Плодородный материал - Fertile material

Трансмутационный поток между 238U и 245См 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 238Пу, 241Пу, 242–244См; но 245–248См все долгожители.

Плодородный материал это материал, который, хотя и не сам расщепляющийся к тепловые нейтроны, можно преобразовать в делящийся материал поглощением нейтронов и последующими превращениями ядер.

Природные плодородные материалы

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

В реакторе образуются искусственные изотопы, которые можно преобразовать в делящийся материал за один нейтронный захват включают:

Некоторые другие актиниды необходимо более одного захвата нейтрона, прежде чем достигнуть изотопа, который является одновременно делящимся и достаточно долгоживущим, чтобы, вероятно, иметь возможность захватывать другой нейтрон и делиться вместо распада.

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 быстрый реактор, им может потребоваться меньше нейтронов для достижения деления, а также для производства большего количества нейтронов при делении.

Делящиеся материалы из плодородных материалов

А реактор на быстрых нейтронах, что означает тот, у кого мало или нет замедлитель нейтронов и, следовательно, используя быстрые нейтроны, может быть настроен как реактор-размножитель, производящий больше делящегося материала, чем он потребляет, используя фертильный материал в бланкете вокруг активной зоны или содержащийся в специальных топливные стержни. С плутоний-238, плутоний-240 и плутоний-242 плодородны, накопление этих и других неделящихся изотопов представляет меньшую проблему, чем в тепловые реакторы, что не может их эффективно сжечь. Реакторы-размножители, использующие нейтроны теплового спектра, применимы только в том случае, если ториевый топливный цикл используется, как уран-233 деление гораздо надежнее тепловыми нейтронами, чем плутоний-239.

Приложения

Предлагаемые области применения фертильного материала включают космическую установку для производства расщепляющегося материала для космический корабль ядерная двигательная установка. Предполагается, что объект будет безопасно транспортировать плодородные материалы с Земли через атмосфера, и разместите их на космическом объекте в Земля – Луна L1 лагранжиан точка, где могло бы произойти производство расщепляющегося материала, что устраняет риск безопасности транспортировки расщепляющихся материалов с Земли.[2]

Рекомендации

  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 MOX-топлива LWR». Журнал ядерной науки и технологий. 41 (4): 448–456. Дои:10.3327 / jnst.41.448.[постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ Додд, Джейк; Тангавелу, Мадху (2012). "SNAP-X: Завод космической ядерной активации". Конференция и выставка AIAA SPACE 2012. Дои:10.2514/6.2012-5329. ISBN  978-1-60086-940-2.