Критическая масса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эта статья в настоящий момент постепенно дописывается.
Пожалуйста, если хотите что-либо добавить в статью, сначала обсудите это с другими участниками на странице обсуждения.

Плутониевая сфера (макет), окружённая отражающими нейтроны блоками из карбида вольфрама. Реконструкция прибора 1945 года для определения критической массы

Критическая масса — в ядерной физике минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества равен единице. Размеры, соответствующие критической массе также называют критическими.

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 расчетах 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 расчетах 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.

Наименьшй критической массой обладают растворы солей чистых делящихся нуклидов в воде с водяным отражателем нейтронов. Для ²³⁵U Критическая масса равна 0,8 кг, для ²³⁹Pu - 0.5 кг. для ²⁵¹Cf - 10 г.

[править] Критический размер

Критическая масса $M$ связана с критической длиной $l$ $~M \sim l^{x}$ , где x зависит от формы образца и лежит в пределе от 2 до 3. Зависимость от формы связана с утечкой нейтронов через поверхность: Чем больше поверхность, тем больше Критиечкая масса. Образец с минимальной критической массой иммет форму шара.

Основные оценочные характеристики чистых изотопов способных к ядерному делению:

Изотоп	Получение (источник)	Период полураспада T¹/₂	Критическая масса	Плотность г/см³	Температура плавления °С	Тепловыделение Вт/кг	Нейтроны спонтанного деления 10⁵(кг·сек)
²³¹Pa	Реактор	32760 лет	750±180 кг	15,37	1572
²³²U	Реактор	68,9 лет		19,04	1134	8097
²³³U	Реактор	159200 лет	15 кг	19,04	1134
²³⁵U	Реактор	7,038·10⁸ лет	45 кг	19,04	1134
²³⁶U	Реактор	2,3416·10⁷ лет	? кг	19,04	1134
²³⁷Np	Реактор	2,14·10⁷ лет	57 кг	20,25	637	0,022	0
²³⁶Pu	Реактор	2,9 лет	6-8 кг	19,84	639,7	18500	349
²³⁸Pu	Реактор	87,7 лет	9,6-9,8 кг	19,84	639,7	568	26,6
²³⁹Pu	Реактор	24100 лет	10,1 кг	19,84	639,7	1,92
²⁴⁰Pu	Реактор	6500 лет	36,9 кг	19,84	639,7	7,1	9,1
²⁴¹Pu	Реактор	14,4 лет	13 кг	19,84	639,7	3,2	0
²⁴²Pu	Реактор	380000 лет	83,4 кг	19,84	639,7	0,113	16,9
²⁴¹Am	Реактор	432 года	60 кг	13,67	1180	114	0,012
^242mAm	Реактор	152 года	3,78 кг	13,67	1180
^243mAm	Реактор	141 год	9,1 кг	13,67	1180	3,84	1,49
²⁴³Am	Реактор	7400 лет	208,8 кг	13,67	1180	6,4	0,03
²⁴³Cm	Реактор	28,5 лет	8,6 кг	13,51	1340	1900	0
²⁴⁴Cm	Реактор	18,1 лет	27 кг	13,51	1340	2830	1,11
²⁴⁵Cm	Реактор	8500 лет	9,2 кг	13,51	1340	5,7	0
²⁴⁶Cm	Реактор	4730 лет	39–70,1 кг	13,51	1340
²⁴⁷Cm	Реактор	1,56·10⁷ лет	6,94–7,06 кг	13,51	1340
²⁴⁸Cm	Реактор	340000 лет		13,51	1340
²⁴⁹Сf	Реактор	351 год	5,9 кг	15,1
²⁵⁰Сf	Реактор	13,08 лет		15,1
²⁵¹Сf	Реактор	898 лет	1,94 кг	15,1
²⁵²Cf	Реактор	2,638 года	2,73 кг	15,1

Категории: Википедия:Статьи в переработке | Физика

Критическая масса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

[править] Критический размер

Views

Навигация

Участие

Поиск

На других языках