Kritikus tömeg

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. február 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

Kritikus tömeg  – a magfizikában a hasadóanyag minimális tömege, amely egy önfenntartó hasadási láncreakció elindításához szükséges . A neutronsokszorozó tényező ilyen mennyiségű anyagban nagyobb, mint egy, vagy egyenlő egy. A kritikus tömegnek megfelelő méreteket kritikusnak is nevezik. A kritikusnál nagyobb tömegnél a láncreakció lavinaszerűen felgyorsulhat, ami nukleáris robbanáshoz vezet .

A kritikus tömeg értéke függ az anyag tulajdonságaitól (például a hasadási és sugárzáselnyelési keresztmetszetek ), a sűrűségtől, a szennyeződések mennyiségétől, a termék alakjától, valamint a környezettől. Például a neutronreflektorok jelenléte nagymértékben csökkentheti a kritikus tömeget.

Az atomenergiában a kritikus tömegparaméter döntő számos olyan eszköz tervezésénél és számításánál, amelyek tervezésükben olyan elemek különböző izotópjait vagy izotópkeverékeit használják fel, amelyek bizonyos körülmények között hatalmas mennyiségű energia felszabadulásával képesek maghasadásra. . Például nagy teljesítményű radioizotóp-generátorok tervezésekor , amelyek uránt és számos transzurán elemet használnak üzemanyagként, a kritikus tömeg paraméter korlátozza egy ilyen eszköz teljesítményét. A nukleáris és termonukleáris fegyverek számításai és gyártása során a kritikus tömeg paraméter jelentősen befolyásolja mind a robbanószerkezet kialakítását, mind annak költségét és tárolási idejét. Atomreaktor tervezése és kivitelezése esetén a kritikus tömeg paraméterei is korlátozzák a leendő reaktor minimális és maximális méreteit.

A tiszta hasadó nuklidok sóinak vizes oldatai vízneutron reflektorral rendelkeznek a legalacsonyabb kritikus tömeggel . 235 U esetében az ilyen oldat kritikus tömege 0,8 kg, 239 Pu esetén 0,5 kg, egyes 251 Cf sóinál  10 g [1] .

Kritikus méret

A kritikus tömeg a kritikus hosszhoz kapcsolódik , ahol x a minta alakjától függ, és 2 és 3 között van. Az alakfüggés a neutronok felületen keresztüli szivárgásával függ össze: minél nagyobb a felület, annál nagyobb a kritikus tömeg . A minimális kritikus tömegű minta gömb alakú.

A maghasadásra képes tiszta izotópok főbb becsült jellemzői [2]
Izotóp Beszerzés
(forrás) 		Felezési

idő T½		 kritikus
tömeg 		Sűrűség
g/cm³ 		Olvadáspont ° C
_

 Hőleadás
W
/kg
Spontán
hasadási neutronok
10 5 (kg s)
231 Pa _ Reaktor 32760 év 750±180 kg 15.37 1572
232 U Reaktor 68,9 éves ? kg 19.04 1134 8097
233 U Reaktor 159200 év 15 kg 19.04 1134
235 U természetes urán 7,038⋅10 8 év 50 kg 19.04 1134
236 U Reaktor 2,3416⋅10 7 év ? kg 19.04 1134
237 Np _ Reaktor 2,14⋅10 7 év 57 kg 20.25 637 0,022 0
236 Pu Reaktor 2,9 év 6-8 kg 19.84 639,7 18500 349
238 Pu Reaktor 87,7 év 9,6-9,8 kg 19.84 639,7 568 26.6
239 Pu Reaktor 24100 év 11 kg 19.84 639,7 1.92
240 Pu Reaktor 6500 év 36,9 kg 19.84 639,7 7.1 9.1
241 Pu Reaktor 14,4 év 13 kg 19.84 639,7 3.2 0
242 Pu Reaktor 380.000 év 83,4 kg 19.84 639,7 0,113 16.9
241 óra Reaktor 432 év 60 kg 13.67 1180 114 0,012
242 m Am Reaktor 141 éves 9,1 kg 13.67 1180 3.84 1.49
243 óra Reaktor 7400 év 208,8 kg 13.67 1180 6.4 0,03
243 cm_ Reaktor 28,5 év 8,6 kg 13.51 1340 1900 0
244 cm_ Reaktor 18,1 éves 27 kg 13.51 1340 2830 1.11
245 cm_ Reaktor 8500 év 9,2 kg 13.51 1340 5.7 0
246 cm_ Reaktor 4730 év 39-70,1 kg 13.51 1340
247 cm_ Reaktor 1,56⋅10 7 év 6,94-7,06 kg 13.51 1340
248 cm_ Reaktor 340.000 év ? kg 13.51 1340
249 vö Reaktor 351 5,9 kg 15.1 900
250 vö Reaktor 13.08 éves ? kg 15.1 900
251 vö Reaktor 898 év 5,5 kg 15.1 900
252 vö Reaktor 2,638 év 2,73 kg 15.1 900

Irodalom

Jegyzetek

  1. ↑ Kritikus tömeg - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . 
  2. ↑ Kritikus tömeg . Letöltve: 2021. január 7. Az eredetiből archiválva : 2021. január 9..

Linkek