Kritisk massa

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 februari 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Kritisk massa  - i kärnfysik , den minsta massan av klyvbart material som krävs för att starta en självförsörjande kedjereaktion . Neutronmultiplikationsfaktorn i en sådan mängd materia är större än en eller lika med en. De dimensioner som motsvarar den kritiska massan kallas också kritiska. Vid en massa som är större än kritisk kan kedjereaktionen accelerera som en lavin, vilket leder till en kärnvapenexplosion .

Värdet på den kritiska massan beror på ämnets egenskaper (såsom klyvning och strålningsfångstvärsnitt ), på densiteten, mängden föroreningar, produktens form och även på miljön. Till exempel kan närvaron av neutronreflektorer kraftigt minska den kritiska massan.

Inom kärnenergi är parametern kritisk massa avgörande vid konstruktionen och beräkningarna av en mängd olika enheter som i sin konstruktion använder olika isotoper eller blandningar av isotoper av element som kan kärnklyvning under vissa förhållanden med frigörande av en enorm mängd energi . Till exempel, när man designar högeffektsradioisotopgeneratorer som använder uran och ett antal transuranelement som bränsle, begränsar parametern för kritisk massa kraften hos en sådan anordning. Vid beräkningar och produktion av kärn- och termonukleära vapen påverkar parametern kritisk massa avsevärt både utformningen av sprängämnet och dess kostnad och lagringstid. När det gäller konstruktion och konstruktion av en kärnreaktor begränsar parametrarna för den kritiska massan också både minimi- och maximidimensionerna för den framtida reaktorn.

Lösningar av salter av rena klyvbara nuklider i vatten med en vattenneutronreflektor har den lägsta kritiska massan . För 235 U är den kritiska massan för en sådan lösning 0,8 kg, för 239 Pu är den 0,5 kg, för vissa salter på 251 Cf  är den 10 g [1] .

Kritisk storlek

Den kritiska massan är relaterad till den kritiska längden , där x beror på formen på provet och sträcker sig från 2 till 3. Formberoendet är relaterat till läckage av neutroner genom ytan: ju större yta, desto större kritisk massa . Provet med minsta kritiska massa är sfäriskt.

De huvudsakliga uppskattade egenskaperna hos rena isotoper kapabla till kärnklyvning [2]
Isotop Få
(källa) 		Halveringstid
T½
_ 		kritisk
massa 		Densitet
g/cm³ 		Smältpunkt ° C
_

 Värmeavledning
W
/kg
Spontana fissionsneutroner
10
5 ( kg s)
231Pa _ Reaktor 32760 år 750±180 kg 15.37 1572
232 U Reaktor 68,9 år gammal ? kg 19.04 1134 8097
233 U Reaktor 159200 år 15 kg 19.04 1134
235 U naturligt uran 7,038⋅10 8 år 50 kg 19.04 1134
236 U Reaktor 2,3416⋅10 7 år ? kg 19.04 1134
237Np _ Reaktor 2.14⋅10 7 år 57 kg 20.25 637 0,022 0
236 Pu Reaktor 2,9 år 6-8 kg 19,84 639,7 18500 349
238 Pu Reaktor 87,7 år 9,6-9,8 kg 19,84 639,7 568 26.6
239 Pu Reaktor 24100 år 11 kg 19,84 639,7 1,92
240 Pu Reaktor 6500 år 36,9 kg 19,84 639,7 7.1 9.1
241 Pu Reaktor 14,4 år 13 kg 19,84 639,7 3.2 0
242 Pu Reaktor 380 000 år 83,4 kg 19,84 639,7 0,113 16.9
241 på morgonen Reaktor 432 år 60 kg 13,67 1180 114 0,012
242m Am Reaktor 141 år gammal 9,1 kg 13,67 1180 3,84 1,49
243 på morgonen Reaktor 7400 år 208,8 kg 13,67 1180 6.4 0,03
243 cm _ Reaktor 28,5 år 8,6 kg 13.51 1340 1900 0
244 cm _ Reaktor 18,1 år gammal 27 kg 13.51 1340 2830 1.11
245 cm _ Reaktor 8500 år 9,2 kg 13.51 1340 5.7 0
246 cm _ Reaktor 4730 år 39-70,1 kg 13.51 1340
247 cm _ Reaktor 1,56⋅10 7 år 6,94-7,06 kg 13.51 1340
248 cm _ Reaktor 340 000 år ? kg 13.51 1340
249 jfr Reaktor 351 5,9 kg 15.1 900
250 jfr Reaktor 13.08 år gammal ? kg 15.1 900
251 jfr Reaktor 898 år 5,5 kg 15.1 900
252 jfr Reaktor 2.638 år 2,73 kg 15.1 900

Litteratur

Anteckningar

  1. ↑ Kritisk massartikel från Great Soviet Encyclopedia . 
  2. ↑ Kritisk massa . Hämtad 7 januari 2021. Arkiverad från originalet 9 januari 2021.

Länkar