มวลวิกฤตคืออะไร?

มวลวิกฤตเป็นแนวคิดที่เกิดขึ้นเมื่อพูดถึงวัสดุนิวเคลียร์โดยสังเขปมวลวิกฤตของวัสดุคือปริมาณที่จำเป็นสำหรับการทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อไปเมื่อเริ่มต้น

มีวัสดุนิวเคลียร์ชนิดต่าง ๆ และประเภทหนึ่งเรียกว่าวัสดุฟิสไซล์วัสดุฟิสซิลสามารถรักษาปฏิกิริยาได้เมื่อเริ่มเนื่องจากปฏิกิริยาสามารถยั่งยืนวัสดุสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์บางอย่างวัตถุประสงค์เหล่านี้รวมถึงการสร้างอาวุธนิวเคลียร์และการสร้างเครื่องปฏิกรณ์เพื่อสร้างพลังงานวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือยูเรเนียม -233, ยูเรเนียม -235 และพลูโทเนียม -239วัสดุทั้งสามนี้เป็นไปตามเกณฑ์ของวัสดุที่สามารถแยกได้อยู่รอบ ๆ เป็นเวลานานพอสมควรและสามารถพบได้ในปริมาณมากพอที่จะใช้การใช้งานเพื่อใช้ในทางปฏิบัติเชื้อเพลิง

กระบวนการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ค่อนข้างซับซ้อน แต่สามารถทำได้ถูกมองว่าเป็นปฏิกิริยาที่เติบโตแบบทวีคูณในปฏิกิริยาอะตอมของวัสดุ fissile mdash;ให้เราพูดว่ายูเรเนียม 235 mdash;จับนิวตรอนในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านมาสิ่งนี้ทำให้อะตอมแบ่งออกเป็นสองอะตอมเล็ก ๆ และในกระบวนการเปิดตัวนิวตรอนอีกสองหรือสามตัวจากนั้นนิวตรอนเหล่านี้จะบินออกไปและถูกจับโดยอะตอมอื่น ๆ ของยูเรเนียม -235 ซึ่งจะแยกและส่งนิวตรอนอีกสองหรือสามตัวทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในระยะเวลาที่น้อยมากและปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล

แนวคิดของมวลวิกฤตเป็นสิ่งสำคัญเพราะเพื่อให้ปฏิกิริยานี้ดำเนินต่อไปและปล่อยพลังงานจำนวนมากวัสดุฟิสซิลเพียงพอที่สามารถดำเนินการต่อไปได้หากมวลวิกฤตไม่ประสบความสำเร็จนิวตรอนที่มีอยู่จะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์น้อยลงและมีโอกาสน้อยลงเมื่อเวลาผ่านไปการพูดอย่างเคร่งครัดคำวิกฤตวิกฤตใช้เพื่ออธิบายสถานะของความสมดุลซึ่งมีวัสดุฟิสซิลเพียงพอที่จะรักษาปริมาณของนิวตรอนให้เหมือนกัน แต่ปฏิกิริยาไม่ได้สร้างมากขึ้นอย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่มีการใช้มวลวิกฤตเพื่ออธิบายสิ่งที่เรียกว่ามวลที่สำคัญยิ่งกว่าเมื่อมีวัสดุเพียงพอที่นิวตรอนยังคงชนกับอะตอมฟิสไซล์และปล่อยนิวตรอนมากขึ้นสร้างพลังงานและความร้อน

เพื่อใช้วัสดุฟิสไซล์ในอาวุธนิวเคลียร์เป็นสิ่งสำคัญที่วัสดุจะต้องถูกเก็บไว้ต่ำกว่ามวลวิกฤต mdash;มิฉะนั้นระเบิดจะระเบิดทันทีโดยปกติแล้ววัสดุสองชิ้นจะถูกแยกออกจากกันที่มวลย่อยที่สำคัญและเมื่อถึงเวลาที่ระเบิดระเบิดพวกเขาจะถูกโยนเข้าด้วยกันอย่างหนักและเร็วมากจากนั้นพวกเขาก็สร้างมวลที่สำคัญยิ่งและระเบิดก็ระเบิดหากพวกเขาไม่ได้ถูกโยนเข้าด้วยกันอย่างรวดเร็วพอการระเบิดขนาดเล็กจะเกิดขึ้นก่อนและระเบิดทั้งสองชิ้นต่อไปเพื่อให้การระเบิดครั้งใหญ่ไม่เคยเกิดขึ้น mdash;สิ่งนี้มักจะเรียกว่าเป็นฟอง

มวลวิกฤตแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ในกรณีของยูเรเนียม -233 มวลวิกฤตประมาณ 35 ปอนด์ (15 กิโลกรัม)ในกรณีของยูเรเนียม -235 มวลวิกฤตอยู่ที่ประมาณ 115 ปอนด์ (52 กิโลกรัม)และในกรณีของพลูโทเนียม -239 มวลวิกฤตอยู่ที่ประมาณ 22 ปอนด์ (10 กิโลกรัม)สิ่งนี้อาจดูเหมือนค่อนข้างน้อย แต่โปรดจำไว้ว่าวัสดุเหล่านี้มีความหนาแน่นสูงมากด้วยวัสดุนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ทรงกลมที่ไม่ใหญ่ไปกว่าเบสบอลจะไปถึงมวลวิกฤตและทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่