Критическая масса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Плутониевая сфера (макет), окружённая отражающими нейтроны блоками из карбида вольфрама. Реконструкция прибора 1945 года для определения критической массы

Критическая масса — в ядерной физике минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества равен единице. Размеры, соответствующие критической массе также называют критическими.

Величина критической массы зависит от свойств вещества (таких, как сечения деления и радиационного захвата), от плотности, количества примесей, формы изделия, а также от окружения. Например, наличие отражателей нейтронов может сильно уменьшить критическую массу.

В ядерной энергетике параметр критической массы является определяющим при конструировании и расчетах самых разнообразных устройств использующих в своей конструкции различные изотопы или смеси изотопов элементов способных в определенных условиях к ядерному делению с выделением колоссального количества энергии. Например при проектировании мощных радиоизотопных генераторов в которых используются в качестве топлива уран и ряд трансурановых элементов, параметр критической массы ограничивает мощность такого устройства. При расчетах и производстве ядерного и термоядерного оружия параметр критической массы существенным образом влияет как на конструкцию взрывного устройства, так и на его стоимость и сроки хранения. В случае проектирования и строительства атомного реактора, параметры критической массы также ограничивают как минимальные так и максимальные размеры будущего реактора.

Наименьшей критической массой обладают растворы солей чистых делящихся нуклидов в воде с водяным отражателем нейтронов. Для U²³⁵ Критическая масса равна 0,8 кг, для Pu²³⁹ - 0.5 кг. для Cf²⁵¹ - 10 г.

[править] Критический размер

Критическая масса M связана с критической длиной l , где x зависит от формы образца и лежит в пределе от 2 до 3. Зависимость от формы связана с утечкой нейтронов через поверхность: чем больше поверхность, тем больше критическая масса. Образец с минимальной критической массой имеет форму шара.