Kriittinen massa

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 9. helmikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Kriittinen massa  - ydinfysiikassa halkeamiskelpoisen materiaalin vähimmäismassa, joka tarvitaan itseään ylläpitävän fissioketjureaktion käynnistämiseen . Neutronien kerroin tällaisessa ainemäärässä on suurempi kuin yksi tai yhtä suuri kuin yksi. Kriittistä massaa vastaavia mittoja kutsutaan myös kriittisiksi. Kriittistä suuremmalla massalla ketjureaktio voi kiihtyä lumivyörynä, mikä johtaa ydinräjähdukseen .

Kriittisen massan arvo riippuu aineen ominaisuuksista (kuten fissio- ja säteilynsieppauspoikkileikkauksista ), tiheydestä, epäpuhtauksien määrästä, tuotteen muodosta ja myös ympäristöstä. Esimerkiksi neutroniheijastimien läsnäolo voi merkittävästi vähentää kriittistä massaa.

Ydinenergiassa kriittisen massan parametri on ratkaiseva monien erilaisten laitteiden suunnittelussa ja laskelmissa, jotka käyttävät suunnittelussaan erilaisia ​​isotooppeja tai alkuaineiden isotooppien seoksia, jotka voivat tietyissä olosuhteissa fissioitua valtavan määrän energiaa vapauttaen. . Esimerkiksi suunniteltaessa suuritehoisia radioisotooppigeneraattoreita, jotka käyttävät polttoaineena uraania ja useita transuraanialkuaineita, kriittisen massan parametri rajoittaa tällaisen laitteen tehoa. Ydin- ja lämpöydinaseiden laskelmissa ja tuotannossa kriittisen massan parametri vaikuttaa merkittävästi sekä räjähteen suunnitteluun että sen hintaan ja säilytysaikaan. Ydinreaktorin suunnittelussa ja rakentamisessa kriittisen massan parametrit rajoittavat myös tulevan reaktorin sekä minimi- että maksimimittoja.

Alhaisin kriittinen massa on puhtaiden fissioituvien nuklidien suolojen vesiliuoksilla, joissa on vesineutroniheijastin . 235 U : lla tällaisen liuoksen kriittinen massa on 0,8 kg, 239 Pu:lla 0,5 kg, joidenkin 251 Cf :n suolojen kohdalla  se on 10 g [1] .

Kriittinen koko

Kriittinen massa on suhteessa kriittiseen pituuteen , jossa x riippuu näytteen muodosta ja vaihtelee välillä 2-3. Muotoriippuvuus liittyy neutronien vuotamiseen pinnan läpi: mitä suurempi pinta, sitä suurempi kriittinen massa . Näyte, jonka kriittinen massa on pienin, on pallomainen.

Puhtaiden ydinfissiokykyisten isotooppien arvioidut tärkeimmät ominaisuudet [2]
Isotooppi Haetaan
(lähde) 		Puoliintumisaika
T½
_ 		kriittinen
massa 		Tiheys
g/cm³ 		Sulamispiste ° С
_

 Lämmönhäviö
W
/kg 		Spontaanifissioneutronit
10
5 (
kg s)
231 Pa _ Reaktori 32760 vuotta 750±180 kg 15.37 1572
232 U Reaktori 68,9 vuotta vanha ? kg 19.04 1134 8097
233 U Reaktori 159200 vuotta 15 kg 19.04 1134
235 U luonnonuraani 7,038⋅10 8 vuotta 50 kg 19.04 1134
236 U Reaktori 2,3416⋅10 7 vuotta ? kg 19.04 1134
237 Np _ Reaktori 2,14⋅10 7 vuotta 57 kg 20.25 637 0,022 0
236 Pu Reaktori 2,9 vuotta 6-8 kg 19.84 639,7 18500 349
238 Pu Reaktori 87,7 vuotta 9,6-9,8 kg 19.84 639,7 568 26.6
239 Pu Reaktori 24100 vuotta 11 kg 19.84 639,7 1.92
240 Pu Reaktori 6500 vuotta 36,9 kg 19.84 639,7 7.1 9.1
241 Pu Reaktori 14,4 vuotta 13 kg 19.84 639,7 3.2 0
242 Pu Reaktori 380 000 vuotta 83,4 kg 19.84 639,7 0,113 16.9
klo 241 Reaktori 432 vuotta 60 kg 13.67 1180 114 0,012
242m Am Reaktori 141 vuotta vanha 9,1 kg 13.67 1180 3.84 1.49
klo 243 Reaktori 7400 vuotta 208,8 kg 13.67 1180 6.4 0,03
243 cm_ Reaktori 28,5 vuotta 8,6 kg 13.51 1340 1900 0
244 cm_ Reaktori 18,1 vuotta vanha 27 kg 13.51 1340 2830 1.11
245 cm_ Reaktori 8500 vuotta 9,2 kg 13.51 1340 5.7 0
246 cm_ Reaktori 4730 vuotta 39-70,1 kg 13.51 1340
247 cm_ Reaktori 1,56⋅10 7 vuotta 6,94-7,06 kg 13.51 1340
248 cm_ Reaktori 340 000 vuotta ? kg 13.51 1340
249 vrt Reaktori 351 5,9 kg 15.1 900
250 vrt Reaktori 13,08 vuotta vanha ? kg 15.1 900
251 vrt Reaktori 898 vuotta 5,5 kg 15.1 900
252 vrt Reaktori 2,638 vuotta 2,73 kg 15.1 900

Kirjallisuus

Muistiinpanot

  1. ↑ Kriittinen massa - artikkeli Suuresta Neuvostoliiton Encyclopediasta . 
  2. ↑ Kriittinen massa . Haettu 7. tammikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 9. tammikuuta 2021.

Linkit