La materia fértil es un material que, aunque no es fisionable en sí mismo por neutrones térmicos , puede convertirse en material fisionable por absorción de neutrones y posteriores conversiones de núcleos.
Materiales fértiles de origen natural [ editar ]
Los materiales fértiles de origen natural que se pueden convertir en material fisionable por irradiación en un reactor incluyen:
- torio-232 que se convierte en uranio-233
- uranio-234 que se convierte en uranio-235
- uranio-238 que se convierte en plutonio-239
Los isótopos artificiales formados en el reactor que pueden convertirse en material fisible mediante la captura de un neutrón incluyen:
- plutonio-238 que se convierte en plutonio-239
- plutonio-240 que se convierte en plutonio-241
Algunos otros actínidos necesitan más de una captura de neutrones antes de llegar a un isótopo que es tanto fisionable como lo suficientemente longevo como para poder capturar otro neutrón y fisión en lugar de descomponerse.
- plutonio-242 a americio -243 a curio -244 a curio -245
- uranio-236 a neptunio -237 a plutonio-238 a plutonio-239
- americio -241 a curio -242 a curio -243 (o, más probablemente, el curio-242 se desintegra en plutonio-238, que también requiere un neutrón adicional para alcanzar un nucleido fisionable)
Dado que estos requieren un total de 3 o 4 neutrones térmicos para eventualmente la fisión, y una fisión de neutrones térmicos genera solo alrededor de 2 a 3 neutrones, estos nucleidos representan una pérdida neta de neutrones. En un reactor rápido , pueden requerir menos neutrones para lograr la fisión, así como producir más neutrones cuando hacen la fisión.
Materiales fisionables de materiales fértiles [ editar ]
Un reactor de neutrones rápidos , es decir, uno con poco o ningún moderador de neutrones y, por lo tanto, que utiliza neutrones rápidos , puede configurarse como un reactor reproductor , produciendo más material fisionable del que consume, utilizando material fértil en una manta alrededor del núcleo o contenido en una capa especial. barras de combustible . Dado que el plutonio-238 , el plutonio-240 y el plutonio-242 son fértiles, la acumulación de estos y otros isótopos no fisionables es un problema menor que en los reactores térmicos , que no pueden quemarlos de manera eficiente. Los reactores reproductores que utilizan neutrones de espectro térmico solo son prácticos si el ciclo del combustible de toriose utiliza, ya que el uranio-233 se fisiona de manera mucho más fiable con neutrones térmicos que el plutonio-239.
Aplicaciones [ editar ]
Las aplicaciones propuestas para material fértil incluyen una instalación espacial para la fabricación de material fisible para la propulsión nuclear de naves espaciales . La instalación transportaría teóricamente materiales fértiles desde la Tierra, de manera segura a través de la atmósfera , y los ubicaría en una instalación espacial en el punto Lagrangiano Tierra-Luna L1 donde se produciría la fabricación de material fisible, eliminando el riesgo de seguridad del transporte de materiales fisibles desde la Tierra. [2]
Referencias [ editar ]
- ^ Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri (abril de 2004). "Evaluación de fuente de rayos gamma y neutrones de combustibles gastados LWR de alta combustión UO2 y MOX" . Revista de Ciencia y Tecnología Nuclear . 41 (4): 448–456. doi : 10.3327 / jnst.41.448 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ Dodd, Jake; Thangavelu, Madhu (2012). "SNAP-X: La planta de activación nuclear espacial". Conferencia y exposición AIAA SPACE 2012 . doi : 10.2514 / 6.2012-5329 . ISBN 978-1-60086-940-2.