Реактор на тепловых нейтронах — это ядерный реактор , использующий медленные или тепловые нейтроны . («Тепловой» не означает горячий в абсолютном смысле, а означает находящийся в тепловом равновесии со средой, с которой он взаимодействует, топливом реактора, замедлителем и конструкцией, что имеет гораздо более низкую энергию, чем быстрые нейтроны, первоначально получаемые при делении.)
С другой стороны, реактор на быстрых нейтронах работает с использованием нейтронов высокой энергии, которые не замедляются замедлителем. Эти реакторы могут эффективно использовать более широкий спектр топлива, включая плутоний и другие тяжелые атомы, и обладают способностью размножать больше расщепляющегося материала, такого как уран-238, в плутоний-239, что невозможно в тепловом реакторе. В отличие от реакторов на тепловых нейтронах, интегральные быстрые реакторы (IFR) работают с использованием быстрых нейтронов и предназначены для повышения топливной эффективности. Эти реакторы способны перерабатывать ядерные отходы и размножать новое топливо, что повышает устойчивость. Кроме того, IFR включают пассивные функции безопасности, которые позволяют им безопасно останавливаться без внешнего питания или вмешательства человека.
Большинство реакторов АЭС являются тепловыми реакторами и используют замедлитель нейтронов для замедления нейтронов до тех пор, пока они не достигнут средней кинетической энергии окружающих частиц, то есть для снижения скорости нейтронов до низкоскоростных, тепловых нейтронов. Нейтроны не имеют заряда, это позволяет им проникать глубоко в мишень и близко к ядрам, таким образом рассеивая нейтроны ядерными силами, некоторые нуклиды рассеиваются на большие расстояния. [1]
Ядерное сечение урана -235 для медленных тепловых нейтронов составляет около 1000 барн , тогда как для быстрых нейтронов оно составляет порядка 1 барн. [2] Поэтому тепловые нейтроны с большей вероятностью приведут к ядерному делению урана-235 , чем будут захвачены ураном-238 . Если хотя бы один нейтрон от деления U-235 ударит по другому ядру и вызовет его деление, то цепная реакция продолжится. Если реакция будет поддерживаться сама собой, то она называется критической , а масса U-235, необходимая для создания критического состояния, называется критической массой .
Тепловые реакторы состоят из следующего :