A descoberta do nêutron foi um prenúncio da era atômica da humanidade, pois nas mãos dos físicos havia uma partícula capaz, pela ausência de carga, de penetrar em qualquer núcleo, mesmo pesado. No decorrer dos experimentos de bombardeio de núcleos de urânio por nêutrons, realizados pelo físico italiano E. Fermi, foram obtidos isótopos radioativos e elementos transurânicos, neptúnio e plutônio. Assim, tornou-se possível a criação de um reator nuclear - uma instalação que supera em seu poder energético tudo o que foi criado anteriormente pela humanidade.
Um reator nuclear é um aparelho onde ocorre uma reação de fissão nuclear controlada, baseada no princípio da cadeia. Este princípio é o seguinte. Os núcleos de urânio bombardeados por nêutrons decaem e formam vários novos nêutrons, que, por sua vez, causam a fissão dos núcleos seguintes. Nesse processo, o número de nêutrons aumenta rapidamente. A razão entre o número de nêutrons em uma fase de fissão para o número de nêutronsa fase anterior do decaimento nuclear é chamada de fator de multiplicação.
Para que uma reação nuclear seja controlada, é necessário um reator nuclear, que é usado em usinas nucleares, submarinos, quebra-gelos nucleares, em instalações nucleares experimentais, etc. Uma reação nuclear descontrolada inevitavelmente leva a uma explosão de poder destrutivo colossal. Este tipo de reação em cadeia é usado exclusivamente em bombas nucleares, cuja explosão é o objetivo do decaimento nuclear.
Reator atômico, no qual os nêutrons liberados se movem em grande velocidade, para controlar a reação, é equipado com materiais especiais que absorvem parte da energia das partículas elementares. Esses materiais, que têm a capacidade de reduzir a velocidade e a inércia dos nêutrons, são chamados de moderadores de reações nucleares.
O princípio de funcionamento de um reator nuclear é o seguinte. As cavidades internas do reator são preenchidas com água destilada circulando dentro de tubos especiais. O reator nuclear liga automaticamente quando as hastes de grafite são removidas da zona ativa, que absorvem parte da energia dos nêutrons. Com o início de uma reação em cadeia, uma enorme quantidade de energia térmica é liberada, que, circulando no núcleo do reator, atinge os elementos combustíveis. Ao mesmo tempo, a água é aquecida a uma temperatura de 320 oС.
Então, a água do circuito primário, movendo-se para dentro pelos tubos do gerador de vapor, emite a energia térmica recebida do núcleoreator, água do circuito secundário, sem entrar em contato com ela, o que exclui a entrada de partículas radioativas fora da sala do reator.
O processo posterior não é diferente do que está acontecendo em qualquer usina termelétrica - a água do circuito secundário, que se transformou em vapor, dá rotação às turbinas. E as turbinas acionam geradores elétricos gigantes, que geram eletricidade.
O reator nuclear não é uma invenção puramente humana. Como as mesmas leis da física se aplicam a todo o universo, a energia do decaimento nuclear é necessária para manter a estrutura ordenada do cosmos e da vida na Terra. Reator nuclear natural natural são estrelas. E um deles é o Sol, que, com sua energia de fusão termonuclear, criou todas as condições para o surgimento da vida em nosso planeta.
