Для чего в ядерных реакторах используются вещества, называемые замедлителями?

В ядерных реакторах замедлители (модераторы) используются для нескольких целей:

1. Модерация нейтронов: Замедлители служат для замедления (модерации) быстрых нейтронов, делая их более вероятными для захвата ядрами деления. Быстрые нейтроны, высвобождающиеся при делении ядер, имеют высокую энергию и могут пролетать через другие ядра, не вызывая их деления. Замедлители, такие как вода, графит или тяжелая вода, взаимодействуют с нейтронами, передавая им энергию и замедляя их до теплового (медленного) уровня. Медленные нейтроны более эффективно взаимодействуют с ядрами деления, что способствует поддержанию цепной реакции.
2. Управление реакцией: Замедлители также могут использоваться для управления реакцией деления. Путем изменения концентрации или расположения замедлителей можно изменять плотность нейтронов в реакторе и, следовательно, контролировать скорость реакции деления. Например, в реакторах на графите используется графитовый стержень, называемый управляющим стержнем, который может быть выдвинут или вдвинут в реактор для регулирования уровня реакции деления.
3. Размножение ядерного топлива: Некоторые замедлители могут иметь свойство размножать ядерное топливо. Например, в реакторах на тяжелой воде (D2O) изотоп дейтерия (D2) может взаимодействовать с нейтронами, образуя тритий (T2) и гелий-3 (He-3). Тритий может быть использован для производства нового ядерного топлива, такого как плутоний-239, который затем может быть использован в других реакторах или ядерном оружии.
4. Защита от нейтронного излучения: Замедлители также могут использоваться для защиты от нейтронного излучения. Плотные материалы, такие как бор или кадмий, могут использоваться в качестве замедлителей, чтобы поглощать нейтроны и уменьшать уровень излучения за пределами реактора.

В целом, использование замедлителей в ядерных реакторах позволяет контролировать и управлять реакцией деления, обеспечивать эффективное использование ядерного топлива, а также обеспечивать безопасность и защиту от нейтронного излучения.