Kritické množství

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. února 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Kritická hmotnost  – v jaderné fyzice minimální množství štěpného materiálu potřebného k zahájení samoudržovací štěpné řetězové reakce . Multiplikační faktor neutronů v takovém množství hmoty je větší než jedna nebo roven jedné. Rozměry odpovídající kritické hmotnosti se také nazývají kritické. Při hmotnosti větší než kritické se může řetězová reakce zrychlit jako lavina, což vede k jadernému výbuchu .

Hodnota kritické hmotnosti závisí na vlastnostech látky (jako jsou průřezy štěpného a radiačního záchytu ), na hustotě, množství nečistot, tvaru produktu a také na prostředí. Například přítomnost neutronových reflektorů může výrazně snížit kritickou hmotnost.

V jaderné energetice je parametr kritické hmotnosti rozhodující při návrhu a výpočtech široké škály zařízení využívajících při svém návrhu různé izotopy nebo směsi izotopů prvků schopných jaderného štěpení za určitých podmínek s uvolněním enormního množství energie. . Například při navrhování vysoce výkonných radioizotopových generátorů , které jako palivo využívají uran a řadu transuranových prvků, parametr kritické hmotnosti omezuje výkon takového zařízení. Při výpočtech a výrobě jaderných a termonukleárních zbraní parametr kritické hmotnosti významně ovlivňuje jak konstrukci výbušného zařízení, tak jeho cenu a dobu skladování. V případě návrhu a výstavby jaderného reaktoru omezují parametry kritického množství také minimální i maximální rozměry budoucího reaktoru.

Nejnižší kritickou hmotnost mají roztoky solí čistých štěpných nuklidů ve vodě s vodním neutronovým reflektorem . Pro 235 U je kritická hmotnost takového roztoku 0,8 kg, pro 239 Pu je to 0,5 kg, pro některé soli 251 Cf  je to 10 g [1] .

Kritická velikost

Kritická hmotnost je vztažena ke kritické délce , kde x závisí na tvaru vzorku a pohybuje se od 2 do 3. Tvarová závislost souvisí s únikem neutronů povrchem: čím větší povrch, tím větší kritická hmotnost . Vzorek s minimální kritickou hmotností je kulový.

Hlavní odhadované charakteristiky čistých izotopů schopných jaderného štěpení [2]
Izotop Získání
(zdroj) 		Poločas
rozpadu
T½ 		kritické
množství 		Hustota
g/cm³
Bod tání °
С
 Odvod tepla
W
/kg
Spontánní
štěpné neutrony
10 5 (kg s)
231 Pa _ Reaktor 32 760 let 750±180 kg 15,37 1572
232 U Reaktor 68,9 let ? kg 19.04 1134 8097
233 U Reaktor 159 200 let 15 kg 19.04 1134
235 U přírodní uran 7,038⋅10 8 let 50 kg 19.04 1134
236 U Reaktor 2,3416⋅10 7 let ? kg 19.04 1134
237 Np _ Reaktor 2.14⋅10 7 let 57 kg 20.25 637 0,022 0
236 Pu Reaktor 2,9 roku 6-8 kg 19,84 639,7 18500 349
238 Pu Reaktor 87,7 let 9,6-9,8 kg 19,84 639,7 568 26.6
239 Pu Reaktor 24 100 let 11 kg 19,84 639,7 1,92
240 Pu Reaktor 6500 let 36,9 kg 19,84 639,7 7.1 9.1
241 Pu Reaktor 14,4 let 13 kg 19,84 639,7 3.2 0
242 Pu Reaktor 380 000 let 83,4 kg 19,84 639,7 0,113 16.9
241 ráno Reaktor 432 let 60 kg 13,67 1180 114 0,012
242 m Am Reaktor 141 let 9,1 kg 13,67 1180 3,84 1,49
243 ráno Reaktor 7400 let 208,8 kg 13,67 1180 6.4 0,03
243 cm_ Reaktor 28,5 roku 8,6 kg 13,51 1340 1900 0
244 cm_ Reaktor 18,1 let 27 kg 13,51 1340 2830 1.11
245 cm_ Reaktor 8500 let 9,2 kg 13,51 1340 5.7 0
246 cm_ Reaktor 4730 let 39-70,1 kg 13,51 1340
247 cm_ Reaktor 1,56⋅10 7 let 6,94-7,06 kg 13,51 1340
248 cm_ Reaktor 340 000 let ? kg 13,51 1340
249 srov Reaktor 351 5,9 kg 15.1 900
250 srov Reaktor 13,08 let ? kg 15.1 900
251 srov Reaktor 898 let 5,5 kg 15.1 900
252 srov Reaktor 2,638 let 2,73 kg 15.1 900

Literatura

Poznámky

  1. ↑ Kritický masový článek z Velké sovětské encyklopedie . 
  2. ↑ Kritická hmotnost . Získáno 7. ledna 2021. Archivováno z originálu dne 9. ledna 2021.

Odkazy