Mi a kritikus tömeg?

A kritikus tömeg olyan koncepció, amelyre a nukleáris anyag megvitatásakor fordul elő.Röviden: az anyag kritikus tömege az a mennyiség, amely ahhoz szükséges, hogy folytassa a nukleáris reakciót, miután megkezdődött.A hasadó anyagok képesek fenntartani a reakciót, miután megkezdődött.Mivel a reakció fenntartható, az anyag bizonyos célokra felhasználható.Ezek a célok magukban foglalják a nukleáris fegyverek készítését és a reaktorok létrehozását az energia előállításához.A legszélesebb körben használt hasadó anyagok az urán-233, az urán-235 és a Plutonium-239.Ez a három anyag megfelel a hasadó anyag kritériumainak, ésszerűen hosszú ideig maradjon, és elég nagy mennyiségben megtalálható ahhoz, hogy az üzemanyag -gyakorlati felhasználásra felhasználhassa őket.

A nukleáris reakció folyamata kissé összetett, de ez képesegyszerűen olyan reakciónak tekinteni, amely exponenciálisan növekszik.Egy reakcióban a hasadó anyag atomja és mdash;Tegyük fel, hogy urán-235 és mdash;Fog egy neutronot, amint elmozdul.Ez miatt az atom két kisebb atomra osztódik, és a folyamatban két vagy három további neutron elindul.Ezek a neutronok ezután repülnek le, és más urán-235 atomok elfogják őket, amelyek viszont felosztottak és további két vagy három neutronot küldenek.Mindez nagyon -nagyon kis idő alatt történik, és óriási mennyiségű energiát bocsát ki.elegendő hasadó anyag van jelen, hogy folytatódjon.Ha a kritikus tömeget nem sikerül elérni, akkor a jelenlévő neutronok túlóráznak, így a nukleáris reakció egyre kevésbé valószínű az idő múlásával.Szigorúan véve, a kritikus tömeg kifejezést az egyensúly állapotának leírására használják, amelyben elegendő hasadó anyag van jelen ahhoz, hogy a neutronok mennyiségét nagyjából meg lehessen tartani, de a reakció nem generál többet.Gyakran azonban a kritikus tömeget használják annak leírására, amit pontosabban szuperkritikus tömegnek neveznek, ha elegendő anyag van jelen, hogy a neutronok továbbra is ütköznek a hasadó atomokkal, és több neutronot bocsátanak ki, energiát és hőt generálnak.Egy nukleáris fegyverben nyilvánvalóan fontos, hogy az anyagot a kritikus tömeg alatt tartsák és mdash;Ellenkező esetben a bomba azonnal robbant fel.Általában két anyagdarabot tartanak egymástól a szubkritikus tömegben, és amikor itt az ideje, hogy a bomba robbantjon, nagyon keményen és nagyon gyorsan összegyűjtik őket.Ezután szuperkritikus tömeget hoznak létre, és a bomba felrobban.Ha nem elég gyorsan dobják össze őket, akkor először egy kisebb robbanás történik, és a két darabot távolabb fújja, így a nagy robbanás soha nem fordul elő mdash;Ezt gyakran pezsgőnek nevezik.

A kritikus tömeg a felhasznált anyagtól függően különbözik.Az urán-233 esetében a kritikus tömeg körülbelül 35 font (15 kg).Az urán-235 esetében a kritikus tömeg körülbelül 115 font (52 kg).És a Plutonium-239 esetében a kritikus tömeg körülbelül 22 font (10 kg).Ez elég kicsit tűnhet, de ne feledje, hogy ezek az anyagok rendkívül sűrűek.A legtöbb nukleáris anyaggal a baseballnál nem sokkal nagyobb gömb eléri a kritikus tömeget, és óriási robbanást okoz.