Быстрое деление — это деление , которое происходит, когда тяжелый атом поглощает нейтрон высокой энергии , называемый быстрым нейтроном , и расщепляется. Большинству расщепляемых материалов нужны тепловые нейтроны , которые движутся медленнее.
Реакторы на быстрых нейтронах используют быстрое деление для производства энергии, в отличие от большинства ядерных реакторов . В обычном реакторе замедлитель необходим для замедления нейтронов, чтобы они с большей вероятностью делили атомы. Реактор на быстрых нейтронах использует быстрые нейтроны, поэтому он не использует замедлитель. Замедлители могут поглощать много нейтронов в тепловом реакторе , а быстрое деление производит большее среднее число нейтронов на деление, поэтому быстрые реакторы имеют лучшую нейтронную экономичность, что делает возможным реактор-размножитель плутония . Однако реактор на быстрых нейтронах должен использовать относительно высокообогащенный уран или плутоний при запуске реактора, чтобы нейтроны имели больше шансов делить атомы.
Некоторые атомы, в частности уран-238 , обычно не подвергаются делению при ударе медленными нейтронами, но расщепляются при ударе нейтронами достаточно высокой энергии. [1] Быстрые нейтроны, образующиеся в водородной бомбе при синтезе дейтерия и трития, имеют даже более высокую энергию, чем быстрые нейтроны, образующиеся в ядерном реакторе. Это позволяет увеличить выход любого данного термоядерного оружия простым способом добавления слоев дешевого природного (или даже обедненного) урана. Быстрое деление урана-238 обеспечивает большую часть взрывного выхода и радиоактивных осадков во многих конструкциях водородной бомбы.
График зависимости выхода продуктов деления от массового числа осколков деления имеет два выраженных, но довольно плоских пика, примерно в интервале от 90 до 100 и от 130 до 140. В случае тепловых нейтронов выходы продуктов деления с массой между пиками, например, 113m Cd , 119m Sn , 121m Sn , 123 Sn , 125 Sb , 126 Sn и 127 Sb , очень малы.
Чем выше энергия состояния, в котором происходит ядерное деление, тем более вероятно симметричное деление, поэтому по мере увеличения энергии нейтрона и/или энергии делящегося атома долина между двумя пиками становится более пологой; например, кривая выхода от массы для 239 Pu имеет более пологую долину, чем та, которая наблюдается для 235 U , когда нейтроны являются тепловыми . Кривые для деления более поздних актинидов имеют тенденцию делать еще более пологие долины. В экстремальных случаях, таких как 259 Fm , виден только один пик. [ необходима цитата ]