерное оружие и управление реакциями

  • В ядерном оружии используется сверхкритическая масса делящегося материала для достижения быстрого взрыва. 
  • Плотность делящегося материала может быть увеличена для увеличения k, что используется в методе имплозии. 
  • В ядерных энергетических реакторах критичность поддерживается на низком уровне, чтобы можно было управлять реакцией с помощью управляющих стержней и теплового расширения. 

• Безопасность ядерных реакторов

  • Для предотвращения взрывов в реакторах используются меры, такие как отрицательный остаточный коэффициент реактивности и ограничение на количество остаточного тепла. 
  • Даже после остановки реактора возможно образование взрывоопасных газов из-за радиоактивного бета-распада.