Vad är kritisk massa?

Kritisk massa är ett koncept som man stöter på när man diskuterar kärnmaterial.I korthet är den kritiska massan av ett material den mängd som behövs för att det ska fortsätta en kärnkraftsreaktion när det har börjat.

Det finns olika typer av kärnmaterial, och en typ kallas ett klyvningsmaterial.Fissilmaterial kan upprätthålla en reaktion när den har börjat.Eftersom reaktionen kan upprätthållas kan materialet användas för vissa ändamål.Dessa syften inkluderar att göra kärnvapen och skapa reaktorer för att generera energi.De mest använda fissilmaterialen är uran-233, uran-235 och plutonium-239.Dessa tre material uppfyller kriterierna för ett fissionbart material, stannar kvar i en ganska lång tid och kan hittas i tillräckligt stora mängder för att använda dem för bränsle praktiskt.

Processen för en kärnreaktion är något komplex, men det kanbetraktas helt enkelt som en reaktion som växer exponentiellt.I en reaktion, en atom av det klyvliga materialet mdash;Låt oss säga uran-235 mdash;fångar en neutron när den rör sig förbi.Detta gör att atomen delas upp i två mindre atomer, och i processen lanseras av två eller tre neutroner till.Dessa neutroner flyger sedan av och fångas av andra atomer av uran-235, som i sin tur delas och skickar bort ytterligare två eller tre neutroner.Allt detta händer på en mycket, mycket liten tid och släpper enorma mängder energi.

Begreppet kritisk massa är viktigt, eftersom det för att denna reaktion ska fortsätta och frigöra enorma mängder energi, måste det finnas att finnas detTillräckligt med fissilmaterial presenterar att det kan fortsätta.Om kritisk massa inte uppnås, kommer de närvarande neutronerna att minska, vilket gör en kärnkraftsreaktion mindre och mindre sannolikt med tiden.Strängt taget används termen kritisk massa för att beskriva tillståndet för jämvikt där det finns tillräckligt med fissilmaterial för att hålla mängden neutroner ungefär densamma, men reaktionen genererar inte mer.Ofta används emellertid kritisk massa för att beskriva vad som mer exakt kallas superkritisk massa, när tillräckligt med materialet är närvarande att neutroner fortsätter att kollidera med fissilatomer och släppa fler neutroner, generera energi och värme.

Att använda fissilmaterialI ett kärnvapen är det uppenbarligen viktigt att materialet hålls under kritisk massa mdash;Annars skulle bomben detonera omedelbart.Vanligtvis hålls två materialstycken isär vid underkritisk massa, och när det är dags för bomben att detoneras, kastas de mycket hårt och mycket snabbt.De skapar sedan en superkritisk massa och bomben exploderar.Om de inte kastas tillräckligt snabbt, inträffar en mindre explosion först och blåser de två bitarna längre isär, så att den stora explosionen aldrig inträffar mdash;Detta kallas ofta en fizzle.

Kritisk massa är annorlunda beroende på det material som används.När det gäller uran-233 är den kritiska massan cirka 35 pund (15 kg).När det gäller uran-235 är den kritiska massan cirka 52 kg.Och när det gäller plutonium-239 är den kritiska massan cirka 22 kilo (10 kg).Detta kan verka som ganska mycket, men kom ihåg att dessa material är extremt täta.Med de flesta kärnmaterial kommer en sfär som inte är mycket större än en baseball att nå kritisk massa och orsaka en enorm explosion.