¿Cuál es la principal diferencia entre un reactor térmico y un reactor nuclear rápido?

Answer 1

Los neutrones térmicos son neutrones en equilibrio térmico con un medio circundante de temperatura 290K (17 ° C o 62 ° F). La energía más probable a 17 ° C (62 ° F) para la distribución Maxwelliana es 0.025 eV (~ 2 km / s). Esta parte del espectro de energía de neutrones constituye la parte más importante del espectro en los reactores térmicos.

Los reactores térmicos usan U-235 como combustible que tiene una sección transversal de aproximadamente 580 graneros para neutrones térmicos, pero para la sección transversal de neutrones rápidos es cero. Por lo tanto, los reactores térmicos necesitan neutrones térmicos para la fisión con neutrones rápidos. No se producirá fisión. Un neutrón puede tener una alta energía cinética o ser un neutrón rápido, por lo que utilizamos moderador en reactores térmicos para termalizar este neutrón rápido. Un moderador disminuye la energía de un neutrón al dispersar la reacción.

El neutrón rápido tiene una alta energía cinética. Los reactores rápidos usan U-238 como combustible que tiene una sección transversal alta para neutrones rápidos pero una sección transversal muy baja para neutrones térmicos. Por lo tanto, no necesitan ningún moderador, sino que entran directamente en reacción de fisión con U-238.

Son las principales diferencias.

Editar: Todas las secciones transversales aquí son secciones transversales de fisión. Aunque la sección transversal de fisión puede ser cero, puede haber secciones transversales de captura, dispersión, etc. Por cierto, dije que la sección transversal de fisión del U-235 para el neutrón rápido es cero. En realidad es 1 granero. En varias temperaturas, las secciones transversales de fisión pueden variar. Gracias Sr. Steve Harris por mencionarlo en el comentario.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/…

Answer 2

“Térmico” o “Rápido” se refiere al espectro de energía del flujo de neutrones.

Así como un espectro de luz generado por un prisma muestra dónde hay mucha luz y dónde hay poca, también lo hace con un espectro de neutrones. Puede integrarse para encontrar la energía “más probable” para un espectro.

Los espectros “rápidos” son aquellos donde la energía de neutrones promedio es superior a 400 k eV. “Térmicos” son aquellos en los que la energía de neutrones promedio es inferior a 1 eV. Si la energía está entre esos dos, se dice que el espectro es “epitermal”.

Debido a la física de la fisión nuclear, un neutrón rápido generará más material fisionable que solo el material fisionable que puede ser fisionado por un neutrón térmico. Esto se explica en los cálculos como el “factor de fisión rápida”. Otra cosa que sucede cuando ocurre una fisión rápida es que se liberan más neutrones de la fisión. Estas dos contribuciones al flujo de neutrones significan que un reactor rápido puede tener suficientes neutrones adicionales para “reproducir” material fértil en material fisionable, mientras que solo el ciclo del combustible de torio puede reproducirse en núcleos térmicos.

Answer 3

Primero algunos hechos.

Los neutrones liberados en la fisión tienen una distribución de energías que llega hasta unos 10 MeV.

El U238 es relativamente difícil de fisión: tiene una sección transversal bastante alta para absorber un neutrón si esos neutrones están a energías más altas. A corto plazo, esta es una absorción parasitaria. A largo plazo, esta absorción produce Pu239.

El número de neutrones producidos por evento de fisión es mayor si la fisión es causada por un neutrón incidente de mayor energía.

Los reactores térmicos disminuyen la velocidad de los neutrones lo más rápido posible, de modo que se pierden menos neutrones en U238: los neutrones se reducen rápidamente a energías donde la sección transversal de fisión de U235 (y Pu239) empequeñece la sección transversal de absorción U238. Lo hacen al incluir un moderador en el diseño, alguna sustancia con un núcleo ligero que puede absorber mucha energía de un neutrón en una colisión (agua, agua pesada, grafito son las tres sustancias que generalmente se usan para la moderación).

Los reactores rápidos utilizan la estrategia opuesta: tratan de mantener los neutrones a altas energías el mayor tiempo posible. De esta manera, aumentan las fisiones rápidas, algunas de las cuales se encuentran en el rango donde se generan más neutrones por fisión. Estos neutrones adicionales se pierden por absorción en U238 y generan más Pu239. Hay suficientes neutrones adicionales para generar suficiente Pu239 para alimentar la siguiente región de combustible.