Un reactor de neutrones térmicos es un reactor nuclear que utiliza neutrones lentos o térmicos . ("Térmico" no significa caliente en un sentido absoluto, sino que significa en equilibrio térmico con el medio con el que está interactuando, el combustible, el moderador y la estructura del reactor, que tiene una energía mucho menor que los neutrones rápidos producidos inicialmente por la fisión).
Por otra parte, un reactor de neutrones rápidos funciona con neutrones de alta energía que no se ralentizan con un moderador. Estos reactores pueden utilizar de forma eficiente una gama más amplia de combustibles, incluidos el plutonio y otros átomos pesados, y tienen la capacidad de producir más material fisible, como el uranio-238 en plutonio-239, lo que no es posible en un reactor térmico. A diferencia de los reactores de neutrones térmicos, los reactores rápidos integrales (IFR) funcionan con neutrones rápidos y están diseñados para una mayor eficiencia de combustible. Estos reactores son capaces de reciclar residuos nucleares y producir nuevo combustible, lo que mejora la sostenibilidad. Además, los IFR incorporan características de seguridad pasiva que les permiten apagarse de forma segura sin energía externa ni intervención humana.
La mayoría de los reactores de las centrales nucleares son reactores térmicos y utilizan un moderador de neutrones para ralentizar los neutrones hasta que se aproximan a la energía cinética media de las partículas circundantes, es decir, para reducir la velocidad de los neutrones a neutrones térmicos de baja velocidad. Los neutrones no tienen carga, lo que les permite penetrar profundamente en el objetivo y cerca de los núcleos, dispersando así los neutrones por las fuerzas nucleares; algunos nucleidos se dispersan en grandes cantidades. [1]
La sección eficaz nuclear del uranio-235 para neutrones térmicos lentos es de aproximadamente 1000 barns , mientras que para neutrones rápidos es del orden de 1 barn. [2] Por lo tanto, es más probable que los neutrones térmicos provoquen la fisión nuclear del uranio-235 que sean capturados por el uranio-238 . Si al menos un neutrón de la fisión del U-235 golpea otro núcleo y lo hace fisionar, entonces la reacción en cadena continuará. Si la reacción se sostiene por sí sola, se dice que es crítica , y la masa de U-235 requerida para producir la condición crítica se dice que es una masa crítica .
Los reactores térmicos constan de lo siguiente :