Hvad er kritisk masse?

Kritisk masse er et koncept, man støder på, når man diskuterer nukleart materiale.Kort sagt er den kritiske masse af et materiale det beløb, der er nødvendigt for at fortsætte en nuklear reaktion, når den er begyndt.

Der er forskellige typer nukleare materialer, og en type er kendt som et fissilt materiale.Fissile materialer er i stand til at opretholde en reaktion, når det er begyndt.Da reaktionen kan opretholdes, kan materialet bruges til visse formål.Disse formål inkluderer at fremstille atomvåben og skabe reaktorer til at generere energi.De mest anvendte fissile materialer er uran-233, uranium-235 og plutonium-239.Disse tre materialer opfylder kriterierne for et fissionabelt materiale, forbliver rundt i en rimelig lang tid og kan findes i tilstrækkeligt store mængder til at gøre dem til brændstof praktisk.

Processen med en nuklear reaktion er noget kompleks, men det kanses simpelthen som en reaktion, der vokser eksponentielt.I en reaktion, et atom af det fissile materiale mdash;Lad os sige Uranium-235 Mdash;Fanger en neutron, når den bevæger sig forbi.Dette får atomet til at opdele i to mindre atomer, og i processen lanceres to eller tre yderligere neutroner.Disse neutroner flyver derefter af og fanges af andre atomer af uran-235, som igen splittede og udsender to eller tre flere neutroner.Alt dette sker i en meget, meget lille mængde tid og frigiver enorme mængder energi.

Begrebet kritisk masse er vigtigt, for for at denne reaktion kan fortsætte og frigive enorme mængder energi, skal der væreNok fissilt materiale præsenterer, at det kan fortsætte.Hvis kritisk masse ikke opnås, falder de tilstedeværende neutroner overtid, hvilket gør en nuklear reaktion mindre og mindre sandsynlig over tid.Strengt taget bruges udtrykket kritisk masse til at beskrive ligevægtstilstanden, hvor der er nok fissilt materiale til stede til at holde mængden af neutroner omtrent den samme, men reaktionen genererer ikke mere.Ofte bruges imidlertid kritisk masse til at beskrive, hvad der mere nøjagtigt kaldes superkritisk masse, når der er nok af materialet til stede, at neutroner fortsætter med at kollidere med fissile atomer og frigiver flere neutroner, generere energi og varme.

til at bruge fissilmaterialeI et atomvåben er det åbenlyst vigtigt, at materialet holdes under kritisk masse mdash;Ellers ville bomben detonere straks.Normalt holdes to stykker materiale fra hinanden ved underkritisk masse, og når det er tid for bomben at blive detoneret, smides de meget hårdt og meget hurtigt sammen.De skaber derefter en superkritisk masse, og bomben eksploderer.Hvis de ikke smides hurtigt nok sammen, sker der en mindre eksplosion først og blæser de to stykker længere fra hinanden, så den store eksplosion aldrig forekommer mdash;Dette omtales ofte som en fizzle.

Kritisk masse er forskellig afhængigt af det materiale, der bruges.I tilfælde af uranium-233 er den kritiske masse ca. 35 pund (15 kg).I tilfælde af uranium-235 er den kritiske masse ca. 52 kg).Og i tilfælde af plutonium-239 er den kritiske masse ca. 10 kg (10 kg).Dette kan virke som en hel del, men husk, at disse materialer er ekstremt tæt.Med de fleste nukleare materialer vil en kugle, der ikke er meget større end en baseball, nå kritisk masse og forårsage en enorm eksplosion.