Цепная реакция деления урана

Медленный n¹₀

U₂₃₅

Осколок быстрые n¹₀ Осколок

Замедлитель n10

U₂₃₈ Медленные U₂₃₅

n¹₀

быстрые n¹₀

U₂₃₉ осколок осколок

b

Np₂₃₉

b

Pu₂₃₉

Медленный нейтрон попадает в U₂₃₅, происходит деление ядра на два осколка, они не радиоактивны, в дальнейшем в реакции не участвуют. При делении происходит выделение большого количества энергии и вылетают быстрые нейтроны. Они не могут взаимодействовать с ядрами, поэтому сначала пропускаются через замедлитель. Медленные нейтроны могут попасть снова в U₂₃₅, и все повторится, а могут попасть в изотоп U₂₃₈, который после ряда b - распадов превращается в плутоний.

Для цепной реакции существуют два важных понятия:

1) К – коэффициент размножения нейтронов. Если к=1, реакция идет стабильно, она управляема, так работает атомный реактор. Если к >1, происходит резкое нарастание числа нейтронов, количество делящихся ядер растет, количество выделяемой энергии растет, происходит взрыв. Так работает атомная бомба. Если к < 1, реакция затухает.

2) Критическая масса. При массе меньше критической, нейтроны вылетают из зоны реакции, не успев провзаимодействовать с ядром. В атомных бомбах топливо находится в двух резервуарах, при этом обе массы меньше критической. Перед взрывом обе массы соединяются.