Условия для протекания управляемой цепной реакции деления (К = 1) реализуются в ядерных (атомных) реакторах.
В реакторе на медленных (тепловых) нейтронах с энергией меньше 0,5 эВ управляемая цепная реакция деления может протекать в природном или в слабо обогащённом уране, что достигается введением в реактор специального вещества – замедлителя.
В активной зоне реактора расположены
тепловыделяющие элементы (твэлы) 1 и замедлитель 2. Твэлы представляют собой блоки
из делящегося материала, заключённые в герметичную оболочку, слабо поглощающую
нейтроны. За счёт энергии, выделяющейся при делении ядер, твэлы разогреваются.
Отвод тепла из активной зоны реактора к электрогенерирующему блоку осуществляется
теплоносителем 3 , омывающим твэлы.
23 – 7
Активная зона окружена отражателем 4, уменьшающим утечку нейтронов
На практике твёрдыми замедлителями
являются бериллий и графит, а жидким – тяжёлая вода.
Уменьшения кинети –
ческой энергии нейтрона от 1 МэВ до 0,5 эВ в замедли – теле происходит в результате многократных (около 50) соударений нейтрона с ядрами атомов замедлителя.
Регулирующие стержни (управляющие и аварийные) изготавливают из материала сильно поглощающего нейтроны (кадмий или бор).
Термоядерная реакция
Одной из возможных реакций синтеза лёгких ядер является ядерная реакция, которая может протекать в смеси из дейтерия и трития:
2Н + 3Н 
+ 4Не + 17,6 МэВ.
Требующийся для этой реакции тритий может быть получен из лития:
6Li + 
3H + 4He.
Для сближения ядер 2Н и 3Н на расстояние порядка радиуса действия ядерных сил необходимо преодолеть кулоновский барьер высотой ~10 эВ, а для этого сталкивающимся ядрам следует сообщить достаточно высокую кинетическую энергию, т.е. смесь нужно разогреть до температуры порядка 108 К.
В варианте неуправляемого термоядерного взрыва в водородной бомбе нагрев до таких температур осуществляется взрывом плутониевой атомной бомбы.
Для осуществления реакции управляемого термоядерного синтеза (УТС) необходимо высокотемпературную дейтериево-тритиевую плазму, нагретую до Т~108 К удерживать от контакта со стенками реактора в течение времени τ, определяемого критерием Лоусона пя.τ = 1020 с/м3, где
nя – объёмная концентрация ядер в горячей плазме ( d + t).
В установках типа «Токамак» реализуется идея магнитного удержания плазмы, предложенная российскими физиками Таммом и Сахаровым. Создание плазмы, её нагрев до термоядерных температур и отрыв от стенок торообразной рабочей камеры осуществляют импульсным током газового разряда, вызываемого в плазме индукционным способом. Главная трудность – неустойчивость плазменного шнура.
Н.Г.Басов и О.Н.Крохин в 1962 г. предложили способ осуществления реакции УТС связанный с разогревом, сжатием и удержанием термоядерной мишени с помощью воздействия на неё мощных пучков лазерного излучения. В таких установках критерий Лоусона следует превзойти по крайней мере в сотни раз, так как световая энергия лазерного пучка составляет примерно 1% от подводимой к лазеру электроэнергии.