Почему нейтроны используются в ядерных реакторах

Почему в ядерных реакторах используются нейтроны, а не протоны или электроны?

ОТВЕТ

Ядерный реактор - это устройство, в котором происходит контролируемая, самоподдерживающаяся ядерная реакция. Поскольку нейтроны образуются при делении, проще всего использовать нейтроны для достижения эффекта ядерной цепной реакции. Мы начинаем с источника нейтронов (который также может быть топливом), каждый нейтрон, расщепляя атомные ядра, производит еще несколько нейтронов. 

Нейтроны не имеют заряда и сами по себе могут расщеплять ядра, более того, чем медленнее нейтрон, тем больше вероятность того, что это произойдет. Используя свойства нейтронов, мы контролируем развитие цепной реакции таким образом, что в конечном итоге каждый нейтрон производит в реакторе ровно один новый нейтрон. 

Таким образом, деление продолжается, но количество нейтронов не меняется - таким образом, мы имеем самоподдерживающуюся реакцию, которая также является источником энергии. Конструкция такого реактора очень проста: первый реактор, работавший непрерывно (X-10), представлял собой просто большой блок графита, в который были вставлены ромбики топлива, содержащего природный уран.

Конечно, можно представить себе и другую схему. Протоны также могут вызывать деление. Но в их случае, поскольку они являются частицами с положительным зарядом, их необходимо ускорить, чтобы они могли столкнуться с ядрами, которые также имеют положительный заряд. Поэтому нам нужно устройство для их ускорения - ускоритель. 

Энергия, образующаяся при делении ядер, может быть использована для производства электроэнергии, которая, в свою очередь, может быть использована для питания ускорителя, и если мы получим больше энергии, чем использует ускоритель, мы сможем поддерживать реакцию. 

Этот тип реактора имеет большое преимущество перед нейтронным реактором - без протонов и ускорителя он не будет работать, поэтому он более безопасен, ведь если отключить эту часть, реакция полностью прекратится. 

При использовании нейтронного реактора существует опасность, что реакция выйдет из-под контроля и начнет самостоятельно развиваться в нежелательном направлении. На самом деле, подкритические реакторы с ускорителем (подкритический реактор с ускорителем), которые я описал выше, действительно существуют, хотя схема их работы немного сложнее, и пока они находятся на стадии разработки и испытаний.