Физические основы получения атомной энергии | страница 55

Нетрудно сообразить, что для поддержания цепной реакции необходимо, чтобы из двух с половиной вторичных нейтронов, возникающих в среднем в каждом индивидуальном акте деления, по крайней мере один вызывал новое деление. В этом случае начатая реакция не остановится и будет протекать с постоянным количеством делений в единицу времени, то есть с постоянной скоростью. Если же на каждые два с половиной вторичных нейтрона будет приходиться не одно деление, а больше, например, два, то количество нейтронов, производящих деление, будет лавинообразно расти в геометрической прогрессии 1: 2: 4: 8: 16: 32: 64:… Число нейтронов будет удваиваться от одного поколения к другому, так что уже в десятом поколении их будет 1000, а в восьмидесятом — около 10^>24 (единица с двадцатью четырьмя нулями), то есть примерно столько, сколько имеется атомов в 0,5 кг урана.

Таким образом, скорость развития цепной реакции зависит от того, как происходит размножение нейтронов. Для количественной характеристики этой зависимости применяют особую величину, называемую коэффициентом размножения нейтронов. Коэффициент размножения нейтронов — это число, которое показывает, во сколько раз увеличивается в среднем количество нейтронов, производящих деления, от одного поколения к другому. Другими словами, коэффициент размножения есть среднее число нейтронов, вызывающих деления, приходящееся на каждый нейтрон предыдущего поколения. Обозначим коэффициент размножения буквой K.

Если коэффициент размножения равен единице (K=1), то цепная реакция возможна. Будучи начата, реакция происходит с такой же скоростью, с которой она началась. Пусть, например, в каком-то определенном поколении было 1000 нейтронов, вызвавших деления. В каждом последующем поколении при K=1 таких нейтронов будет также 1000. Поскольку число нейтронов, производящих деления в каждую единицу времени, в этом случае постоянно, постольку количество выделяемой в единицу времени энергии (выделяемая мощность) также будет постоянно.

Если коэффициент размножения K меньше единицы (K<1), то цепная реакция невозможна; если даже ее начать, то она сама собой тотчас же затухнет.

Если коэффициент размножения больше единицы (K>1), то число нейтронов в процессе деления лавинообразно увеличивается и тем быстрее, чем больше K по сравнению с единицей. Реакция идет с нарастающей скоростью, то есть с возрастающим количеством делений в единицу времени. Увеличение же скорости реакции означает увеличение выделяемой мощности. Чем больше