增殖性材料

增殖性材料是指本身在熱中子的作用下不易發生核分裂，但是通過中子俘獲和接下來的核反應能產生可裂變物質的材料。可以通過在核反應爐中接受輻射轉換為可裂變物質的天然增殖性材料有如下幾種：

• 釷-232，可以轉化為鈾-233
• 鈾-234，可以轉化為鈾-235
• 鈾-238，可以轉化為鈽-239

²³⁸Pu 與 ²⁴⁴Cm 的相互轉變.^[1] 根據核素的不同，轉變的速度差別非常大，總的轉變和衰變的比例也與此相關。在從核反應爐中移除燃料以後，由於反應爐中還有大量壽命較短的同位素如²³⁸Pu, ²⁴¹Pu, ^242–244Cm等等，衰變將占據主要地位。注意^245–248Cm 的半衰期較長。

在核反應爐中，通過俘獲一個中子就可以轉化為可裂變材料的人工合成同位素包括：

• 鈽-238，可以轉化為鈽-239
• 鈽-240，可以轉化為鈽-241

有一些超鈾元素需要俘獲超過一個中子才能轉變成半衰期較長的可裂變物質，這樣這些物質才有可能在衰變前通過捕獲一個中子發生裂變

• 鈽-242 - 鋂-243 - 鋦-244 - 鋦-245
• 鈾-236 - 錼-237 - 鈽-238 - 鈽-239
• 鋂-241 - 鋦-242 - 鋦-243 (或者更可能的反應是鋦-242衰變成為鈽-238，同樣需要一個額外的中子來變成可裂變核素）

由於在最終轉變為可裂變物質前，每個反應都需要3個到4個熱中子，而一個熱中子引發的裂變僅僅釋放出2到3個中子，這些核素反應會減少自由中子的數量。在快速反應爐中，可能需要較少的中子就可以變成裂變材料，而在他們裂變時會產生更多的中子。

增殖反應爐是指反應爐中只需要少量甚至不需要中子減速劑，因此他們需要應用快中子。增值反應爐可以用於製造比他們消耗得更多的裂變材料。這是，需要將增殖材料放置在反應爐核心的周圍，或者放置在特殊的燃料棒中。由於鈽-238、鈽-240和鈽-242都是增殖材料，而這些材料在熱反應爐中無法有效利用，將這些材料與其他不可裂變同位素聚集起來將比在熱反應爐中更容易。

參考資料

1. Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri. Neutron and Gamma Ray Source Evaluation of LWR High Burn-up UO2 and MOX Spent Fuels. Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY. April 2004, 41 (4): 448–456. doi:10.3327/jnst.41.448. （原始內容存檔於2010-11-19）.