La fisión rápida es la fisión que se produce cuando un átomo pesado absorbe un neutrón de alta energía , llamado neutrón rápido , y se divide. La mayoría de los materiales fisionables necesitan neutrones térmicos , que se mueven más lentamente.
Los reactores de neutrones rápidos utilizan fisión rápida para producir energía, a diferencia de la mayoría de los reactores nucleares . En un reactor convencional, se necesita un moderador para ralentizar los neutrones de modo que tengan más probabilidades de fisionar átomos. Un reactor de neutrones rápidos utiliza neutrones rápidos, por lo que no utiliza un moderador. Los moderadores pueden absorber muchos neutrones en un reactor térmico , y la fisión rápida produce un número promedio más alto de neutrones por fisión, por lo que los reactores rápidos tienen una mejor economía de neutrones, lo que hace posible un reactor reproductor de plutonio . Sin embargo, un reactor de neutrones rápidos debe utilizar uranio o plutonio relativamente enriquecidos al inicio del reactor para que los neutrones tengan una mejor posibilidad de fisionar átomos.
Algunos átomos, en particular el uranio-238 , no suelen sufrir fisión cuando son alcanzados por neutrones lentos, pero sí se dividen cuando son alcanzados por neutrones de energía suficientemente alta. [1] Los neutrones rápidos producidos en una bomba de hidrógeno por fusión de deuterio y tritio tienen una energía incluso mayor que los neutrones rápidos producidos en un reactor nuclear. Esto hace posible aumentar el rendimiento de cualquier arma de fusión dada con el simple recurso de agregar capas de uranio natural barato (o incluso empobrecido). La fisión rápida del uranio-238 proporciona una gran parte del rendimiento explosivo y la lluvia radiactiva en muchos diseños de bombas de hidrógeno.
Un gráfico del rendimiento del producto de fisión contra el número de masa de los fragmentos de fisión tiene dos picos pronunciados pero bastante planos, alrededor de 90 a 100, y de 130 a 140. Con neutrones térmicos, los rendimientos de productos de fisión con masa entre los picos, como 113m Cd , 119m Sn , 121m Sn , 123 Sn , 125 Sb , 126 Sn y 127 Sb son muy bajos.
Cuanto mayor sea la energía del estado que sufre la fisión nuclear, más probable es que se produzca una fisión simétrica, por lo que, a medida que aumenta la energía del neutrón y/o aumenta la energía del átomo en fisión, el valle entre los dos picos se vuelve más superficial; por ejemplo, la curva de rendimiento en función de la masa para 239 Pu tiene un valle más superficial que el observado para 235 U , cuando los neutrones son neutrones térmicos . Las curvas de fisión de los actínidos posteriores tienden a formar valles aún más superficiales. En casos extremos, como 259 Fm , solo se observa un pico. [ cita requerida ]