Transformarea unui nucleu fertil în nucleu fisionabil
Uraniul-238 reprezintă mai mult de 95% din uraniul prezent în miezul reactoarelor. El participă marginal la reacția în lanț, dar joacă totuși un rol auxiliar important. Prin captarea unui neutron, acesta devine un nucleu de plutoniu-239. Ulterior, acest nucleu de plutoniu-239 poate suferi o fisiune dacă captează din nou un alt neutron. Cumva, uraniul-238 poate fi privit ca o scindare cu întârziere sau prin substituție. El generează combustibil nuclear prin furnizarea de nuclee fisionabile: se spune că este fertil.
Mecanismul de generare a plutoniului implică mai multe etape. Prin captarea unui neutron, uraniul-238 devine uraniu-239 care se transformă rapid prin radiație beta în neptuniu-239. Acest neptuniu se transformă apoi prin radiații beta, după 3 zile în medie, într-un nou nucleu: plutoniu-239. Acest radionuclid este fisionabil, ca și uraniul-235.
Capturarea unui neutron de către un nucleu de uraniu-238 duce la formarea, în câteva zile, a unui nucleu de plutoniu-239 fisionabil. Nucleul de uraniu-239 rezultat în urma captării neutronului este radioactiv beta-minus. Prin emiterea unui electron și a unui antineutrino, acesta devine neptuniu-239, care, fiind la rândul său instabil, se transformă la rândul său în plutoniu-239.
IN2P3Plutoniul-239 este un bun combustibil nuclear: scindat de neutroni rapizi, el eliberează în medie 2,30 neutroni secundari pentru fiecare neutron capturat. Dintre acești neutroni secundari, unul este necesar pentru a menține reacția în lanț. Apoi, 1,30 rămân disponibili.
Dacă, în medie, unul dintre acești neutroni disponibili este capturat de un nucleu de uraniu-238 transformându-l în plutoniu-239, reactorul produce atâta combustibil cât consumă. Atunci când mai mult de un neutron produce plutoniu (cu o configurație adecvată a miezului reactorului), reactorul se numește breeder. În caz contrar, reactorul se numește „subgenerator”. Cele câteva reactoare care au funcționat ca reproducători sunt reactoare cu neutroni rapizi.
Condițiile de regenerare sunt foarte departe de a fi îndeplinite pentru reactoarele convenționale ale centralelor nucleare care utilizează neutroni lenți. Cu toate acestea, în combustibilul iradiat al acestora se generează cantități semnificative de plutoniu.
Cantitatea de plutoniu produsă de la originea parcului mondial de reactoare a fost estimată în anul 2000 la 1400 de tone, din care 60% este plutoniu-239. Această cantitate creștea cu 70 de tone pe an.
Acces la pagina în limba franceză
Mai mult : Neutroni lenți și rapizi
Mai mult : Reproducere
.