Реакторы на быстрых нейтронах

В реакторах на быстрых нейтронах деление ядер топлива происходит в основном нейтронами, энергия которых выше 100 кэВ. Вероятность реакции деления в таких реакторах примерно в 200-300 раз меньше, чем в реакторах на тепловых нейтронах. Вследствие этого концентрация делящегося вещества в активной зоне быстрого реактора значительно выше, чем в активной зоне теплового. Для реакторов на быстрых нейтронахарактерны концентрации ядерного топлива ²³⁵ U или ²³⁹ Pu порядка 1000 кг / м ³

В активной зоне реактора на быстрых нейтронах размещаются твэлы с высокообогащенным топливом. Активная зона окружается зоной воспроизводства, состоящей из твэлов, содержащих топливное сырье (обедненный уран, торий). Вылетающие из активной зоны нейтроны захватываются в зоне воспроизводства ядрами топливного сырья, в результате образуется новое ядерное топливо. Особым достоинством быстрых реакторов является возможность организации в них расширенного воспроизводства ядерного топлива, т.е. одновременно с выработкой энергии производить вместо выгоревшего ядерного топлива новое. Для быстрых реакторов не требуется замедлитель, а теплоноситель не должен замедлять нейтроны.

Для обеспечения высокой концентрации ядерного топлива необходимо достижение максимального тепловыделения на единицу объема активной зоны. Это можно осуществить только с помощью жидкометаллических теплоносителей, например, натрия, калия, или энергоемких газовых теплоносителей, обладающих наилучшими теплотехническими и теплофизическими характеристиками, таких как гелий и диссоциирующие газы. В качестве теплоносителя можно использовать также пары воды. Паразитный захват быстрых нейтронов ядрами конструкционных материалов и продуктов деления крайне незначительный, поэтому для быстрых реакторов существует широкой выбор конструкционных материалов, позволяющих повысить надежность активной зоны. Следовательно, в них можно достичь высокой степени выгорания делящихся веществ.

В зависимости от способа размещения топлива и замедлителя в активной зоне реакторы делятся на гомогенные и гетерогенные.