Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Критическая масса — в ядерной физике минимальная масса делящегося вещества, необходимая для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества больше единицы или равен единице. Размеры, соответствующие критической массе, также называют критическими. При массе больше критической цепная реакция может (при соответствующих условиях) лавинообразно ускоряться, что приводит к ядерному взрыву.
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 расчётах 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 расчётах 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 235U критическая масса такого раствора равна 0,8 кг, для 239Pu — 0,5 кг, для некоторых солей 251Cf — 10 г[1].
Содержание
Критический размер
Критическая масса связана с критической длиной : , где x зависит от формы образца и лежит в пределах 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.
Основные оценочные характеристики чистых изотопов, способных к ядерному делению
| Изотоп
|
Период
полураспада
T, лет
|
Критическая
масса, кг[2]
|
Тепловы-
деление
Вт/кг
|
Нейтроны
спонтанного
деления
105(кг·с)
|
Темпе-
ратура
плавле-
ния °С
|
Плотность
г/см
|
| 231Pa
|
32 760
|
750±180
|
|
|
1572
|
15,37
|
| 232U
|
68,9
|
?
|
8097
|
|
1134
|
19,04
|
| 233U
|
159 200
|
15,8
|
|
|
| 235U
|
7,038108
|
46,7
|
|
|
| 236U
|
2,3416107
|
?
|
|
|
| 237Np
|
2,14107
|
63,6
|
0,022
|
0
|
637
|
20,25
|
| 236Pu
|
2,9
|
6—8
|
18500
|
349
|
639,7
|
19,84
|
| 238Pu
|
87,7
|
9,5
|
568
|
26,6
|
| 239Pu
|
24 100
|
10
|
1,92
|
|
| 240Pu
|
6500
|
35,7
|
7,1
|
9,1
|
| 241Pu
|
14,4
|
12,3
|
3,2
|
0
|
| 242Pu
|
380 000
|
83,4
|
0,113
|
16,9
|
| 241Am
|
432
|
57,6
|
114
|
0,012
|
1180
|
13,67
|
| 242mAm
|
141
|
9,1
|
3,84
|
1,49
|
| 243Am
|
7400
|
208,8
|
6,4
|
0,03
|
| 243Cm
|
28,5
|
8,4
|
1900
|
0
|
1340
|
13,51
|
| 244Cm
|
18,1
|
26,6
|
2830
|
1,11
|
| 245Cm
|
8500
|
9,1
|
5,7
|
0
|
| 246Cm
|
4730
|
39—70,1
|
|
|
| 247Cm
|
1,56107
|
6,9
|
|
|
| 248Cm
|
340 000
|
?
|
|
|
| 249Cf
|
351
|
5,9
|
|
|
900
|
15,1
|
| 250Cf
|
13,08
|
?
|
|
|
| 251Cf
|
898
|
5,5
|
|
|
| 252Cf
|
2,638
|
2,73
|
|
|
Литература
Примечания
- Критическая масса — статья из Большой советской энциклопедии.
- Critical mass (неопр.). Дата обращения: 20 октября 2023. Архивировано 9 января 2021 года.
Ссылки
|
|