Плодородный материал

Трансмутационный поток между ²³⁸ U и ²⁴⁵ Cm в LWR . ^[1] Скорость трансмутации сильно варьируется в зависимости от нуклида, и проценты относятся к общей трансмутации и распаду. После удаления топлива из реактора распад будет преобладать для более короткоживущих изотопов, таких как ²³⁸ Pu, ²⁴¹ Pu, ^242–244 Cm; но все ^245–248 см долговечны.

Плодородный материал - это материал, который, хотя сам по себе не расщепляется тепловыми нейтронами , может быть преобразован в делящийся материал путем поглощения нейтронов и последующих превращений ядер.

Природные плодородные материалы [ править ]

Природные фертильные материалы, которые можно превратить в делящийся материал путем облучения в реакторе, включают:

торий-232, который превращается в уран-233
уран-234, который превращается в уран-235
уран-238, который превращается в плутоний-239

Искусственные изотопы, образующиеся в реакторе, которые могут быть преобразованы в делящийся материал за один нейтронный захват, включают:

плутоний-238, который превращается в плутоний-239
плутоний-240, который превращается в плутоний-241

Некоторым другим актинидам требуется более одного захвата нейтрона, прежде чем они достигнут изотопа, который является одновременно делящимся и достаточно долгоживущим, чтобы, вероятно, иметь возможность захватывать другой нейтрон и делиться вместо распада.

плутоний-242 в америций -243 в кюрий -244 в кюрий -245
от урана-236 до нептуния- 237 до плутония-238 до плутония-239
америций- 241 до кюрия- 242 до кюрия- 243 (или, что более вероятно, кюрий-242 распадается на плутоний-238, которому также требуется один дополнительный нейтрон для достижения делящегося нуклида)

Поскольку для этого требуется всего 3 или 4 тепловых нейтрона для окончательного деления, а при делении тепловыми нейтронами генерируется только около 2–3 нейтронов, эти нуклиды представляют собой чистую потерю нейтронов. В быстром реакторе им может потребоваться меньше нейтронов для достижения деления, а также для производства большего количества нейтронов при делении.

Делящиеся материалы из плодородных материалов [ править ]

Быстрые нейтроны реактор , а это означает один с небольшим или никаким замедлителем нейтронов и , следовательно , с использованием быстрых нейтронов , может быть выполнен в виде реактора нейтронов , производить больше делящийся материал , чем потребляет, используя плодородный материал в одеяле вокруг сердечника или содержащийся в специальном топливные стержни . Поскольку плутоний-238 , плутоний-240 и плутоний-242 являются плодородными, накопление этих и других неделящихся изотопов представляет меньшую проблему, чем в тепловых реакторах , которые не могут эффективно сжигать их. Реакторы-размножители, использующие нейтроны теплового спектра, применимы только в том случае, если ториевый топливный циклиспользуется, поскольку деление урана-233 гораздо надежнее с тепловыми нейтронами, чем плутоний-239.

Приложения [ править ]

Предлагаемые области применения фертильного материала включают космическую установку для производства расщепляющегося материала для ядерных двигателей космических аппаратов . Предполагается, что установка будет транспортировать плодородные материалы с Земли, безопасно через атмосферу , и размещать их на космическом объекте в лагранжевой точке L1 Земля-Луна, где будет происходить производство делящегося материала, устраняя риск безопасности транспортировки делящихся материалов с Земли. ^[2]

Ссылки [ править ]

^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и МОКС-топлива в LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 .^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Додд, Джейк; Тангавелу, Мадху (2012). "SNAP-X: Космическая ядерная активационная установка". Конференция и выставка AIAA SPACE 2012 . DOI : 10.2514 / 6.2012-5329 . ISBN 978-1-60086-940-2.

[1] Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и МОКС-топлива в LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 .^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[dodd2012-2] Додд, Джейк; Тангавелу, Мадху (2012). "SNAP-X: Космическая ядерная активационная установка". Конференция и выставка AIAA SPACE 2012 . DOI : 10.2514 / 6.2012-5329 . ISBN 978-1-60086-940-2.

[1]