Ядерный реактор - это устройство, в котором протекает управляемая реакция деления тяжелых ядер.
Основными элементами ядерного реактора являются: ядерное горючее (23592 U, 23994 Pu и др.); замедлитель нейронов (тяжелая или обычная вода, графит и др.); теплоноситель для вывода энергии (вода, жидкий натрий и др.) и устройство для регулирования скорости реакции (вводимые в рабочее пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор, которые хорошо поглощают нейроны). Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, выполненной из бетона с железным заполнителем, хорошо поглощающим гамма-излучение.
Чтобы осуществить цепную ядерную реакцию с природным ураном, необходимо замедлить нейтроны от энергии около 2 МэВ (с которой они рождаются при делении) до значений, составляющий примерно 1/40 эВ, которые соответствуют тепловому равновесию нейтронов со средой. Именно при этих энергиях резко падает вероятность поглощения нейтронов ураном 23892 U, а вероятность поглощения их ураном 23592 U растет.
Поэтому в реактор наряду с ураном помещают замедлитель нейтронов - вещество с малой атомной массой и слабым поглощением нейтронов (обычная или тяжелая вода, графит, бериллий). Это реактор на медленных тепловых нейтронах.
Реактор же без замедлителя - реактор на быстрых нейтронах - может стать критическим лишь при использовании урана, обогащенного изотопом урана-235 (до 10% и выше).
По своей конструкции реакторы деления подразделяют на гомогенные и гетерогенные. В первых ядерное горючее и замедлитель представляют собой гомогенный (однородный) раствор, например раствор солей урана в тяжелой воде. В гетерогенных реакторах топливо распределено в массе твердого замедлителя, например графита. Блоки с ядерным топливом - тепловыделяющие элементы, или ТВЭЛы, обычно образуют в графитовой кладке геометрически правильный пространственный узор.
Источники: