Materiale fissile
In ingegneria nucleare un materiale fissile è un materiale che è in grado di sviluppare una reazione a catena di fissione nucleare.
Tutti i materiali fissili sono equamente in grado di sostenere una reazione a catena in cui dominano o i neutroni termici o i neutroni veloci. Cioè possono essere usati come carburante:
- Un reattore termico con moderatore di neutroni
- Un reattore veloce, senza moderatore
- Un esplosivo nucleare
"Fissile" è da distinguere da "Fissionabile". Si dice "Fissionabile" di tutti quei materiali con atomi che possono essere posti in fissione. "Fissile" significa che sviluppa una reazione a catena con neutroni lenti. "Fissile" inoltre, è più restrittivo di "Fissionabile". Sebbene tutti i materiali fissili sono fissionabili, non tutti i materiali fissionabili sono fissili. Alcune autorità spesso utilizzano il termine "fissionabile" per indicare solo materiali non fissili.
In particolare, l'uranio-238 è fissionabile ma non fissile. La rapida fissione dell'uranio-238 nel terzo stadio delle armi fissione - fusione - fissione contribuisce fortemente al loro rendimento e al loro potere distruttivo. La veloce fissione dell'uranio-238 genera anche un contributo importante per la potenza in uscita di alcuni reattori chiamati reattori a neutroni veloci. Comunque, l'uranio-238 non può realizzare la criticità da sé, quindi gli usi precedentemente descritti sono entrambi dipendenti dalla quantità di materiale fissile presente per sostenere la catena di reazioni.
I materiali fissili più importanti sono:
Tutti questi sono usati con successo come combustibile nucleare. Anche il Plutonio-241 e il Nettunio-237 sono fissili, ma non sono usati come combustibile nucleare. Anche altri isotopi transuranici sono fissili, tutti questi hanno numero atomico pari e numero di massa dispari. Questi sono:
Per essere usato come combustibile per una reazione di fissione a catena, il materiale deve:
- Essere nella regione della curva della energia di legame dove una catena di fissione è possibile (cioè sopra il radio)
- Avere un'alta probabilità di fissione da cattura di neutroni
- Rilasciare due o più neutroni in media per fissione
- Avere una vita media ragionevolmente lunga
- Essere disponibile in quantità adatte
I materiali fissili possono essere categorizzati [1]:
- Classe fissile I: nessun controllo
- Classe fissile II: limite sulla quantità di materiali trasportati
- Classe fissile III: trasporti speciali sono necessari
