Normalmente, el combustible nuclear consta de los siguientes componentes:
1. Material fisionable: El ingrediente principal del combustible nuclear es el material fisionable. Este es el material que sufre fisión nuclear, liberando grandes cantidades de energía. El material fisionable más común utilizado en los reactores nucleares comerciales es el uranio-235 (U-235). También se pueden utilizar otros materiales fisionables, como el plutonio-239 (Pu-239).
2. Material fértil: El combustible nuclear a menudo contiene un material fértil, que es capaz de convertirse en material fisionable mediante la captura de neutrones y la posterior desintegración radiactiva. El material fértil más común utilizado en los reactores nucleares es el uranio-238 (U-238). El U-238 no es fisible por sí solo, pero cuando captura un neutrón, se convierte en plutonio-239 fisionable.
3. Revestimiento: Los materiales fisibles y fértiles están encapsulados en una capa protectora llamada revestimiento. Este revestimiento tiene varios propósitos:
- Evita que los materiales radiactivos se escapen al refrigerante del reactor.
- Permite manipular y transportar el combustible de forma segura.
- Ayuda a mantener la estructura y la integridad del combustible en las condiciones extremas presentes dentro de un reactor nuclear.
El material de revestimiento suele ser un metal resistente a la corrosión, como una aleación de circonio.
4. Moderador de neutrones: En algunos diseños de reactores, se utiliza un moderador de neutrones para ralentizar los neutrones producidos durante la fisión nuclear. Esto es importante porque es más probable que los neutrones más lentos sean capturados por material fértil, lo que aumenta la producción de material fisionable y mejora la eficiencia del combustible del reactor. Los moderadores de neutrones comunes incluyen agua corriente, agua pesada y grafito.
5. Absorbedor de neutrones: El combustible nuclear también puede contener absorbentes de neutrones, que son materiales que capturan neutrones fácilmente y ayudan a controlar la velocidad de las reacciones nucleares en cadena. Los absorbentes de neutrones suelen estar hechos de materiales como cadmio, boro y hafnio.
La composición y el diseño del combustible nuclear pueden variar según el tipo específico de reactor nuclear y las características de rendimiento deseadas.
