фита и урана, будет еще какое-то количество алюминия и воды, поглощающих нейтроны. В результате избыток коэффициента размножения нейтронов оказывается совсем небольшим — на 5—8% больше единицы. Если детали реактора будут сделаны из не совсем чистых материалов, то он может и вовсе не заработать. Поэтому в строительстве реакторов применяются только высококачественные материалы.
Вот постройка нового атомного реактора закончена, и в готовую графитовую решетку загружают урановые стержни (рис. 4 и 5). Коэффициент размножения нейтронов постепенно нарастает. Когда он достигнет 0,8—0,9, в один из пустых каналов опускают источник нейтронов и включают измерительную аппаратуру. Постепенно, по мере приближения коэффициента размножения к единице, число нейтронов, регистрируемых специальными счетчиками, становится все больше и больше и, наконец, мощность начинает медленно нарастать, даже если убрать из реактора источник нейтронов, — физики говорят: «реактор достиг критичности», или: «достигнута необходимая критическая масса». Иногда критическая масса достигается не изменением общей массы урана, а резким уменьшением поверхности системы — тем самым уменьшается и доля вылетающих из системы нейтронов. Типичный пример такого реактора — атомная бомба, в ней «критическая масса» достигается сближением двух урановых полусфер.
Рис. 4. Бетонная защита Брукхейвенского (США) атомного реактора с отверстиями для загрузки урановых блоков и облучаемых материалов.
Рис. 5. Загрузка урановых блоков в атомный реактор. Каждый урановый блок покрыт алюминиевой оболочкой, имеет длину 10 см, а вес — 1,25 кг.
РЕГУЛИРОВКА МОЩНОСТИ АТОМНОГО РЕАКТОРА
Атомный реактор нужно уметь выводить на заданную мощность, удерживать на ней и в нужный момент прекращать цепную реакцию (рис. 6). Чтобы мощность реактора увеличилась, достаточно сделать коэффициент размножения нейтронов чуть больше единицы. В каждом реакторе небольшая часть каналов предназначена не для урановых стержней, а для стержней регулирующих или стержней аварийной защиты. Эти стержни делают из вещества, сильно поглощающего нейтроны: в маломощных реакторах — из легкоплавкого кадмия, а в реакторах мощных, работающих на промышленность,— чаще всего из стали с добавкой бора, сильно поглощающего нейтроны. Регулирующие стержни приводятся в действие электромашинными устройствами, связанными со счетчиками нейтронов. Как только мощность реактора падает, регулирующие стержни поднимаются выше, если же мощность слишком нарастает — опускаются и поглощают избыточные нейтроны.
Стержни аварийной защиты обычно подвешены над пустыми каналами на электромагнитах. Стоит случиться какой-либо неисправности — прервется подача электроэнергии или появится активность в охлаждающей воде, как цепь питания электромагнитов разорвется и стержни почти мгновенно остановят мощный реактор.
Смена нейтронных «поколений» в реакторе происходит за тысячные доли секунды, поэтому даже очень небольшое изменение коэффициента размножения нейтронов вызывало бы сильные колебания в мощности реактора, если бы не запаздывающие нейтроны. Более 99% нейтронов испускается при делении мгновенно, но 0,7% — с запаздыванием от десятых долей секунды и до 55 секунд. Запаздывающие нейтроны играют роль буфера, смягчающего колебания в мощности реактора. До тех пор пока коэффициент размножения нейтронов не выходит за пределы между 0,993 и 1,007, запаздывающие нейтроны не дают реактору слишком быстро умень-
299