Materiał rodny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Materiał rodny jest terminem używanym w odniesieniu do nuklidów które generalnie nie podlegają wymuszonemu rozszczepieniu (nie są rozszczepialne przez neutrony termiczne) ale z których materiał rozszczepialny jest generowany przez absorpcję neutronów i kolejne po niej przemiany jądrowe. Materiały rodne które występują naturalnie i mogą zostać przekształcone w materiał rozszczepialny przez promieniowanie neutronowe w reaktorze jądrowym obejmują:

Sztuczne izotopy pierwiastków powstających w rdzeniu reaktora jądrowego, które mogą być przekształcone w materiał rozszczepialny przez pojedynczy wychwyt neutronu obejmują:

Niektóre inne aktynowce potrzebują więcej niż jednego aktu absorpcji neutronu przed staniem się nuklidem zarówno rozszczepialnym jak i wystarczająco długożyciowym, aby bardziej prawdopodobnym był wychwyt kolejnego neutronu i rozszczepienie zamiast rozpadu promieniotwórczego:

  • pluton-242ameryk-243 → kiur-244 → kiur-245
  • uran-236neptun-237 → pluton-238pluton-239
  • ameryk-241 → kiur-242 → kiur-243 (lub, bardziej prawdopodobnie, kiur-242 rozpada się na pluton-238, który również wymaga pochłonięcia dodatkowego neutronu aby stać się nuklidem rozszczepialnym).

Jako że proces ten wymaga 3 lub 4 neutronów termicznych do ewentualnego rozszczepienia, zaś samo rozszczepienie neutronem termicznym generuje jedynie 2 do 3 neutronów, nuklidy te reprezentują netto ubytek neutronów. W reaktorze prędkim mogą one wymagać mniej neutronów do osiągnięcia rozszczepienia jak również produkować więcej neutronów kiedy ulegają rozszczepieniu.

Reaktor prędki, tzn. taki z niewielką ilością lub bez żadnego moderatora neutronów i za tym pracujący na neutronach prędkich może być używany jako reaktor powielający, produkujący więcej materiału rozszczepialnego niż sam zużywa, poprzez użycie materiału rodnego umieszczonego wokół rdzenia lub zawartego w specjalnych prętach paliwowych. Jako że pluton-238, pluton-240 i pluton-242 są materiałami rodnymi, nagromadzenie ich oraz innych nierozszczepialnych nuklidów stanowi mniejszy problem niż w reaktorach termicznych, które nie mogą ich wydajnie 'spalać'. Reaktory powielające używające neutronów termicznych są praktyczne w użyciu jedynie przy korzystaniu z torowego cyklu paliwowego, gdyż uran-233 ulega rozszczepieniu przez neutrony termiczne o wiele wydajniej niż pluton-239.

Przypisy