Τι είναι η κρίσιμη μάζα;

Η κρίσιμη μάζα είναι μια έννοια που συναντάται όταν συζητάμε για το πυρηνικό υλικό.Εν συντομία, η κρίσιμη μάζα ενός υλικού είναι το ποσό που απαιτείται για να συνεχίσει μια πυρηνική αντίδραση μόλις αρχίσει.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πυρηνικών υλικών και ένας τύπος είναι γνωστός ως σχίσιμο υλικού.Τα σχάσσια υλικά είναι σε θέση να διατηρήσουν μια αντίδραση μόλις αρχίσει.Δεδομένου ότι η αντίδραση μπορεί να διατηρηθεί, το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ορισμένους σκοπούς.Αυτοί οι σκοποί περιλαμβάνουν την κατασκευή πυρηνικών όπλων και τη δημιουργία αντιδραστήρων για τη δημιουργία ενέργειας.Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα σχάσσια υλικά είναι το ουράνιο-233, το ουράνιο-235 και το πλουτώνιο-239.Αυτά τα τρία υλικά πληρούν τα κριτήρια ενός σχοινιού υλικού, μένουν γύρω για ένα αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα και μπορούν να βρεθούν σε αρκετά μεγάλα ποσά για να τα χρησιμοποιήσετε για πρακτική καύσιμα. Η διαδικασία μιας πυρηνικής αντίδρασης είναι κάπως περίπλοκη, αλλά μπορείνα εξεταστεί απλώς ως αντίδραση που αναπτύσσεται εκθετικά.Σε μια αντίδραση, ένα άτομο του σχάσιμου υλικού mdash;Ας πούμε Uranium-235 Mdash;καταγράφει ένα νετρόνιο καθώς κινείται στο παρελθόν.Αυτό προκαλεί το χωρισμένο άτομο σε δύο μικρότερα άτομα και στη διαδικασία εκτοξεύει δύο ή τρία περισσότερα νετρόνια.Αυτά τα νετρόνια πετούν στη συνέχεια και συλλαμβάνονται από άλλα άτομα του ουρανίου-235, τα οποία με τη σειρά τους χωρίζονται και στέλνουν δύο ή τρία περισσότερα νετρόνια.Όλα αυτά συμβαίνουν σε πολύ, πολύ μικρό χρονικό διάστημα και απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.Αρκετά σχίσιμο που παρουσιάζεται ότι μπορεί να συνεχιστεί.Εάν δεν επιτευχθεί κρίσιμη μάζα, τότε τα παρόντα νετρόνια θα μειώσουν υπερωρίες, καθιστώντας μια πυρηνική αντίδραση όλο και λιγότερο πιθανή με την πάροδο του χρόνου.Αυστηρά μιλώντας, ο όρος κρίσιμη μάζα χρησιμοποιείται για να περιγράψει την κατάσταση ισορροπίας στην οποία υπάρχει αρκετή σχισίλη υλική για να διατηρηθεί η ποσότητα των νετρονίων περίπου η ίδια, αλλά η αντίδραση δεν παράγει περισσότερα.Συχνά, όμως, η κρίσιμη μάζα χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτό που ονομάζεται με μεγαλύτερη ακρίβεια υπερκριτική μάζα, όταν υπάρχει αρκετό από το υλικό ότι τα νετρόνια συνεχίζουν να συγκρούονται με σχάσιλα άτομα και απελευθερώνοντας περισσότερα νετρόνια, δημιουργώντας ενέργεια και θερμότητα.Σε ένα πυρηνικό όπλο, είναι προφανώς σημαντικό το υλικό να διατηρείται κάτω από την κρίσιμη μάζα mdash;Διαφορετικά, η βόμβα θα πυροδότησε αμέσως.Συνήθως δύο κομμάτια υλικού διατηρούνται χωριστά σε υπο-κρίσιμη μάζα και όταν είναι καιρός να εκραγεί η βόμβα, ρίχνονται μαζί πολύ σκληρά και πολύ γρήγορα.Στη συνέχεια δημιουργούν μια υπερκριτική μάζα και η βόμβα εκρήγνυται.Εάν δεν πεταχτούν αρκετά γρήγορα, τότε μια μικρότερη έκρηξη συμβαίνει πρώτα και χτυπά τα δύο κομμάτια πιο μακριά, έτσι ώστε η μεγάλη έκρηξη να μην εμφανιστεί ποτέ mdash?Αυτό συχνά αναφέρεται ως Fizzle.

Η κρίσιμη μάζα είναι διαφορετική ανάλογα με το υλικό που χρησιμοποιείται.Στην περίπτωση του ουρανίου-233, η κρίσιμη μάζα είναι περίπου 35 λίβρες (15kg).Στην περίπτωση του ουρανίου-235, η κρίσιμη μάζα είναι περίπου 115 λίβρες (52kg).Και στην περίπτωση του πλουτωνίου-239, η κρίσιμη μάζα είναι περίπου 22 κιλά (10kg).Αυτό μπορεί να φαίνεται σαν αρκετά, αλλά να έχετε κατά νου ότι αυτά τα υλικά είναι εξαιρετικά πυκνά.Με τα περισσότερα πυρηνικά υλικά, μια σφαίρα που δεν είναι πολύ μεγαλύτερη από ένα μπέιζμπολ θα φτάσει σε κρίσιμη μάζα και θα προκαλέσει τεράστια έκρηξη.