Aunque los neutrones libres no escasean exactamente de una variedad de fuentes de fondo, con respecto a los reactores nucleares prácticos, la respuesta de Robert A. Nelson me parece la más cercana a la marca. (Algunas de las otras respuestas son efectivamente inexactas). Proporcionaré un poco más de detalle.
Todos los reactores nucleares prácticos se inician con una fuente de neutrones de arranque. La fuente de arranque original en un típico reactor de energía de agua ligera estadounidense es el californio-252, un elemento sintético pesado que tiene un modo significativo de descomposición de la fisión espontánea (SF). La fisión espontánea es similar a la fisión inducida, pero es un proceso de descomposición estocástica que no requiere iniciar la captura de neutrones. Libera un suministro abundante de neutrones. Los núcleos de reactores comerciales que ya han visto un cierto desgaste (por ejemplo, después de un apagado de mantenimiento) se reiniciarán con los fotoneutrones de una fuente de neutrones de antimonio-berilio activada durante la operación previa del reactor. Originalmente, el antimonio natural estable se carga en el reactor. En el curso de la absorción de neutrones, algunos Sb-123 se convierten en Sb-124 radioactivos, un isótopo que emite rayos gamma de 1.7 MeV. Cuando estos rayos gamma impactan al berilio, generan neutrones de acuerdo con la reacción fotonuclear 9-Be (g, n) 8-Be. En reactores de investigación pequeños, es común usar fuentes de inicio extraíbles PuBe o AmBe. Estos se realizan mediante la aleación de un material radiactivo emisor alfa con berilio, y utilizan la reacción Be-9 (a, n) C-12 para crear neutrones. Una vez que el reactor es crítico a muy baja potencia, es habitual retirar la fuente de arranque para prolongar su vida útil. NINGUNOS reactores modernos dependen de la fisión espontánea del U-238, los rayos cósmicos de fondo o las reacciones ambientales (a, n) para el arranque, ya que hacerlo sería potencialmente peligroso. (Y, para su información, el U-235 casi no muestra fisión espontánea).
¿Por qué se usan las fuentes de inicio? Bueno, si no tiene una señal estadísticamente confiable de la reactividad del núcleo durante el inicio, puede tener un accidente en el que el núcleo se vuelve supercrítico en ausencia de cualquier indicación. El concepto de criticidad no depende del nivel de potencia (equivalentemente, población de neutrones en el núcleo), sino que es simplemente una condición de materiales y geometría que describe el autosustento de las cadenas de fisión SI una población estadísticamente grande de neutrones estuviera presente en el núcleo. Un núcleo supercrítico sin o con pocos neutrones puede experimentar un aumento rápido e incontrolado del poder cuando hay suficientes neutrones disponibles para las cadenas de fisión de semillas. La fuente de inicio garantiza buenas estadísticas de conteo en los monitores de potencia de rango de inicio cuando extrae las barras de control, lo que lo convierte en un enfoque seguro y preciso para los críticos.
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