وينطوي تصميم المفاعل على فهم كيفية قياس ومراقبة التفاعل داخل مفاعل نووي، ويشير النشاط إلى مدى المسافة التي يبعد بها المفاعل عن حالة حرجة، حيث يكون رد الفعل المتسلسل مكتفيا ذاتيا، ويعتبر الحساب السليم وإدارة التفاعل أمرا أساسيا لضمان سلامة التشغيل وكفاءته.

حساب النشاط

وقد كثيرا ما يُعبَّر عن النشاط في وحدات تُدعى "دولار" أو "بكم" (في المائة ميل) ويُحسب على أساس عامل التكاثر النيوترونات، ك، الذي يشير إلى نسبة النيوترونات في جيل إلى جيل سابق، والصيغة الخاصة بالتفاعل هي:

وعندما تعادل الـ (ك) 1، يكون المفاعل حرجاً، وتكون القدرة على التفاعل صفراً، فالقيم التي تزيد عن 1 تشير إلى درجة حرجة، بينما تشير القيم التي تقل عن 1 إلى عدم الأهمية، ويستلزم قياساً دقيقاً للتفاعل رصد التدفق النيوترونات والتحكم في تعديلات مواقع القضبان.

آليات الرقابة

وتستخدم آليات المراقبة لتكييف التفاعل والحفاظ على استقرار المفاعلات، وتشمل أجهزة الرقابة المشتركة قضبان التحكم، والهيم الكيميائي، وتسويات التركيزات الخزفية، وتستوعب هذه الآليات أو تستخدم النيوترونات المتوسطة للتأثير على رد الفعل المتسلسل.

ويمكن إدخال أو سحب قضبان التحكم، التي تتكون من مواد النيترون - الأسبدة مثل البورون أو الكادميوم، من صميم المفاعل، وتؤثر هذه العملية تأثيرا مباشرا على السكان النيوترونات وبالتالي على التفاعل، وتضمن العملية السليمة أن يظل المفاعل في حدود القدرة على التفاعل الآمنة.

إدارة النشاط

وتشمل إدارة التفاعل الرصد والتسويات المستمرين - خلال العملية، تغيرات في التفاعل بسبب حروق الوقود، وتغيرات درجات الحرارة، وحركات العصيان المتحكمة، يستخدم المشغلون نظما لمراقبة التعويض عن هذه التغييرات ويبقي المفاعل مستقرا.

وتقتضي بروتوكولات السلامة الإبقاء على التفاعل ضمن حدود محددة، وقد يؤدي التفاعل المفرط إلى ظروف غير آمنة، بينما يؤدي عدم القدرة على التفاعل إلى خفض ناتج الطاقة، وتساعد نظم الرقابة الآلية على الحفاظ على مستويات التفاعل المثلى في جميع الأوقات.