Цепная реакция

В большом куске урана-235 или плутония при бомбардировке нейтронами происходит следующее: после расщепления первого же ядра освобождаются 2 или 3 нейтрона расщепят по ядру, то образуется уже от 8 до 12 свободных нейтронов, которые в свою очередь (с учетом некоторых потерь) расщепят новые ядра, причем каждый распад будет сопровождаться выделением огромной энергии. На этой стадии число свободных нейтронов возрастет до -20, они вызовут новые распады ядер, короче говоря, за доли секунды количество расщепленных атомов, а значит, и количество выделенной энергии возрастает лавинообразно. Этот процесс называется цепной реакцией.

В описанном выше неконтролируемом варианте эта реакция протекает в атомной бомбе. Для того чтобы она произошла, необходима некоторая минимальная масса ядерного топлива, которую называют критической массой. Для урана-235 она составляет около 23 кг, что соответствует сфере диаметром 13 см. Если масса расщепляемого материала меньше, то слишком многие нейтроны вылетают наружу и теряются безвозвратно, не расщепляя при этом ядер.

К счастью, цепную реакцию можно держать под контролем, допуская лишь определенное число распадов в секунду. Именно таким образом она протекает в ядерных реакторах, о которых будет подробно рассказано в следующей главе нашей книги.