Для того, чтобы реактор был тепловым, то есть большинство делений в нём происходило под действием тепловых нейтронов, последние надо непрерывно получать, необходимо наладить процесс непрерывного замедления быстрых нейтронов, рождаемых в делениях ядер топлива. Поскольку топливо обладает слабыми замедляющими свойствами, единственным средством получения в реакторе нейтронов теплового спектра является введение в состав активной зоны специальных веществ - замедлителей - в количестве, достаточном для того, чтобы интенсивность трансформации быстрых нейтронов деления в тепловые в активной зоне была существенно (во много раз) большей, чем интенсивность поглощения нейтронов в процессе их замедления.
Замедляющие свойства вещества должны определяться, очевидно, величиной скорости уменьшения кинетической энергии нейтронов в единичном объёме вещества в единицу времени. Это уменьшение кинетической энергии нейтронов происходит в реакциях рассеяния на ядрах среды. Чем больше актов рассеяния ежесекундно происходит в 1 см3 среды, тем больше энергии отнимает этот единичный объём вещества за 1с у замедляющихся в нём нейтронов, и тем, следовательно, лучшим замедлителем может служить это вещество.
Но число рассеяний в 1 см3 вещества за 1 с - это не что иное как скорость реакции рассеяния на ядрах этого вещества:
Rsi = ΣsiФ,
следовательно, вещество будет тем лучшим замедлителем, чем выше величина его макросечения рассеяния Σs.
И можно было бы считать Σs определяющей характеристикой замедляющих свойств веществ, если бы ядра всех веществ в одиночных рассеяниях отнимали у любого одиночного нейтрона одинаковую порцию энергии. Но в действительности дело обстоит не так: во-первых, ядра различных атомов отнимают у замедляющихся нейтронов существенно различные количества кинетической энергии, а, во-вторых, даже у одного определённого сорта ядер величина этой порции сильно зависит от величины энергии рассеиваемого нейтрона. То есть величина потерь энергии нейтроном в последовательных рассеяниях в процессе замедления от рассеяния к рассеянию падает даже при замедлении на ядрах одного сорта.
Поэтому явно нужна ещё какая-то характеристика замедляющих свойств для каждого сорта ядер, которая бы отражала способность этих ядер отнимать у нейтрона в одиночном рассеянии определённую среднюю кинетическую энергию.
Замедляющие свойства вещества должны определяться, очевидно, величиной скорости уменьшения кинетической энергии нейтронов в единичном объёме вещества в единицу времени. Это уменьшение кинетической энергии нейтронов происходит в реакциях рассеяния на ядрах среды. Чем больше актов рассеяния ежесекундно происходит в 1 см3 среды, тем больше энергии отнимает этот единичный объём вещества за 1с у замедляющихся в нём нейтронов, и тем, следовательно, лучшим замедлителем может служить это вещество.
Но число рассеяний в 1 см3 вещества за 1 с - это не что иное как скорость реакции рассеяния на ядрах этого вещества:
Rsi = ΣsiФ,
следовательно, вещество будет тем лучшим замедлителем, чем выше величина его макросечения рассеяния Σs.
И можно было бы считать Σs определяющей характеристикой замедляющих свойств веществ, если бы ядра всех веществ в одиночных рассеяниях отнимали у любого одиночного нейтрона одинаковую порцию энергии. Но в действительности дело обстоит не так: во-первых, ядра различных атомов отнимают у замедляющихся нейтронов существенно различные количества кинетической энергии, а, во-вторых, даже у одного определённого сорта ядер величина этой порции сильно зависит от величины энергии рассеиваемого нейтрона. То есть величина потерь энергии нейтроном в последовательных рассеяниях в процессе замедления от рассеяния к рассеянию падает даже при замедлении на ядрах одного сорта.
Поэтому явно нужна ещё какая-то характеристика замедляющих свойств для каждого сорта ядер, которая бы отражала способность этих ядер отнимать у нейтрона в одиночном рассеянии определённую среднюю кинетическую энергию.