Primero, hay materiales naturales que pueden descomponerse espontáneamente (experimentar un evento de fisión), generalmente emitiendo un neutrón rápido y / o un electrón y / o un alfa (núcleo de helio). Cuando este material se diluye con material no fisionable, no sucede mucho más.
En segundo lugar, los núcleos que tienen una tendencia hereditaria a eventualmente descomponerse pueden aumentar mucho esa tendencia al hacer que un neutrón los golpee a una velocidad específica (un neutrón “lento”). Las posibilidades de que este evento ocurra en el uranio se pueden mejorar al enriquecer los núcleos fisionables en todo el cuerpo del combustible.
Tercero, los neutrones emitidos en una desintegración son neutrones “rápidos”, y para que funcionen bien creando desintegraciones adicionales necesitan ser “ralentizados” por un moderador, generalmente grafito, agua normal o agua pesada (agua donde el oxígeno se combina con átomos de deuterio en lugar de hidrógeno). El agua pesada es tan eficaz como moderador que el combustible puede estar compuesto de uranio natural no enriquecido en lugar del combustible enriquecido del 3,5% al 4% utilizado en los otros dos tipos de reactores, o el combustible enriquecido al 100% utilizado en las bombas. El combustible 100% enriquecido utilizado en las bombas es tan propenso a reaccionar que no es necesario un moderador, solo necesita una masa específica de combustible ensamblada en un patrón específico.
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