Реакторы на быстрых нейтронах (БН) представляют собой особый класс реакторов, который стремительно развивается в последнее время. Последнее поколение реакторов на быстрых нейтронах, а именно – разработка БН-1200, которая должна быть запущена в 2025 г., позволяет использовать необогащенный уран 238U в качестве топлива. Тогда как другие типы реакторов, такие как, например, водоводяные энергетические реакторы (ВВЭР), позволяют использовать в качестве топлива только обогащенный уран 235U [1].
В большинстве типов реакторов – тепловых реакторах – используется обогащенный уран – 235U. Однако существует такой вид реакторов – реакторы на быстрых нейтронах, которые имеют свое сокращенное обозначение – БР или БН. К БР часто относятся обозначения исследовательских типов реакторов, в которых используется 235U или 238U с примесями, что делает его таким же обогащенным, как и 235U, тогда как к БН относятся промышленные реакторы типа БН-600, БН-800, БН-1200, в которых может использоваться необогащенный уран – 238U, основной составляющей природного урана (~99,3%). Этот изотоп хорошо поглощает быстрые нейтроны и превращается в другой элемент – оружейный плутоний 238Pu и делящийся изотоп плутония 239Pu [2]. Главная особенность ядерных реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что они открывают возможность использования не делящихся в реакторах на тепловых нейтронах изотопов тяжелых элементов.
Актуальность вопроса использования того или иного типа реактора для получения электрической энергии зависит от того, какие из делящихся ядра тяжелых элементов задействованы в цепной реакции деления в реакторе. АЭС использует ядра тяжелых элементов – урана (235U) и плутония (239Pu), и их изотопов. При делении ядер выделяется энергия, что способствует энерговыделению в АЭС [3]. Но можно использовать только ядра, имеющие определенную массу, – ядра изотопов. В атомных ядрах изотопов содержится одинаковое число протонов и разное число нейтронов, из-за чего ядра разных изотопов одного и того же элемента имеют разную массу. У урана, например, 15 изотопов, но в ядерных реакциях участвует 235U или 238U.