核原料
天然に存在する核原料物質には以下のものがある(原子炉における中性子照射も含む)。
トリウム232 ・・・ ウラン233
ウラン234 ・・・ ウラン235
ウラン238 ・・・ プルトニウム239
原子炉内で生成される人工同位元素が単一の中性子捕獲により核分裂性物質となる場合
プルトニウム238 ・・・ プルトニウム239
プルトニウム240 ・・・ プルトニウム241
その他、アクチノイドには中性子を1つ捕獲した後、崩壊したり核分裂する前にさらに別の中性子を捕獲して別の核分裂性物質に変わるものがある。
プルトニウム242 → アメリシウム243 → キュリウム244 → キュリウム245
ウラン236 → ネプツニウム237 → プルトニウム238 → プルトニウム239
アメリシウム241 → キュリウム242 → キュリウム243(キュリウム242がプルトニウム238に崩壊し、さらに中性子捕獲してプルトニウム239となる場合もある)
これらのケースでは核分裂に至るまでに3~4個の熱中性子が必要である。一方で核分裂により生じる熱中性子は2~3個であるため、これらの核種が生成されると熱中性子の総数は減少していく(連鎖反応が収束してしまう)。 高速炉では核分裂に必要な熱中性子が少なく、より多くの中性子が生成される。