Un reattore autofertilizzante è un tipo di reattore nucleare che utilizza la fissione nucleare per creare atomi di plutonio 239 come sottoprodotto della scissione degli atomi di uranio 235. Questo processo crea più carburante sotto forma di plutonio 239 di quello che utilizza. Questa capacità di creare, o “allevare”, ulteriore combustibile spiega il nome dato a questi tipi di reattori. Un reattore autofertilizzante veloce può creare fino al 30% in più di carburante rispetto a quello che consuma.
I reattori nucleari producono energia dividendo gli atomi dei combustibili fissili, solitamente uranio 235. Questo produce anche neutroni liberi, particelle dal nucleo degli atomi, che poi colpiscono altri atomi di uranio, scindendoli e favorendo la reazione di fissione. Nei reattori nucleari standard, la maggior parte di questi neutroni viene mantenuta a un basso livello energetico da un sistema di raffreddamento avanzato che normalmente utilizza l’acqua come mezzo. Questo viene fatto per mantenere i neutroni a un livello di energia adatto a sostenere la reazione di fissione.
In un reattore autofertilizzante veloce, il sistema di raffreddamento è volutamente meno efficiente ed è solitamente riempito con sodio liquido. Ciò mantiene i neutroni prodotti dalla reazione di fissione a un livello di energia più elevato. Questi neutroni “veloci” forniscono l’altra parte del nome comune di un reattore autofertilizzante veloce. I neutroni ad alta energia sono meno adatti per scindere altri atomi di uranio 235, ma servono ad un altro scopo.
Invece di scindere gli atomi di uranio 235, i neutroni “veloci” vengono assorbiti dagli atomi di uranio 238, che costituiscono la maggior parte della massa del combustibile del reattore nucleare in un reattore autofertilizzante. L’uranio 238 non è adatto alla fissione, ma dopo aver assorbito un altro neutrone, l’uranio 238 viene convertito in plutonio 239. Il plutonio 239 è molto adatto come combustibile nucleare e può essere utilizzato per fabbricare armi nucleari. Alcuni atomi di plutonio 239 decadono in un altro isotopo dell’uranio, l’uranio 239 che è anche usato come combustibile nei reattori nucleari.
Il plutonio è spesso usato per le armi nucleari. Per questo motivo, molti reattori autofertilizzanti che un tempo erano operativi sono stati chiusi. Altri problemi con questi tipi di reattori hanno contribuito al loro declino di popolarità tra le nazioni con programmi di energia nucleare. Il plutonio 239 deve essere estratto dagli altri componenti del combustibile nucleare e questo è un processo complesso e costoso. Inoltre può essere estremamente pericoloso e crea rifiuti radioattivi tossici come sottoprodotto.