Введение
Расщепление от высокоэнергетического нейтрона
Быстрое деление – это деление, которое происходит, когда тяжелый атом поглощает высокоэнергетический нейтрон, называемый быстрым нейтроном, и расщепляется. Для большинства делящихся материалов необходимы тепловые нейтроны, которые движутся медленнее.
Быстрые реакторы против тепловых
Быстрые нейтронные реакторы используют быстрое деление для выработки энергии, в отличие от большинства ядерных реакторов. В обычном реакторе необходим замедлитель нейтронов, чтобы снизить их скорость и повысить вероятность деления атомов. В быстром нейтронном реакторе используются быстрые нейтроны, поэтому замедлитель не требуется. Замедлители могут поглощать значительное количество нейтронов в тепловых реакторах, а быстрое деление производит большее среднее число нейтронов на одно деление, что обеспечивает лучшую нейтронную экономику и делает возможным создание реактора-размножителя на плутонии. Однако для запуска быстрого нейтронного реактора необходимо использовать относительно высокообогащенный уран или плутоний, чтобы увеличить вероятность деления атомов нейтронами.
Расколотые, но не расщепляющиеся
Некоторые атомы, в частности уран-238, обычно не делятся при столкновении с медленными нейтронами, но расщепляются при столкновении с нейтронами достаточной энергии. Быстрые нейтроны, образующиеся в водородной бомбе в результате термоядерного синтеза дейтерия и трития, обладают ещё большей энергией, чем быстрые нейтроны, образующиеся в ядерном реакторе. Это позволяет повысить мощность любого термоядерного оружия простым способом – добавлением слоёв дешёвого природного (или даже обеднённого) урана. Быстрое деление урана-238 обеспечивает значительную часть взрывной мощности и радиоактивного загрязнения во многих конструкциях водородных бомб.
Различия в доходности продуктов деления
График выхода продуктов деления в зависимости от массового числа осколков деления имеет два выраженных, но относительно плоских пика, в диапазоне примерно 90–100 и 130–140. При использовании тепловых нейтронов, выход продуктов деления с массой между этими пиками, таких как 113mCd, 119mSn, 121mSn, 123Sn, 125Sb, 126Sn и 127Sb, очень низок. Чем выше энергия состояния, испытывающего ядерное деление, тем более вероятно симметричное деление, следовательно, с увеличением энергии нейтронов и/или энергии делящегося ядра, углубление между двумя пиками становится менее выраженным; например, кривая выхода в зависимости от массы для 239Pu имеет менее глубокое углубление, чем для 235U при использовании тепловых нейтронов. Кривые деления более тяжелых актиноидов демонстрируют тенденцию к еще менее выраженным углублениям. В крайних случаях, например для 259Fm, наблюдается только один пик.