A termékeny mag átalakulása hasadó maggá
A reaktorok magjában lévő urán több mint 95%-át az urán-238 teszi ki. A láncreakcióban marginálisan vesz részt, de ennek ellenére fontos segédszerepet játszik. Egy neutron befogásával a plutónium-239 atommagjává válik. Később ez a plutónium-239 atommag hasadáson mehet keresztül, ha ismét befog egy újabb neutront. Valahogy úgy tekinthetjük, hogy az urán-238 késleltetve vagy közvetve hasad. Hasadó atommagokat szolgáltatva nukleáris üzemanyagot termel: azt mondják, hogy termékeny.
A plutónium keletkezésének mechanizmusa több lépcsőfokot foglal magában. Az urán-238 neutron befogásával urán-239 lesz, amely béta-sugárzás hatására gyorsan neptúnium-239-re változik. Ez a neptúnium aztán béta-sugárzással, átlagosan 3 nap múlva egy új atommaggá alakul át: plutónium-239-é. Ez a radionuklid az urán-235-höz hasonlóan hasadóanyag.
A neutron befogása az urán-238 atommagjával néhány napon belül egy hasadó plutónium-239 atommag kialakulásához vezet. A neutron befogásából származó urán-239 atommag radioaktív béta-mínusz. Egy elektron és egy antineutrínó kibocsátásával neptúnium-239 lesz belőle, amely, mivel maga is instabil, a maga részéről ugyanígy átalakul plutónium-239-é.
IN2P3A plutónium-239 jó nukleáris fűtőanyag: gyors neutronok által hasítva átlagosan 2,30 másodlagos neutron szabadul fel egy befogott neutrononként. Ezekből a másodlagos neutronokból egy szükséges a láncreakció fenntartásához. Ezután 1,30 marad rendelkezésre.
Ha ezek közül a rendelkezésre álló neutronok közül átlagosan egyet befog egy urán-238 atommag, amely plutónium-239-é alakul át, akkor a reaktor annyi üzemanyagot termel, amennyit elhasznál. Ha egynél több neutronból plutónium keletkezik (a reaktormag megfelelő konfigurációja esetén), a reaktort tenyésztőnek nevezzük. Ellenkező esetben a reaktort “algenerátornak” nevezik. Az a maroknyi reaktor, amely tenyésztőként működött, gyorsneutronos reaktor.
A regeneráció feltételei nagyon messze vannak a lassú neutronokat használó atomerőművek hagyományos reaktorai esetében. A besugárzott üzemanyagukban azonban jelentős mennyiségű plutónium keletkezik.
A világméretű reaktorflotta eredetéből származó plutónium mennyiségét 2000-ben 1400 tonnára becsülték, amelynek 60%-a plutónium-239. Ez a mennyiség évente 70 tonnával nőtt.
Az oldal elérhetősége francia nyelven
TOVÁBB : Lassú és gyors neutronok
TOVÁBB : Tenyésztés