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
Плутонієва сфера (макет), оточена блоками, що відбивають нейтрони з карбіду вольфраму. Реконструкція пристрою 1945 року для визначення критичної маси

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.

Більше інформації Ізотоп, Отримання (джерело) ...
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
Закрити

Література

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.