Это и был второй путь, который избрал Ферми для получения материала для атомной бомбы.
Вернемся к ядерному реактору. В процессе замедления рождающихся быстрых нейтронов часть их, хотя и небольшая, бесцельно поглощается графитом, часть вылетает за пределы реактора и, следовательно, теряется безвозвратно. Значит, нужно уменьшить эту потерю нейтронов, чтобы как можно больше их поглощалось ядрами атомов урана-235 и урана-238. Для этой цели графитовая кладка реактора с расположенными в ней кусками урана со всех сторон окружалась слоем чистого графита. Благодаря этому слою часть нейтронов, вылетающих из зоны, где происходит цепная реакция (она получила название активной зоны), в результате многократных соударений с ядрами графита отражается обратно в активную зону. Кроме того, размеры реактора брались большими. Ведь чем больше его размеры, тем меньше вероятность того, что нейтроны, родившиеся в его активной зоне, вылетят наружу. Этим самым также уменьшалась потеря нейтронов.
А как регулировать работу реактора? Ведь нарастание количества нейтронов происходит очень быстро, и если не управлять их поведением, то тепла, выделяющегося при делении ядер, будет так много, что уран расплавится. Значит, нужно в реактор ввести стержни из какого-либо материала, поглощающего избыточные нейтроны. В качестве такого материала Ферми взял кадмий. Погружая в реактор стержни из кадмия или извлекая их, можно увеличивать или уменьшать количество нейтронов, принимающих участие в цепной реакции, в реакторе. Если количество рождающихся нейтронов в каждый данный момент времени превышает количество поглощаемых и теряющихся нейтронов, то мощность реактора нарастает, и наоборот. Если же количество рождающихся нейтронов точно равно количеству поглощаемых и теряемых нейтронов, то мощность реактора поддерживается на одном уровне. Такое регулирование числа нейтронов и осуществляется стержнями из хорошо поглощающего нейтроны материала. Их так и называют — регулирующие стержни.
Но как пустить реактор? Где взять первые нейтроны, которые дали бы начало развитию цепной реакции? Этот вопрос разрешался очень просто. Ведь советские ученые Петржак и Флёров установили в 1939 г., что ничтожная доля ядер урана постоянно распадается самопроизвольно, выделяя нейтроны. Этих нейтронов вполне достаточно для начала цепной реакции.
Когда регулирующие стержни погружены в реактор, цепная реакция не может начаться, так как поглощение нейтронов стержнями слишком велико. Но как только начинают извлекать стержни, в какой-то момент число рождающихся нейтронов станет равно числу теряемых и цепная реакция начнется. При дальнейшем извлечении стержней число рождающихся нейтронов будет превышать число теряемых и реактор, как говорят, начнет разгоняться.
