Masa critica

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 februarie 2021; verificările necesită 3 modificări .

Masa critică  - în fizica nucleară , masa minimă de material fisionabil necesară pentru a începe o reacție în lanț de fisiune auto-susținută . Factorul de multiplicare a neutronilor într-o astfel de cantitate de materie este mai mare decât unu sau egal cu unu. Dimensiunile corespunzătoare masei critice se mai numesc critice. La o masă mai mare decât cea critică, reacția în lanț se poate accelera ca o avalanșă, ceea ce duce la o explozie nucleară .

Valoarea masei critice depinde de proprietățile substanței (cum ar fi secțiunile transversale de fisiune și captare a radiațiilor ), de densitate, cantitatea de impurități, forma produsului și, de asemenea, de mediu. De exemplu, prezența reflectoarelor de neutroni poate reduce foarte mult masa critică.

În energia nucleară , parametrul de masă critică este hotărâtor în proiectarea și calculele unei largi varietati de dispozitive care utilizează în proiectarea lor diverși izotopi sau amestecuri de izotopi ai elementelor capabile de fisiune nucleară în anumite condiții cu eliberarea unei cantități enorme de energie. . De exemplu, atunci când se proiectează generatoare de radioizotopi de mare putere care utilizează uraniu și un număr de elemente transuraniu drept combustibil, parametrul de masă critică limitează puterea unui astfel de dispozitiv. În calculele și producția de arme nucleare și termonucleare, parametrul de masă critică afectează în mod semnificativ atât proiectarea dispozitivului exploziv, cât și costul și timpul de depozitare. În cazul proiectării și construcției unui reactor nuclear, parametrii masei critice limitează și dimensiunile minime și maxime ale viitorului reactor.

Soluțiile de săruri ale nuclizilor puri fisionali în apă cu un reflector de neutroni de apă au cea mai mică masă critică . Pentru 235 U masa critică a unei astfel de soluții este de 0,8 kg, pentru 239 Pu este de 0,5 kg, pentru unele săruri de 251 Cf  este de 10 g [1] .

Dimensiune critică

Masa critică este legată de lungimea critică , unde x depinde de forma probei și variază de la 2 la 3. Dependența de formă este legată de scurgerea neutronilor prin suprafață: cu cât suprafața este mai mare, cu atât masa critică este mai mare. . Proba cu masa critică minimă este sferică.

Principalele caracteristici estimate ale izotopilor puri capabili de fisiune nucleară [2]
Izotop Obținere
(sursă) 		Timp

de înjumătățire T½
masa critica		 Densitatea
g/cm³ 		Punct
de topire
°
C 		Disiparea căldurii
W
/kg 		Neutroni de fisiune
spontană 10 5 (kg s)

231Pa _ Reactor 32760 ani 750±180 kg 15.37 1572
232 U Reactor 68,9 ani ? kg 19.04 1134 8097
233 U Reactor 159200 de ani 15 kg 19.04 1134
235 U uraniu natural 7.038⋅10 8 ani 50 kg 19.04 1134
236 U Reactor 2.3416⋅10 7 ani ? kg 19.04 1134
237Np _ Reactor 2.14⋅10 7 ani 57 kg 20.25 637 0,022 0
236 Pu Reactor 2,9 ani 6-8 kg 19.84 639,7 18500 349
238 Pu Reactor 87,7 ani 9,6-9,8 kg 19.84 639,7 568 26.6
239 Pu Reactor 24100 de ani 11 kg 19.84 639,7 1,92
240 Pu Reactor 6500 de ani 36,9 kg 19.84 639,7 7.1 9.1
241 Pu Reactor 14,4 ani 13 kg 19.84 639,7 3.2 0
242 Pu Reactor 380.000 de ani 83,4 kg 19.84 639,7 0,113 16.9
241 am Reactor 432 de ani 60 kg 13.67 1180 114 0,012
242m am Reactor 141 de ani 9,1 kg 13.67 1180 3,84 1.49
243 am Reactor 7400 de ani 208,8 kg 13.67 1180 6.4 0,03
243 cm _ Reactor 28,5 ani 8,6 kg 13.51 1340 1900 0
244 cm _ Reactor 18,1 ani 27 kg 13.51 1340 2830 1.11
245 cm _ Reactor 8500 de ani 9,2 kg 13.51 1340 5.7 0
246 cm _ Reactor 4730 de ani 39-70,1 kg 13.51 1340
247 cm _ Reactor 1,56⋅10 7 ani 6,94-7,06 kg 13.51 1340
248 cm _ Reactor 340.000 de ani ? kg 13.51 1340
249 cf Reactor 351 5,9 kg 15.1 900
250 cf Reactor 13,08 ani ? kg 15.1 900
251 cf Reactor 898 de ani 5,5 kg 15.1 900
252 cf Reactor 2.638 ani 2,73 kg 15.1 900

Literatură

Note

  1. ↑ Masa critică - articol din Marea Enciclopedie Sovietică . 
  2. ↑ Masa critică . Preluat la 7 ianuarie 2021. Arhivat din original la 9 ianuarie 2021.

Link -uri