Lásd még: atomreaktor fizika, maghasadás, és nehézvíz

ez a szakasz nem idéz elő semmilyen forrást. Kérjük, segítsen javítani ezt a részt azáltal, hogy idézeteket ad hozzá megbízható forrásokhoz. A nem forrázott anyagok megtámadhatók és eltávolíthatók., (Lehet, hogy 2015) (Megtanulják, hogyan kell eltávolítani ezt a sablont üzenet)

A fenntartásának kulcsa a nukleáris láncreakció belül egy nukleáris reaktor használni, átlagos, pontosan a neutron szabadul fel minden maghasadás esemény, hogy ösztönözze a másik maghasadás esemény (egy másik fissionable mag). A reaktor geometriájának gondos kialakításával, valamint a jelen lévő anyagok gondos ellenőrzésével, a reaktivitás befolyásolása érdekében önfenntartó láncreakció vagy” kritikusság ” érhető el és tartható fenn.,

a természetes urán különböző izotópok keverékéből áll, elsősorban 238U, és sokkal kisebb mennyiségben (körülbelül 0, 72 tömegszázalék) 235U. 238U csak viszonylag energikus, körülbelül 1 MeV vagy annál magasabb neutronokkal hasítható. A 238U mennyiség nem tehető “kritikussá”, mivel parazitikusan több neutront szív fel, mint amennyit a hasadási folyamat szabadít fel. A 235U viszont támogathatja az önfenntartó láncreakciót, de a 235U alacsony természetes bősége miatt a természetes urán önmagában nem képes kritikusságot elérni.,

A trükk elérése kritikus kizárólag természetes vagy alacsony dúsítású urán, amelynek nincs olyan, hogy “csupasz” kritikus tömeget, hogy lelassítja a kibocsátott neutronok (anélkül, hogy elnyeli őket), hogy a pont, ahol elég nekik okozhat további maghasadás a kis mennyiségű 235U, amely rendelkezésre áll. (A 238U, amely a természetes urán nagy része, gyors neutronokkal is hasad.) Ehhez egy neutron moderátor alkalmazására van szükség, amely gyakorlatilag az összes neutron kinetikus energiáját elnyeli, lelassítva őket arra a pontra, hogy elérik a termikus egyensúlyt a környező anyaggal., Megállapították, előnyös, hogy a neutron-gazdaság, hogy fizikailag külön a neutron energia moderálási folyamat az urán üzemanyag magát, mint 238U magas a valószínűsége annak, hogy elnyeli a neutronokat a köztes kinetikus energia szint, egy reakció ismert, mint a “rezonancia” felszívódását. Ez alapvető oka annak, hogy a reaktorokat külön szilárd tüzelőanyag-szegmensekkel tervezzük, amelyeket a moderátor vesz körül, nem pedig olyan geometriával, amely homogén keveréket adna az üzemanyagból és a moderátorból.,

a víz kiváló moderátort tesz lehetővé; a vízmolekulákban a szokásos hidrogén – vagy protiumatomok nagyon közel vannak egy neutronhoz, így ütközésük nagyon hatékony lendületet eredményez, hasonlóan a két biliárdgolyó ütközéséhez. Azonban, amellett, hogy jó moderátor, a szokásos víz is nagyon hatékony a neutronok elnyelésében., Ezért használata közönséges víz, mint egy moderátor könnyen felszívja a sok neutronok, hogy túl kevés maradt fenn a láncreakció a kis, elszigetelt 235U magok az üzemanyag, így kizárná kritikusság a természetes urán. Emiatt egy könnyűvizes reaktor megköveteli, hogy a 235U izotóp koncentrálódik az urán üzemanyagában, dúsított uránként, általában 3-5% 235U tömeg között (az ebből a folyamatból származó mellékterméket dúsítási folyamatnak nevezik szegényített urán, tehát elsősorban 238U-ból áll, kémiailag tiszta)., A reaktor pontos geometriájától és egyéb tervezési paramétereitől függ, hogy milyen mértékű dúsításra van szükség ahhoz, hogy egy könnyűvíz-moderátorral kritikus legyen.

ennek a megközelítésnek az egyik szövődménye az urándúsító létesítmények szükségessége, amelyek építése és üzemeltetése általában drága. Nukleáris proliferációs problémát is jelentenek; ugyanazok a rendszerek, amelyeket a 235U gazdagítására használnak, sokkal több “Tiszta” fegyverminőségű anyag előállítására is használhatók (90% vagy több 235U), amely alkalmas nukleáris fegyver előállítására., Ez semmilyen módon nem triviális gyakorlat, de elég megvalósítható ahhoz, hogy a dúsító létesítmények jelentős nukleáris proliferációs kockázatot jelentsenek.

a probléma alternatív megoldása olyan moderátor használata, amely nem szívja fel a neutronokat olyan könnyen, mint a víz. Ebben az esetben a felszabaduló neutronok mindegyike mérsékelhető és használható a 235U reakciókban, ebben az esetben elegendő 235U természetes uránban a kritikusság fenntartásához. Az egyik ilyen moderátor nehéz víz vagy deutérium-oxid., Bár dinamikusan reagál a neutronok a divat hasonló fény, víz (bár a kevesebb energia transzfer átlagos, tekintettel arra, hogy a nehéz hidrogén, vagy deutérium, körülbelül kétszer a tömeg hidrogén), már az extra neutron, hogy a fény a víz általában hajlamosak elnyelni.