Эффективный коэффициент размножения нейтронов

Эффективный коэффициент размножения нейтронов — количество нейтронов, вызывающих новую реакцию деления, на один акт деления ядра. Обозначается в основном буквой k.

При каждом делении ядра образуется определённое количество нейтронов, обычно 2-3, с энергиями в широком диапазоне. Часть из этих нейтронов может поглотиться другим ядром и вызвать новую реакцию деления. Другая часть теряется для цепной реакции — поглощается ядрами, неспособными к делению, вылетает за пределы реактора, распадается. Эффективный коэффициент размножения количественно характеризует ход цепной реакции. Если k > 1, то реакция набирает ход, ядра делятся все чаще, при k < 1, — реакция затухает, при k = 1 поддерживается стабильный режим.

Коэффициент размножения можно оценить по формуле

$k = \nu \varepsilon p f \frac{\sigma_f}{\sigma_t}$,

где ν — количество быстрых нейтронов, которые создаются в среднем при акте деления, ε — фактор, описывающий дополнительное образование быстрых нейтронов при реакциях деления, инициированных быстрыми нейтронами, p — вероятность того, что нейтрон замедлится, избежав поглощения, f — коэффициент использования тепловых нейтронов, $\sigma_f/\sigma_t$ — отношение сечения реакции деления до полного сечения реакции для захваченного нейтрона.

Например, для реактора на природном уране с графитовым замедлителем эти факторы можно оценить, как: ν = 2.47 , ε = 1,02, p = 0,89, f = 0,88, $\sigma_f/\sigma_t$ = 0.54, что приводит к величине k = 1,07 для реактора неограниченных размеров. Ограниченные размеры реактора уменьшают значение k. Дополнительно k можно уменьшить до 1, вводя в реактор стержни с поглотителем.