Formação de plutônio-239

Transformação de um núcleo fértil em um núcleo físsil

Uranio-238 representa mais de 95% do urânio presente no núcleo dos reatores. Ele participa marginalmente da reação em cadeia, mas desempenha um importante papel auxiliar. Ao capturar um nêutron, ele se torna um núcleo de plutônio-239. Mais tarde este núcleo de plutónio-239 pode sofrer uma fissão se voltar a captar outro nêutron. De alguma forma, o urânio-238 pode ser visto como uma fissão com um atraso ou por procuração. Ele gera combustível nuclear fornecendo núcleos cindíveis: diz-se que é fértil.
O mecanismo de geração de plutônio envolve vários estágios. Ao capturar um nêutron, o urânio-238 torna-se urânio-239 que se transforma rapidamente por radiação beta em neptúnio-239. Este neptúnio é transformado então pela radiação beta, após 3 dias em média, em um novo núcleo: o plutônio-239. Este radionuclídeo é físsil, como o urânio-235.

Geração de plutónio
A captura de um nêutron por um núcleo de urânio-238 leva à formação dentro de poucos dias de um núcleo de plutónio-239 físsil. O núcleo de urânio-239 resultante da captura do nêutron é o beta-menos radioativo. Ao emitir um elétron e um antineutrino, ele se transforma em neptúnio-239, que sendo instável se transforma da mesma forma em plutônio-239.
IN2P3

Plutónio-239 é um bom combustível nuclear: dividido por neutrões rápidos, liberta uma média de 2,30 neutrões secundários por cada neutro capturado. Destes neutrões secundários, um é necessário para manter a reacção em cadeia. Então 1,30 permanece disponível.
Se em média um destes neutrões disponíveis for capturado por um núcleo de urânio-238 transformando-o em plutónio-239, o reactor produz tanto combustível como consome. Quando mais de um nêutron produz plutônio (com uma configuração adequada do núcleo do reator), o reator é chamado de reprodutor. Caso contrário, o reator é chamado de “sub-gerador”. O punhado de reatores que operaram como reprodutores são reatores de nêutrons rápidos.
As condições de regeneração estão muito longe de serem satisfeitas para reatores convencionais de usinas de energia nuclear que usam neutrões lentos. No entanto, quantidades significativas de plutônio são geradas em seu combustível irradiado.
A quantidade de plutônio produzido a partir da origem da frota mundial de reatores foi estimada no ano 2000 em 1400 toneladas, das quais 60% são de plutônio-239. Esta quantidade estava crescendo 70 toneladas por ano.
Acesso à página em francês
MAIS : Neutrons lentos e rápidos
MAIS : Reprodução