Přeměna fertilního jádra na štěpné jádro
Uran-238 tvoří více než 95 % uranu přítomného v aktivní zóně reaktorů. Na řetězové reakci se podílí okrajově, nicméně hraje důležitou pomocnou roli. Zachycením neutronu se z něj stává jádro plutonia-239. Později může toto jádro plutonia-239 projít štěpením, pokud opět zachytí další neutron. Na uran-238 lze nějakým způsobem pohlížet jako na štěpení se zpožděním nebo v zastoupení. Vytváří jaderné palivo tím, že poskytuje štěpná jádra: říká se, že je plodné.
Mechanismus vzniku plutonia zahrnuje několik fází. Zachycením neutronu se z uranu-238 stává uran-239, který se zářením beta rychle mění na neptunium-239. Uran-238 se stává plutoniem. Toto neptunium se pak zářením beta mění v průměru po 3 dnech na nové jádro: plutonium-239. Tento radionuklid je štěpný, stejně jako uran-235.
Zachycení neutronu jádrem uranu-238 vede během několika dní ke vzniku jádra štěpného plutonia-239. V případě, že se neutron zachytí v jádře uranu-238, vzniká štěpné jádro plutonia-239. Jádro uranu-239 vzniklé záchytem neutronu je radioaktivní beta-minus. Vyzařováním elektronu a antineutrina se z něj stává neptunium-239, které je samo o sobě nestabilní a přeměňuje se zase stejným způsobem na plutonium-239.
IN2P3Plutonium-239 je dobré jaderné palivo: při štěpení rychlými neutrony uvolňuje v průměru 2,30 sekundárních neutronů na jeden zachycený neutron. Z těchto sekundárních neutronů je jeden potřebný k udržení řetězové reakce. Pak zůstává k dispozici 1,30.
Pokud je v průměru jeden z těchto dostupných neutronů zachycen jádrem uranu-238 a přeměněn na plutonium-239, reaktor vyrobí tolik paliva, kolik ho spotřebuje. Pokud více než jeden neutron produkuje plutonium (při odpovídající konfiguraci aktivní zóny reaktoru), reaktor se nazývá množivý. V opačném případě se reaktor nazývá „subgenerátor“. Hrstka reaktorů, které fungují jako množivé, jsou reaktory na rychlých neutronech.
U běžných reaktorů jaderných elektráren, které využívají pomalé neutrony, nejsou podmínky pro regeneraci zdaleka splněny. V jejich ozářeném palivu však vzniká značné množství plutonia.
Množství plutonia vyprodukovaného původem z celosvětového parku reaktorů bylo v roce 2000 odhadnuto na 1400 tun, z čehož 60 % tvoří plutonium-239. Toto množství rostlo o 70 tun ročně.
Přístup na stránku ve francouzštině
VÍCE : Pomalé a rychlé neutrony
VÍCE : Šlechtění
.