Ця симуляція моделює нейтрон-індуковану ланцюгову реакцію поділу у ґратці ядер. У поле запускається один нейтрон; коли він влучає в ядро урану-235, може спричинити поділ, вивільняючи задану кількість нових нейтронів, які продовжують знаходити інші ядра. Регулюючи збагачення, кількість нейтронів на поділ та уповільнення, ви спрямовуєте реакцію до підкритичної, критичної або надкритичної поведінки, яку відстежує живий коефіцієнт розмноження k.
Кожна зелена точка — це ядро (здатне до поділу чи ні) на випадковій ґратці. Нейтрони рухаються по балістичних траєкторіях і відбиваються від стінок. При зіткненні метод Монте-Карло вирішує, чи є ядро ураном-235 (ймовірність задається збагаченням) і чи воно поділиться; теплові (сповільнені) нейтрони використовують ймовірність поділу 0,85 проти 0,55 для швидких, тоді як неподільні ядра здебільшого просто поглинають нейтрон. Поділ породжує ν дочірніх нейтронів, а панель оцінює коефіцієнт розмноження k за активною популяцією нейтронів.
Натисніть «Старт», щоб запустити стартовий нейтрон і спостерігати каскад; повторне натискання ставить на паузу, а «Скинути» перебудовує ґратку. Повзунок «Збагачення» (1–100%) задає частку ядер, що є подільним U-235, «Нейтронів/поділ» (1–4) задає ν, що вивільняються за один поділ, а «Уповільнення» (0–100%) задає ймовірність того, що нейтрон сповільниться до теплової швидкості. Показники «Нейтрони», «Поділів» та k оновлюються щокадру.
Природний уран містить лише близько 0,72% U-235, тому реактори збагачують його приблизно до 3–5%, а зброя потребує значно вищих рівнів. Повільний тепловий нейтрон у сотні разів імовірніше поділить U-235, ніж швидкий, тож уповільнювачі, як-от вода чи графіт, є необхідними для підтримання контрольованої ланцюгової реакції.
Це самопідтримуваний процес, у якому нейтрон розщеплює важке ядро, як-от уран-235, вивільняючи енергію та два чи більше нових нейтронів. Ці нейтрони можуть розщепити подальші ядра, тож один поділ може призвести до багатьох. Симуляція показує це розгалуження як каскад рухомих нейтронних точок і світних поділених ядер.
k — це середня кількість подальших поділів, спричинених нейтронами від одного поділу. Якщо k менше за 1, реакція згасає (підкритична), при k приблизно 1 вона тримається стабільно (критична), а вище 1 — зростає експоненційно (надкритична). Панель показує живу оцінку k, отриману за активною кількістю нейтронів.
Збагачення задає відсоток ядер, що є подільним U-235, тож вищі значення роблять зіткнення набагато ймовірнішими для спричинення поділу. «Нейтронів/поділ» задає ν — кількість нових нейтронів, що вивільняються при кожному поділі. Уповільнення задає ймовірність того, що нейтрон сповільниться до теплової швидкості, що різко підвищує його шанс спричинити поділ.
Переріз поділу U-235 значно більший для повільних теплових нейтронів, ніж для швидких, тож уповільнений нейтрон набагато ймовірніше буде захоплений і спричинить розщеплення. Модель відображає це, використовуючи вищу ймовірність поділу для сповільнених нейтронів, і саме тому підвищення уповільнення може перевести реакцію в надкритичний стан.
Це якісна навчальна модель, а не транспортний код реакторного класу. Вона відтворює правильні причинно-наслідкові зв'язки між збагаченням, розмноженням нейтронів, уповільненням та критичністю, але використовує спрощені ймовірності, двовимірні балістичні нейтрони та скінченну ґратку замість реальних даних про перерізи, геометрії чи часу запізнілих нейтронів.