Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер. Ядра урана, особенно ядра изотопа 92U, наиболее эффективно захватывают медленные нейтроны. Вероятность захвата медленных нейтронов с последующим делением ядер в сотни раз больше, чем быстрых. Поэтому в ядерных реакторах, работающих на естественном уране, используются замедлители нейтронов для повышения коэффициента размножения нейтронов. Процессы в ядерном реакторе схематически изображены на Основные элементы ядерного реактора. На рисунке 268 приведена схема энергетической установки с ядерным реактором. Основными элементами ядерного реактора являются: ядерное горючее (^U, 'дгРи, 238 92U и др.), замедлитель нейтронов (тяжелая или обычная вода, графит и др.), теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.) и устройство для регулирования скорости реакции (вводимые в рабочее пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор — вещества, которые хорошо поглощают нейтроны). Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей у-излучение и нейтроны. Оболочку делают из бетона с железным заполнителем. Лучшим замедлителем является тяжелая вода (см. § 103). Обычная вода сама захватывает нейтроны и превращается в тяжелую воду. Хорошим замедлителем считается также графит, ядра которого не поглощают нейтроны. Критическая масса. Коэффициент размножения k может стать равным единице лишь при условии, что размеры реактора и соответственно масса урана превышают некоторые критические значения. Критической массой называют наименьшую массу делящегося вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция. При малых размерах слишком велика утечка нейтронов через Ферми Энрико (1901 —1954) — великий итальянский физик, внесший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики. В 1938 г. эмигрировал в США. Одновременно с Дираком Ферми создал квантовую статистическую теорию электронов и других частиц (статистика Ферми — Дирака). Он построил количественную теорию Р-распада — прототип современной квантовой теории взаимодействия элементарных частиц. Ферми сделал ряд фундаментальных открытий в нейтронной физике. Под руководством Ферми в 1942 г. впервые была осуществлена управляемая ядерная реакция. поверхность активной зоны реактора (объем, в котором располагаются стержни с ураном). С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении, растет пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие утечки, увеличивается пропорционально площади поверхности. Поэтому, увеличивая размеры системы, можно достичь значения коэффициента размножения k~\. Система будет иметь критические размеры, если число нейтронов, потерянных вследствие захвата и утечки, равно