Transformacja jądra płodnego w rozszczepialne
Uran-238 stanowi ponad 95% uranu obecnego w rdzeniu reaktorów. Uczestniczy on marginalnie w reakcji łańcuchowej, niemniej jednak odgrywa ważną rolę pomocniczą. Wychwytując neutron, staje się jądrem plutonu-239. Później to jądro plutonu-239 może ulec rozszczepieniu, jeśli ponownie wychwyci kolejny neutron. W jakiś sposób uran-238 może być postrzegany jako rozszczepiający się z opóźnieniem lub przez pełnomocnika. Wytwarza on paliwo jądrowe, dostarczając jąder rozszczepialnych: mówi się, że jest płodny.
Mechanizm powstawania plutonu obejmuje kilka etapów. Przez przechwytywanie neutronu, uran-238 staje się uran-239, który szybko zmienia się przez promieniowanie beta w neptun-239. Ten neptun przekształca się następnie w wyniku promieniowania beta, średnio po 3 dniach, w nowe jądro: pluton-239. Ten radionuklid jest rozszczepialny, podobnie jak uran-235.
Wychwycenie neutronu przez jądro uranu-238 prowadzi do powstania w ciągu kilku dni jądra rozszczepialnego plutonu-239. Jądro uranu-239 powstałe w wyniku wychwytu neutronu jest promieniotwórcze beta-minus. Emitując elektron i antyneutrino, staje się neptunem-239, który sam będąc niestabilny przekształca się z kolei w ten sam sposób w pluton-239.
IN2P3Pluton-239 jest dobrym paliwem jądrowym: rozszczepiony przez neutrony prędkie, uwalnia średnio 2,30 neutronów wtórnych na każdy wychwycony neutron. Z tych neutronów wtórnych, jeden jest potrzebny do podtrzymania reakcji łańcuchowej. Następnie 1,30 pozostaje dostępne.
Jeśli średnio jeden z tych dostępnych neutronów jest wychwytywany przez jądro uranu-238 przekształcające go w pluton-239, reaktor produkuje tyle paliwa, ile zużywa. Gdy więcej niż jeden neutron wytwarza pluton (przy odpowiedniej konfiguracji rdzenia reaktora), reaktor nazywa się powielającym. W przeciwnym wypadku reaktor nazywany jest „subgeneratorem”. Garstka reaktorów, które pracowały jako hodowlane to reaktory na neutronach prędkich.
Warunki do regeneracji są bardzo dalekie od spełnienia dla konwencjonalnych reaktorów elektrowni jądrowych, które wykorzystują wolne neutrony. W ich napromieniowanym paliwie powstają jednak znaczne ilości plutonu.
Ilość plutonu wyprodukowanego z paliwa pochodzącego ze światowej floty reaktorów szacowano w roku 2000 na 1400 ton, z czego 60% stanowi pluton-239. Ilość ta rosła o 70 ton rocznie.
Access to page in french
Więcej: Wolne i szybkie neutrony
Więcej: Hodowla
.