Qu'est-ce que la masse critique?
La masse critique est un concept que l'on rencontre lors de la discussion des matières nucléaires.En bref, la masse critique d'un matériau est la quantité nécessaire pour qu'il poursuive une réaction nucléaire une fois qu'il a commencé.
Il existe différents types de matières nucléaires, et un type est connu comme un matériau fissile.Les matériaux fissiles sont capables de maintenir une réaction une fois qu'il a commencé.Étant donné que la réaction peut être maintenue, le matériau peut être utilisé à certaines fins.Ces objectifs comprennent la fabrication d'armes nucléaires et la création de réacteurs pour générer de l'énergie.Les matériaux fissiles les plus utilisés sont l'uranium-233, l'uranium-235 et le plutonium-239.Ces trois matériaux répondent aux critères d'un matériau fissionnable, restent sur un temps raisonnablement long et peuvent être trouvés en quantité suffisamment importante pour les utiliser pour les carburant pratique.
Le processus d'une réaction nucléaire est quelque peu complexe, mais il peutêtre considéré simplement comme une réaction qui se développe de façon exponentielle.Dans une réaction, un atome du matériau fissile mdash;Disons Uranium-235 Mdash;Capture un neutron lorsqu'il dépasse.Cela provoque la division de l'atome en deux atomes plus petits et, dans le processus, lance deux ou trois neutrons supplémentaires.Ces neutrons s'envolent ensuite et sont capturés par d'autres atomes d'uranium-235, qui à leur tour se divisent et envoient deux ou trois neutrons supplémentaires.Tout cela se produit dans une très, très petite quantité de temps et libère d'énormes quantités d'énergie.
Le concept de masse critique est important, car pour cette réaction de continuer et de libérer d'énormes quantités d'énergie, il doit y avoirsuffisamment de matériel fissile présent pour qu'il puisse continuer.Si la masse critique n'est pas atteinte, les neutrons présents diminueront les heures supplémentaires, ce qui rend une réaction nucléaire de moins en moins probable au fil du temps.À proprement parler, le terme masse critique est utilisé pour décrire l'état d'équilibre dans lequel il y a suffisamment de matériau fissile présent pour maintenir la quantité de neutrons à peu près la même, mais la réaction ne génère pas plus.Souvent, cependant, une masse critique est utilisée pour décrire ce qui s'appelle plus précisément la masse super-critique, lorsque suffisamment de matériau est présent pour que les neutrons continuent de colliter avec des atomes fissiles et de libérer plus de neutrons, de générer de l'énergie et de la chaleur. pour utiliser des matériaux fissilesDans une arme nucléaire, il est évidemment important que le matériau soit maintenu en dessous de la masse critique et de la mdash;Sinon, la bombe exploserait immédiatement.Habituellement, deux morceaux de matériel sont séparés à la masse sous-critique, et quand il est temps que la bombe soit explosée, elles sont jetées ensemble très fort et très rapidement.Ils créent ensuite une masse super critique et la bombe explose.S'ils ne sont pas jetés ensemble assez rapidement, une explosion plus petite se produit d'abord et explose les deux pièces plus loin, de sorte que la grande explosion ne se produit jamais et mdash;Ceci est souvent appelé pétillement. La masse critique est différente selon le matériau utilisé.Dans le cas de l'uranium-233, la masse critique est d'environ 35 livres (15 kg).Dans le cas de l'uranium-235, la masse critique est d'environ 115 livres (52 kg).Et dans le cas du plutonium-239, la masse critique est d'environ 22 livres (10 kg).Cela peut sembler un peu, mais gardez à l'esprit que ces matériaux sont extrêmement denses.Avec la plupart des matières nucléaires, une sphère pas beaucoup plus grande qu'un baseball atteindra une masse critique et provoquera une énorme explosion.