Un reactor de neutrones térmicos es un reactor nuclear que utiliza neutrones de la parte térmica del espectro de energía, el “ espectro térmico ” para mantener una reacción nuclear en cadena . El uso de neutrones de espectro térmico es beneficioso porque la sección transversal para la interacción de los núcleos de 235 U con los neutrones involucrados en la reacción en cadena aumenta a medida que disminuye la energía del neutrón, mientras que los núcleos de 238 U permanecen constantes a bajas energías. Como resultado, una reacción autosostenida utilizando uranio natural, en el que solo hay un 0,7% del isótopo fisionable 235 U, es imposible en neutrones rápidos (espectro de fisión) y es posible en neutrones lentos (térmicos).
El núcleo de un reactor de neutrones térmicos consta de un moderador , combustible nuclear , refrigerante y materiales estructurales. Los isótopos de uranio 235 U y 233 U, así como el isótopo de plutonio 239 Pu pueden utilizarse como combustible . Los reactores nucleares de neutrones térmicos o rápidos se describen en primera aproximación por las mismas leyes básicas de la dinámica. En esta aproximación, la diferencia más importante entre los reactores rápidos y térmicos es la tasa de multiplicación de neutrones. El tiempo de vida de la generación de neutrones (el tiempo promedio requerido para la reproducción de neutrones en un reactor) en un reactor de este tipo es de aproximadamente 10 −3 s, ya que los neutrones, antes de causar la fisión, se ralentizan fuertemente y luego se difunden a energías térmicas [1] . Para reducir la carga de combustible nuclear en los reactores térmicos de neutrones se utilizan materiales estructurales de pequeña sección transversal para la captura de neutrones radiativos . Estos incluyen aluminio , magnesio , zirconio , etc. Pequeñas pérdidas de neutrones en el moderador y los materiales estructurales hacen posible el uso de uranio natural y débilmente enriquecido como combustible nuclear para reactores térmicos de neutrones .
Para los diseños de potentes reactores de potencia , no siempre es posible seleccionar materiales adecuados con una pequeña sección transversal de absorción. A menudo, las corazas, los canales y otras partes de la estructura del reactor están hechos de materiales que absorben intensamente los neutrones, como el acero inoxidable , y las pérdidas adicionales de neutrones térmicos en los materiales estructurales se compensan mediante el uso de uranio altamente enriquecido , hasta más de 10 %
En los reactores térmicos de neutrones, la absorción de neutrones por los productos de fisión es muy importante, para compensar se añade al núcleo una determinada masa de combustible nuclear antes del inicio de la campaña . Este aditivo aumenta con el crecimiento de la campaña y la potencia específica del reactor.
Los reactores térmicos se dividen en homogéneos y heterogéneos [2] .