PROFILPELAJAR.COM

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Критична маса (значення).

Плутонієва сфера (макет), оточена блоками, що відбивають нейтрони з карбіду вольфраму. Реконструкція пристрою 1945 року для визначення критичної маси

Критична маса — у ядерній фізиці мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу. Ефективний коефіцієнт розмноження нейтронів у такій кількості речовини дорівнює одиниці. Розміри, що відповідають критичній масі, також називають критичними.

Величина критичної маси залежить від властивостей речовини (таких, як переріз реакції поділу та радіаційного захвату), від густини, кількості домішок, форми виробу, а також від оточення. Наприклад, наявність відбивачів нейтронів може суттєво зменшити критичну масу.

У ядерній енергетиці параметр критичної маси є визначним під час конструювання та розрахунків різноманітних приладів, що використовують у своїй конструкції ізотопи або суміші ізотопів елементів, здатних в певних умовах до ядерного поділу з виділенням колосальної кількості енергії. Наприклад, при проектуванні потужних радіоізотопних генераторів в яких використовується як паливо уран чи трансуранові елементи, параметр критичної маси обмежує потужність такого приладу. У розрахунках та виробництві ядерної та термоядерної зброї параметр критичної маси істотним чином впливає як на конструкцію вибухового пристрою, так і на його вартість та терміни зберігання. У випадку проектування та будівництва атомного реактора, параметри критичної маси також обмежують як мінімальні, так і максимальні розміри майбутнього реактору.

Найменшу критичну масу мають розчини солей чистих нуклідів, що діляться, у воді з водяним відбивачем нейтронів. Для 235U критична маса дорівнює 0,8 кг, для 239Pu — 0.5 кг, для 251Cf — 10 г.

Критичний розмір

Критична маса $M$ пов’язана з критичною довжиною $l$ $~M\sim l^{x}$ , де x залежить від форми зразка та перебуває у межах від 2 до 3. Залежність від форми пов’язана з витоком нейтронів через поверхню: що більша поверхня, то більші втрати нейтронів і більша критична маса. Мінімальну критичну масу мають зразки у формі кулі.

Основні оціночні характеристики чистих ізотопів, здатних до ядерного поділу:

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