В чем заключается управление ядерной реакцией?

Это интересный вопрос, попробую рассказать, что известно мне, лично.

Итак: для начала нам надо определить, что такое критическая масса. Критической массой называется та масса, при которой начинается самопроизвольная ядерная реакция. причём, имеется в виду сферическая форма куска металла.

Если брать плутоний-239 то в его случае будет первой критической массой, если я не ошибаюсь, 11.1 килограмма. Приблизительно, это сфера величиной с теннисный шарик.

если продолжать увеличивать массу, наращивать, то где-то при четвёртой или пятой критической массе произойдёт ядерный взрыв.

Итак: в чём же заключается управление ядерной реакцией? В реакторе, где находится топливо в виде труб, в которых находятся таблетки ядерного топлива, есть инструменты управления.

Таблетки, которые находятся в трубках, называются ТВЭЛ, то есть, тепловыделяющий элемент.

Так вот: при распаде ядра выделяется определённое количество, скажем, нейтронов, их мы и возьмём за пример.

Как я сказал выше, в зоне реактора находятся регулирующие (управляющие ядерной реакцией) инструменты.

В качестве их могут служить кадмиевые стержни. Если их опускать, то они замедляют ядерную реакцию, поглощая определённое количество тех же нейтронов, если поднимать, то реакция будет больше, сильнее.

Вот, вкратце вам представление об управлении ядерной реакцией. Есть реакторы на быстрых нейтронах, есть на ускорении альфа-частиц, сейчас их много.

В принципе любое управление зиждется на понятии обратной связи. Сама эта связь может быть как положительной, так и отрицательной. Первая служит для "разгона" основного процесса, а вторая - для "сдерживания коней". Чаще используется вторая форма обратной связи.

В случае с ядерной реакцией очевидно требуется однократное применение положительной обратной связи для запуска реакции. После контроля работоспособности всех механизмов реактора подается сигнал на подъем графитовых стержней, что приводит к началу цепной реакции. Ноесли эту реакцию не контролировать (читай - не управлять ею), то реактор банально перегреется и расплавится. Поэтому в дальнешем течении процесса выполняют регулирование высоты стержней, что приводит к изменению скорости цепной реакции. Это и есть отрицательная обратная связь, с помощью которой деление атомов ядерного топлива удается держать под контролем.

В основном, в ядерных реакторах все управление ядерными реакциями сводится к управлению коэффициентом размножения нейтронов или их энергией. Ну, а "управление нейтронами", в свою очередь, осуществляется управлением "замедлителями, поглотителями" и прочими элементами ядерного реактора. Чем глубже введем в реактор стержни "поглотителя нейтронов", тем "тише" будет ядерная реакция, тем меньше будет вырабатывать энергии ядерный реактор.