Co je kritická hmotnost?

Kritická hmotnost je koncept, na který se při diskusi o jaderném materiálu setká.Stručně řečeno, kritickým množstvím materiálu je množství potřebné k tomu, aby se po začátku pokračovala v jaderné reakci.Počátky jsou schopny štěpné materiály schopny udržet reakci.Protože reakce může být udržována, lze materiál použít pro určité účely.Mezi tyto účely patří výroba jaderných zbraní a vytváření reaktorů pro generování energie.Nejrozšířenějšími štěpnými materiály jsou uranium-233, uran-235 a plutonium-239.Tyto tři materiály splňují kritéria štěpného materiálu, zůstanou poměrně dlouhou dobu a lze je nalézt v dostatečně velkém množství, které je použijí pro jejich praktické palivo.

Proces jaderné reakce je poněkud složitý, ale může to, ale může tobýt na základě jednoduše jako reakce, která roste exponenciálně.V reakci atom atom štěpného materiálu mdash;Řekněme, že uran-235 mdash;zachycuje neutron, když se pohybuje kolem.To způsobí, že se atom rozdělí na dva menší atomy a v procesu vypouští dva nebo tři další neutrony.Tyto neutrony poté odletují a jsou zachyceny jinými atomy uranu-235, které zase rozdělují a vyslají další nebo tři další neutrony.To vše se děje ve velmi, velmi malém množství času a uvolňuje obrovské množství energie.Dostatek štěpného materiálu je přítomen, že může pokračovat.Pokud není dosaženo kritické hmotnosti, pak se přítomné neutrony sníží přesčas, což bude v průběhu času menší a méně pravděpodobné, že jaderná reakce bude menší.Přísně vzato, termín kritický hmotnost se používá k popisu stavu rovnováhy, ve kterém je přítomen dostatek štěpného materiálu, aby se množství neutronů zhruba stejné, ale reakce negeneruje více.Kritická hmotnost se však často používá k popisu toho, co se přesněji nazývá superkritická hmota, když je přítomno dostatek materiálu, že neutrony pokračují v kolizi s atomy štěpnými a uvolňováním více neutronů, generování energie a tepla.V jaderné zbrani je zjevně důležité, aby byl materiál udržován pod kritickou hmotností mdash;Jinak by bomba okamžitě odpálila.Obvykle jsou dva kusy materiálu udržovány odděleně v subkritické hmotě, a když je čas, aby byla bomba odpálena, jsou vrženy dohromady velmi tvrdě a velmi rychle.Poté vytvoří superkritickou hmotu a bomba exploduje.Pokud nejsou hozeny dostatečně rychle, pak se nejprve stane menší exploze a fouká dva kusy dále od sebe, takže k velké explozi nikdy nedochází mdash;Toto je často označováno jako fizzle.

Kritická hmotnost se liší v závislosti na použitém materiálu.V případě uranu-233 je kritická hmotnost asi 35 liber (15 kg).V případě uranu-235 je kritická hmotnost asi 115 liber (52 kg).A v případě plutonia-239 je kritická hmotnost asi 22 liber (10 kg).To by se mohlo zdát docela dost, ale mějte na paměti, že tyto materiály jsou extrémně husté.U většiny jaderných materiálů dosáhne koule, která není mnohem větší než baseball, a způsobí obrovskou explozi.