Критична маса — у ядерній фізиці мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу. Ефективний коефіцієнт розмноження нейтронів у такій кількості речовини дорівнює одиниці. Розміри, що відповідають критичній масі, також називають критичними.
![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/Partially-reflected-plutonium-sphere.jpeg/640px-Partially-reflected-plutonium-sphere.jpeg)
Величина критичної маси залежить від властивостей речовини (таких, як переріз реакції поділу та радіаційного захвату), від густини, кількості домішок, форми виробу, а також від оточення. Наприклад, наявність відбивачів нейтронів може суттєво зменшити критичну масу.
У ядерній енергетиці параметр критичної маси є визначним під час конструювання та розрахунків різноманітних приладів, що використовують у своїй конструкції ізотопи або суміші ізотопів елементів, здатних в певних умовах до ядерного поділу з виділенням колосальної кількості енергії. Наприклад, при проектуванні потужних радіоізотопних генераторів в яких використовується як паливо уран чи трансуранові елементи, параметр критичної маси обмежує потужність такого приладу. У розрахунках та виробництві ядерної та термоядерної зброї параметр критичної маси істотним чином впливає як на конструкцію вибухового пристрою, так і на його вартість та терміни зберігання. У випадку проектування та будівництва атомного реактора, параметри критичної маси також обмежують як мінімальні, так і максимальні розміри майбутнього реактору.
Найменшу критичну масу мають розчини солей чистих нуклідів, що діляться, у воді з водяним відбивачем нейтронів. Для 235U критична маса дорівнює 0,8 кг, для 239Pu — 0.5 кг, для 251Cf — 10 г.
Критичний розмір
Критична маса пов’язана з критичною довжиною , де x залежить від форми зразка та перебуває у межах від 2 до 3. Залежність від форми пов’язана з витоком нейтронів через поверхню: що більша поверхня, то більші втрати нейтронів і більша критична маса. Мінімальну критичну масу мають зразки у формі кулі.
Ізотоп | Отримання (джерело) | Період напіврозпаду T1/2 | Критична маса | Густина г/см3 | Температура плавлення °С | Тепловиділення Вт/кг | Нейтрони спонтанного ділення 105(кг•сек) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
231Pa | Реактор | 32760 років | 750±180 кг | 15,37 | 1572 | ||
232U | Реактор | 68,9 років | 19,04 | 1134 | 8097 | ||
233U | Реактор | 159200 років | 15 кг | 19,04 | 1134 | ||
235U | Реактор | 7,038•108 років | 45 кг | 19,04 | 1134 | ||
236U | Реактор | 2,3416•107 років | ? кг | 19,04 | 1134 | ||
237Np | Реактор | 2,14•107 років | 57 кг | 20,25 | 637 | 0,022 | 0 |
236Pu | Реактор | 2,9 роки | 6-8 кг | 19,84 | 639,7 | 18500 | 349 |
238Pu | Реактор | 87,7 років | 9,6-9,8 кг | 19,84 | 639,7 | 568 | 26,6 |
239Pu | Реактор | 24100 років | 10,1 кг | 19,84 | 639,7 | 1,92 | |
240Pu | Реактор | 6500 років | 36,9 кг | 19,84 | 639,7 | 7,1 | 9,1 |
241Pu | Реактор | 14,4 років | 13 кг | 19,84 | 639,7 | 3,2 | 0 |
242Pu | Реактор | 380000 років | 83,4 кг | 19,84 | 639,7 | 0,113 | 16,9 |
241Am | Реактор | 432 роки | 60 кг | 13,67 | 1180 | 114 | 0,012 |
242mAm | Реактор | 152 роки | 3,78 кг | 13,67 | 1180 | ||
243mAm | Реактор | 141 рік | 9,1 кг | 13,67 | 1180 | 3,84 | 1,49 |
243Am | Реактор | 7400 років | 208,8 кг | 13,67 | 1180 | 6,4 | 0,03 |
243Cm | Реактор | 28,5 років | 8,6 кг | 13,51 | 1340 | 1900 | 0 |
244Cm | Реактор | 18,1 років | 27 кг | 13,51 | 1340 | 2830 | 1,11 |
245Cm | Реактор | 8500 років | 9,2 кг | 13,51 | 1340 | 5,7 | 0 |
246Cm | Реактор | 4730 років | 39–70,1 кг | 13,51 | 1340 | ||
247Cm | Реактор | 1,56•107 років | 6,94–7,06 кг | 13,51 | 1340 | ||
248Cm | Реактор | 340000 років | 13,51 | 1340 | |||
249Cf | Реактор | 351 рік | 5,9 кг | 15,1 | |||
250Cf | Реактор | 13,08 років | 15,1 | ||||
251Cf | Реактор | 898 років | 1,94 кг | 15,1 | |||
252Cf | Реактор | 2,638 роки | 2,73 кг | 15,1 |
Література
- E. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 [Архівовано 24 вересня 2015 у Wayback Machine.] // Pacific Northwest Laboratory, February 2010
Посилання
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.