Критическая масса
Критическая масса — это наименьшая масса делящегося вещества, при которой цепная ядерная реакция может поддерживаться сама собой. Она не является постоянной величиной: зависит от вещества, его формы, плотности, чистоты и условий выхода нейтронов.
Понятие имеет смысл при рассмотрении ядерного деления и цепной реакции деления. При каждом делении выделяются нейтроны, которые могут вызвать новые деления. Если в среднем одно поколение нейтронов полностью заменяет следующее, система находится в критическом состоянии.
Условие критичности
Критическое состояние соответствует условию \(k=1\): число нейтронов от поколения к поколению в среднем сохраняется. Если \(k<1\), реакция затухает; если \(k>1\), число делений возрастает. Критическая масса \(M_{\text{кр}}\) — такая граница массы, при которой при данных условиях достигается \(k=1\).
Для одного и того же делящегося вещества компактный образец обычно имеет меньшую критическую массу, чем вытянутый: у компактного тела меньше поверхность относительно объёма, поэтому нейтронам сложнее покинуть вещество. Отражатель нейтронов также может уменьшить требуемую массу.
Критическая масса — не то же самое, что масса вещества вообще. Она определяется не только количеством вещества, но и его составом, плотностью, геометрией и наличием отражателя. Кроме того, критическое состояние не означает автоматически взрыв: характер процесса зависит от устройства системы и скорости реакции.
Что произойдёт при \(k<1\)?
Главное
- Критическая масса — минимальная масса делящегося вещества для самоподдерживающейся цепной реакции.
- Критичность определяется условием \(k=1\); при \(k<1\) реакция затухает, при \(k>1\) усиливается.
- Значение критической массы зависит от формы, плотности, состава вещества и условий выхода нейтронов.