كان اكتشاف النيوترون نذيرًا للعصر الذري للبشرية ، لأنه في أيدي علماء الفيزياء كان هناك جسيم قادر ، بسبب عدم وجود شحنة ، على اختراق أي نوى ، حتى الثقيلة. في سياق تجارب قصف نوى اليورانيوم بالنيوترونات ، التي أجراها الفيزيائي الإيطالي إي. فيرمي ، تم الحصول على النظائر المشعة وعناصر ما بعد اليورانيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم. وهكذا ، أصبح من الممكن إنشاء مفاعل نووي - تركيب يفوق في طاقته كل ما تم إنشاؤه من قبل البشرية.
المفاعل النووي هو جهاز يحدث فيه تفاعل انشطاري مضبوط ، بناءً على مبدأ السلسلة. هذا المبدأ على النحو التالي. تتحلل نوى اليورانيوم التي تقصفها النيوترونات وتشكل عدة نيوترونات جديدة ، والتي بدورها تسبب انشطار النوى التالية. في هذه العملية ، يزداد عدد النيوترونات بسرعة. نسبة عدد النيوترونات في مرحلة الانشطار الواحد إلى عدد النيوتروناتالمرحلة السابقة من الاضمحلال النووي تسمى عامل الضرب
من أجل التحكم في التفاعل النووي ، هناك حاجة إلى مفاعل نووي ، والذي يستخدم في محطات الطاقة النووية ، والغواصات ، وكاسحات الجليد النووية ، في المنشآت النووية التجريبية ، إلخ. يؤدي التفاعل النووي غير المنضبط حتماً إلى انفجار قوة تدميرية هائلة. يستخدم هذا النوع من التفاعلات المتسلسلة حصريًا في القنابل النووية ، والتي يكون انفجارها هدفًا للاضمحلال النووي.
المفاعل الذري ، حيث تتحرك النيوترونات المحررة بسرعة كبيرة ، من أجل التحكم في التفاعل ، فهو مزود بمواد خاصة تمتص جزءًا من طاقة الجسيمات الأولية. تسمى هذه المواد ، التي لديها القدرة على تقليل السرعة والقصور الذاتي للنيوترونات ، بمواد التحكم في التفاعل النووي.
مبدأ تشغيل المفاعل النووي على النحو التالي. تمتلئ التجاويف الداخلية للمفاعل بالماء المقطر المتداول داخل أنابيب خاصة. يتم تشغيل المفاعل النووي تلقائيًا عند إزالة قضبان الجرافيت من المنطقة النشطة ، والتي تمتص جزءًا من الطاقة النيوترونية. مع بداية تفاعل متسلسل ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة الحرارية ، والتي تدور في قلب المفاعل ، وتصل إلى عناصر الوقود. في نفس الوقت ، يتم تسخين الماء إلى درجة حرارة 320oС.
بعد ذلك ، ينطلق ماء الدائرة الأولية ، الذي يتحرك من الداخل عبر أنابيب مولد البخار ، الطاقة الحرارية المتلقاة من القلبمفاعل دائرة ثانوية ماء ، مع عدم ملامسته لها ، مما يمنع دخول الجسيمات المشعة خارج قاعة المفاعل.
لا تختلف العملية اللاحقة عما يحدث في أي محطة طاقة حرارية - فمياه الدائرة الثانوية ، التي تحولت إلى بخار ، تعطي دورانًا للتوربينات. وتقوم التوربينات بتنشيط مولدات كهربائية عملاقة تولد الكهرباء.
المفاعل النووي ليس اختراعًا بشريًا بحتًا. نظرًا لأن نفس قوانين الفيزياء تنطبق في جميع أنحاء الكون ، فإن طاقة الاضمحلال النووي ضرورية للحفاظ على الهيكل المنظم للكون والحياة على الأرض. المفاعلات النووية الطبيعية هي النجوم. وإحداهما هي الشمس ، التي خلقت ، بطاقتها من اندماج نووي حراري ، كل الظروف لظهور الحياة على كوكبنا.
