«Горение» урана.

«Горение» урана. Мы уже знаем, как получают атом­ную энергию из урана235. Но этого недостаточно. Надо научиться управлять процессом выделения энергии. Ведь эта энергия получается в форме взрыва. Цепной процесс идет очень быстро до тех пор, пока не распадется весь расщепляющийся материал или пока этот материал не разлетится под действием атомного взрыва.

Следовательно, нужно научиться осуществлять мед­ленное «горение» урана.

Казалось бы, управлять цепным процессом не так трудно.

Предположим, что мы сумеем изменять и поглощение нейтронов и выход их через поверхность урана, то есть изменять величину коэффициентов р и f.

Для начала цепного процесса мы должны увеличить p или f до тех значений, при которых коэффициент размно­жения К становится больше единицы. Число нейтронов, а следовательно, и число реакций деления, будет непре­рывно возрастать. После того как количество выделяю­щейся энергии станет достаточно велико и мощность установки возрастет до необходимых значений, коэффи­циент размножения можно уменьшить до единицы. При этом число нейтронов, а следовательно, и мощность установки останется на прежнем уровне. Изменять же коэффициент размножения можно, и позже мы покажем, как это делается.

Но скорость нейтронов слишком велика, чтобы можно было достаточно надежно управлять процессом. Мы уже видели, что при коэффициенте размножения, равном двум, цепной процесс длится миллионные доли секунды. Поэтому, казалось бы, как только значение коэффициента превзойдет единицу, управление процессом станет невозможным: слишком быстро будет нарастать число нейтронов, участвующих в делении урана. Даже если нам и удастся держать значение коэффициента размножения близким к единице, не может быть гарантии, что при внезапном изменении режима процесс может либо совсем затухнуть, либо перейти в атомный взрыв.

К счастью, есть одно обстоятельство, которое облег­чает управление цепным процессом в уране. Исследова­ния показали, что при делении ядра урана не все ней­троны выделяются одновременно. Часть нейтронов (около одного процента) выбрасывается «осколками» деления с довольно большим запозданием, достигаю­щим 60—80 секунд. Эти так называемые запаздывающие нейтроны позволяют в некоторых случаях сильно замед­лять развитие цепного процесса.

Предположим, что мы довели значение коэффициента размножения до единицы. Это значит, что потеря нейтро­нов полностью восполняется вновь образованными при делении ядер. В этом случае цепной процесс осуще­ствляется за счет запаздывающих нейтронов, так как без них коэффициент размно­жения был бы равен приблизи­тельно 0,99.

Если мы теперь увеличим коэффициент размножения до 1,01, то это увеличение про­изойдет не сразу. Та часть его, которая определяется мгно­венно вылетающими нейтро­нами, быстро поднимется до единицы. Запаздывающие же нейтроны увеличат значение коэффициента размножения только через одну — полторы минуты. И только после этого будет развиваться цепной про­цесс.

Таким образом, изменяя коэффициент размножения вблизи значения единицы, мы можем постепенно ускорять или замедлять развитие цепного процесса, то есть управ­лять скоростью выделения атомной энергии, получаю­щейся при делении урана.