ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია
ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია — ნეიტრონებით გამოწვეული მძიმე ბირთვების გაყოფის განშტოებული ჯაჭვური რეაქცია, რომლის შედეგადაც ნეიტრონების რიცხვი იზრდება და შეიძლება წარმოშვას გაყოფის თვითხელშემწყობი პროცესი. ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია ეგზოთერმულია, ე. ი. მისი მიმდინარეობის დროს ადგილი აქვს ენერგიის გამოყოფას. მძიმე ელემენტებში, მაგალითად, ურანში, ნეიტრონების N რიცხვის ფარდობა პროტონების Z რიცხვთან საგრძნობლად მეტია, ვიდრე გაყოფის შედეგად მიღებულ ნამსხვრევებში. სწორედ ეს განსაზღვრავს რამდენიმე (2-3) ჭარბი ნეიტრონის გამოყოფას ურანის ბირთვის დაშლის დროს. ეს ფაქტი ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის განხორციელების საშუალებას იძლევა. ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის დასახასიათებლად იყენებენ გამრავლების k კოეფიციენტს. იგი გაყოფის აქტის შემდეგ სისტემაში არსებულ ნეიტრონთა რიცხვის ფარდობაა გაყოფის წინა ამავე სისტემაში არსებულ ნეიტრონთა რიცხვთან. ბირთვული ჯაჭვური რეაქციას ადგილი ექნება, როცა k≥1-ზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ჯაჭვური რეაქცია არ განვითარდება. სისტემას, რომლისთვისაც k=1, ეწოდება კრიზისული, თუ k>1, — ზეკრიზისული, ხოლო თუ k<1, — ქვეკრიზისული. გამრავლების კოეფიციენტის სიდიდე მნიშვნელოვნადაა დამოკიდებული სისტემის იზოტოპურ შედგენილობაზე, ზომასა და ფორმაზე. ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ნარევისაგან (~99.27% U 238 {\displaystyle {\ce {^{238}U}}} და ~0.72% U 235 {\displaystyle {\ce {^{235}U}}} ) შემდგარი ნებისმიერი ზომისა და ფორმის სისტემა, სხვა ნივთიერებების დამატების გარეშე, მუდამ ქვეკრიზისულია. მასში ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია არ წარიმართება. გაყოფის შედეგად მიღებულ ნეიტრონებს დიდი ენერგია აქვთ, რის გამოც ისინი ეფექტურად ვერ იწვევენ U 235 {\displaystyle {\ce {^{235}U}}} ბირთვების გაყოფას, ვინაიდან სწრაფი ნეიტრონებისათვის ამ პროცესის ალბათობა საკმაოდ მცირეა. ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია ნელი ნეიტრონებით ხორციელდება ბირთვულ რეაქტორებში, სადაც ბუნებრივი ან U 235 {\displaystyle {\ce {^{235}U}}} იზოტოპით გამდიდრებული ურანი მოთავსებულია ბლოკების სახით ან თანაბრადაა განაწილებული შემნელებლის (წყალი, მძიმე წყალი, გრაფიტი, ბერილიუმი) მოცულობაში. შემნელებლის როლი ნეიტრონის შენელების პროცესის დაჩქარებაში მდგომარეობს. რეალურ ბირთვულ რეაქტორებში ნეიტრონების ნაწილი სისტემიდან გამოდის და ბირთვულ ჯაჭვურ რეაქციაში აღარ მონაწილეობს, რის გამოც გამრავლების კოეფიციენტი ტოლია: k = k ∞ p {\displaystyle k=k_{\infty }p} , სადც k ∞ {\displaystyle k_{\infty }} არის უსასრულო ზომის რეაქტორის გამრავლების კოეფიციენტი, p {\displaystyle p} — რეაქტორიდან ნეიტრონის გამოუსვლელობის ალბათობა.