Materiał paliworodny
Materiał paliworodny - materiał zawierający jądra atomowe, które nie ulegają wymuszonemu rozszczepieniu przez powolne neutrony, ale w wyniku zderzeń z neutronami przekształcają się w nuklidy rozszczepialne. Materiały paliworodne, które występują naturalnie i mogą zostać przekształcone w materiał rozszczepialny przez promieniowanie neutronowe w reaktorze jądrowym są:
- tor-232 – ulega przekształceniu w rozszczepialny uran-233
- uran-234 – ulega przekształceniu w rozszczepialny uran-235
- uran-238 – ulega przekształceniu w rozszczepialny pluton-239
Sztuczne izotopy pierwiastków powstających w rdzeniu reaktora jądrowego, które mogą być przekształcone w materiał rozszczepialny przez pojedynczy wychwyt neutronu obejmują:
- pluton-238 – ulega przekształceniu w rozszczepialny pluton-239
- pluton-240 – ulega przekształceniu w rozszczepialny pluton-241.
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-242 → ameryk-243 → kiur-244 → kiur-245
- uran-236 → neptun-237 → pluton-238 → pluton-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.
