Cos'è la massa critica?
La massa critica è un concetto che si presenta quando si discute di materiale nucleare.In breve, la massa critica di un materiale è la quantità necessaria per continuare una reazione nucleare una volta iniziata.
Esistono diversi tipi di materiali nucleari e un tipo è noto come materiale fissile.I materiali fissili sono in grado di sostenere una reazione una volta iniziata.Poiché la reazione può essere sostenuta, il materiale può essere utilizzato per alcuni scopi.Questi scopi includono la produzione di armi nucleari e la creazione di reattori per generare energia.I materiali fissili più utilizzati sono l'uranio-233, l'uranio-235 e il plutonio-239.Questi tre materiali soddisfano i criteri di un materiale fissibile, rimangono in giro per un tempo ragionevolmente lungo e possono essere trovati in quantità sufficientemente grandi da farli usare per il carburante pratico.
Il processo di una reazione nucleare è un po 'complesso, ma puòessere considerato semplicemente come una reazione che cresce esponenzialmente.In una reazione, un atomo di materiale fissile mdash;Diciamo che Uranium-235 Mdash;cattura un neutrone mentre passa oltre.Ciò fa sì che l'atomo si dividesse in due atomi più piccoli e nel processo lancia due o tre neutroni in più.Questi neutroni quindi volano via e vengono catturati da altri atomi di uranio-235, che a loro volta si sono divisi e inviano altri due o tre neutroni.Tutto ciò accade in un tempo molto, molto piccolo e rilascia enormi quantità di energia.
Il concetto di massa critica è importante, perché affinché questa reazione continui e rilasci enormi quantità di energia, ci deve essereAbbastanza materiale fissile presente da poter continuare.Se la massa critica non viene raggiunta, i neutroni presenti diminuiranno gli straordinari, rendendo sempre meno probabili una reazione nucleare.A rigor di termini, il termine massa critica viene utilizzato per descrivere lo stato di equilibrio in cui esiste un materiale fissile sufficiente per mantenere la quantità di neutroni all'incirca la stessa, ma la reazione non genera di più.Spesso, tuttavia, la massa critica viene utilizzata per descrivere ciò che è più accuratamente chiamato massa super critica, quando è presente abbastanza materiale che i neutroni continuano a scontrarsi con atomi fissili e rilasciare più neutroni, generare energia e calore.
per usare il materiale fissileIn un'arma nucleare, è ovviamente importante che il materiale sia mantenuto al di sotto della massa critica mdash;Altrimenti la bomba esploderebbe immediatamente.Di solito due pezzi di materiale vengono tenuti separati alla massa subritica e quando è tempo che la bomba venga fatta esplodere, vengono messi insieme molto duramente e molto rapidamente.Quindi creano una massa super critica e la bomba esplode.Se non vengono messi insieme abbastanza rapidamente, allora una piccola esplosione si verifica prima e fa esplodere i due pezzi ulteriormente, in modo che la grande esplosione non si verifichi mai e mdash;Questo viene spesso definito una fizzle.
La massa critica è diversa a seconda del materiale utilizzato.Nel caso di Uranium-233, la massa critica è di circa 35 libbre (15 kg).Nel caso dell'uranio-235, la massa critica è di circa 115 libbre (52 kg).E nel caso del plutonio-239, la massa critica è di circa 22 libbre (10 kg).Potrebbe sembrare un po ', ma tieni presente che questi materiali sono estremamente densi.Con la maggior parte dei materiali nucleari, una sfera non molto più grande di una palla da baseball raggiungerà la massa critica e causerà un'enorme esplosione.