Appendice 2: Comparazione delle sezioni d’urto di fissione degli isotopi fissili U235 e Pu

Appendice 2 A-3

Appendice 2: Comparazione delle sezioni d’urto di fissione degli

isotopi fissili U

e Pu

con l’isotopo fertile U

.

É interessante paragonare i valori delle sezioni d’urto di fissione dell’U235, U238 e Pu239 calcolati suddividendo l’intero intervallo energetico in 11 regioni e mediando in ognuna di queste i valori delle σf. In tab. 1.4 è anche riportato il rapporto tra i neutroni di fissione emessi in ciascun gruppo e

quelli totali (notare che nell’ultimo gruppo, il meno energetico, sono presenti i neutroni alle energie sia termiche che epitermiche).

χ E (MeV) σf -U235 σf -U238 σf - Pu239 1 0.338 2.25 1.3 0.59 2 2 0.236 1.35 1.28 0.45 1.95 3 0.178 0.825 1.25 0.003 1.86 4 0.116 0.5 1.20 0 1.75 5 0.066 0.3 1.28 0 1.70 6 0.033 0.18 1.42 0 1.68 7 0.017 0.11 1.6 0 1.73 8 0.008 0.067 1.9 0 1.80 9 0.006 0.025 2.3 0 2.0 10 0.002 0.009 3.4 0 2.25 11 0 0 6.0 0 3.5

Tabella A2.1: Sezioni d’urto di fissione per U235_{, U}238 _{e Pu}239 _{in un calcolo ad 11 gruppi [1.4]}

Le sezioni d’urto dei tre isotopi sono ben visibili nella figura, in cui sono riportate in fig. 1.3 su scala logaritmica.

Appendice 2 A-3

Figura A2.1: MCNP Library for fission cross sections of U235_{, U}238 _{and Pu}239 _[A2.1]

Si nota che ad alte energie (>0.9 MeV) la σf dell’U238 è paragonabile a quella dei due isotopi

fissili, ed è interessante notare che più della metà dei neutroni di fissione viene emessa in questo range di energie. Inoltre, data l’assenza di moderatore, anche se il neutrone non interagisce nell’elemento di combustibile in cui è stato generato, può attraversare più elementi senza subire sostanziale moderazione, al contrario di quanto avviene in un reattore termico.

Quindi per queste tre ragioni (reazione a soglia, forma dello spettro di fissione ed assenza di moderatore) anche la fissione dell’isotopo fertile U238 assume un ruolo rilevante.