Material fèrtil

Flux de transmutació entre el ²³⁸Pu i el ²⁴⁵Cm en LWR. La velocitat de transmitació varia àmpliament segons el nucli, i els percentatges són relatius a la desintegració i la transmutació total. Després de l'extracció del combustible del reactor, predominarà la desintegració per isòtops de curta vida com el ²³⁸Pu, el ²⁴¹Pu o el ^242–244Cm; però els ^245–248Cm són tots de llarga vida.

Un material fèrtil és un material que, encara que no és fissionable per electrons tèrmics, es pot convertir en un material físsil mitjançant l'absorció de neutrons i les subsegüents conversions de nuclis.

Materials fèrtils d'ocurrència natural

Alguns dels materials fèrtils d'ocurrència natural que es poden convertir en un material físsil per irradiació en un reactor nuclear són els següents:

• El tori-232, que es converteix en urani-233
• urani-234, que es converteix en urani-235
• urani-238, que es converteix en plutoni-239

Alguns dels isòtops artificials formats en el reactor que es poden convertir en material físsil mitjançant una captura neutrònica són els següents:

• plutoni-238, que es converteix en plutoni-239
• plutoni-240, que es converteix en plutoni-241

Alguns altres actínids necessiten més d'una captura electrònica per arribar a un isòtop físsil i de vida prou llarga per poder ser capaç de capturar un altre neutró i fissionar en comptes de desintegrar-se. Aquests inclouen:

• plutoni-242 a americi-243 a curi-244 a curi-245
• urani-236 a neptuni-237 a plutoni-238 a plutoni-239
• americi-241 a curi-242 a curi-243 (o, més probablement, el curi-242 es desintegra en plutoni-238, que també requereix un neutró addicional per esdevenir un núclid físsil)

Com que aquests processos requereixen un total de 3 o 4 neutrons tèrmics per finalment fissionar, i una fissió neutrònica tèrmica genera tan sols de 2 a 3 neutrons, aquests núclids representen una pèrdua neta de neutrons. En un reactor ràpid poden requerir menys neutrons per aconseguir la fissió, i poden produir més neutrons quan la duen a terme.