Критическая масса что это
Критическая масса
Критическая масса — в ядерной физике минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества больше единицы или 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.
Наименьшей критической массой обладают растворы солей чистых делящихся нуклидов в воде с водяным отражателем нейтронов. Для 235 U критическая масса такого раствора равна 0,8 кг, для 239 Pu — 0,5 кг, для некоторых солей 251 Cf — 10 г.
Критический размер
Критическая масса 
связана с критической длиной 
, где x зависит от формы образца и лежит в пределах от 2 до 3. Зависимость от формы связана с утечкой нейтронов через поверхность: чем больше поверхность, тем больше критическая масса. Образец с минимальной критической массой имеет форму шара.
Критическая масса или эффект сотой обезьяны.
В наших силах, а точнее в силах каждого землянина живущего на нашей планете, это попытаться понять, что происходит и производить изменения в себе, и вокруг себя, тем самым способствуя распространению этих изменений во всем мире.Ну, а собственно, каким образом мы можем влиять на стремительно развивающиеся процессы? Остановить вращение Земли вокруг Солнца мы не можем да и не нужно это.
В наших силах, а точнее в силах каждого землянина живущего на нашей планете, это попытаться понять, что происходит и производить изменения в себе, и вокруг себя, тем самым способствуя распространению этих изменений во всем мире.
Осознать, что помочь себе и всей планете можешь только ты сам, и никто другой. Только от тебя зависит все, происходящее в этом мире, и только ты один можешь его изменить. Ведь критическая масса перехода в новое качество нам неизвестна. Так что, вполне возможно, что “сотая обезьяна”, изменившая мир, это именно ТЫ.
Лично ты, можешь увеличивать количество проснувшихся обезьянок вокруг себя. Ваши друзья, знакомые, родственники, сослуживцы, соседи, коллеги, почти все они спят. Почти все они находятся под гипнозом Вы можете будить их, как девочка Герда разбудила Кая и вытащила у него из глаза ледяной осколок, и растопила его сердце.
Многие думают: “Ну что от меня ОДНОГО может зависеть?”.
Может, еще как может.
Мир может изменить все что угодно, что воздействует на сознание человека. В начале ХХ века это были фотографии, сейчас телевидение, кино и т.д.. Мир может изменить сущий пустяк, наверняка все слышали околонаучный термин “эффект бабочки”.”Эффект бабочки” как изменяется изучаемое явление, если из цепи его эволюции вдруг исключается или добавляется одно маленькое звено.
Понятие “эффект бабочки” ввел Рей Брэдбери в своем рассказе “И грянул гром”. По сюжету, человек, приехавший в прошлое на экскурсию, раздавил там бабочку и, вернувшись, не узнал своего настоящего, настолько все изменилось.
Осознать, что помочь себе и всей планете можешь только ты сам, и никто другой. Только от тебя зависит все, происходящее в этом мире, и только ты один можешь его изменить. Ведь критическая масса перехода в новое качество нам неизвестна. Так что, вполне возможно, что “сотая обезьяна”, изменившая мир, это именно ТЫ.
Лично ты, можешь увеличивать количество проснувшихся обезьянок вокруг себя. Ваши друзья, знакомые, родственники, сослуживцы, соседи, коллеги, почти все они спят. Почти все они находятся под гипнозом Вы можете будить их, как девочка Герда разбудила Кая и вытащила у него из глаза ледяной осколок, и растопила его сердце.
Многие думают: “Ну что от меня ОДНОГО может зависеть?”.
Может, еще как может.
Мир может изменить все что угодно, что воздействует на сознание человека. В начале ХХ века это были фотографии, сейчас телевидение, кино и т.д.. Мир может изменить сущий пустяк, наверняка все слышали околонаучный термин “эффект бабочки”.”Эффект бабочки” как изменяется изучаемое явление, если из цепи его эволюции вдруг исключается или добавляется одно маленькое звено.
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА
Смотреть что такое «КРИТИЧЕСКАЯ МАССА» в других словарях:
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — КРИТИЧЕСКАЯ МАССА, минимальная масса материала, способного к ДЕЛЕНИЮ, необходимая для начала ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ в атомной бомбе или атомном реакторе. В атомной бомбе взрывающийся материал разделяют на части, каждая из которых меньше критической… … Научно-технический энциклопедический словарь
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — см. МАССА КРИТИЧЕСКАЯ. Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б.. Современный экономический словарь. 2 е изд., испр. М.: ИНФРА М. 479 с.. 1999 … Экономический словарь
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — наименьшая (см.) делящегося вещества (уран 233 или 235, плутоний 239 и др.), при которой может возникнуть и протекать самоподдерживающаяся цепная реакция деления атомных ядер. Значение критической массы зависит от вида делящегося вещества, его… … Большая политехническая энциклопедия
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — КРИТИЧЕСКАЯ масса, минимальная масса делящегося вещества (ядерного горючего), обеспечивающая протекание самоподдерживающейся ядерной цепной реакции деления. Величина критической массы (Mкр) зависит от вида ядерного горючего и его геометрической… … Современная энциклопедия
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА — минимальная масса делящегося вещества, обеспечивающая протекание самоподдерживающейся ядерной цепной реакции деления … Большой Энциклопедический словарь
Критическая масса — Critical mass наименьшая масса топлива, в которой может протекать самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер при определенной конструкции и составе активной зоны (зависит от многих факторов, например: состава топлива, замедлителя, формы… … Термины атомной энергетики
критическая масса — Наименьшая масса топлива, в которой может протекать самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер при определенной конструкции и составе активной зоны (зависит от многих факторов, например: состава топлива, замедлителя, формы активной зоны и… … Справочник технического переводчика
Критическая масса — КРИТИЧЕСКАЯ МАССА, минимальная масса делящегося вещества (ядерного горючего), обеспечивающая протекание самоподдерживающейся ядерной цепной реакции деления. Величина критической массы (Mкр) зависит от вида ядерного горючего и его геометрической… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Критическая масса — У этого термина существуют и другие значения, см. Критическая масса (значения). Плутониевый шар (макет), окружённый отражающими нейтроны блоками из карбида вольфрама. Реконструкция прибора 1945 года для определения критической массы Критическая… … Википедия
критическая масса — минимальная масса делящегося вещества, обеспечивающая протекание самоподдерживающейся ядерной цепной реакции деления. * * * КРИТИЧЕСКАЯ МАССА КРИТИЧЕСКАЯ МАССА, минимальная масса делящегося вещества, обеспечивающая протекание самоподдерживающейся … Энциклопедический словарь
СОДЕРЖАНИЕ
Объяснение критичности
Изменение точки критичности
Масса, при которой возникает критичность, может быть изменена путем изменения определенных атрибутов, таких как топливо, форма, температура, плотность и установка вещества, отражающего нейтроны. Эти атрибуты имеют сложные взаимодействия и взаимозависимости. В этих примерах описаны только простейшие идеальные случаи:
Изменение количества топлива
Топливная сборка может оказаться критической при почти нулевой мощности. Если бы идеальное количество топлива было добавлено к слегка подкритической массе для создания «точно критической массы», деление было бы самоподдерживающимся только для одного поколения нейтронов (тогда потребление топлива снова делает сборку подкритической).
Точно так же, если бы идеальное количество топлива было добавлено к слегка подкритической массе, чтобы создать едва сверхкритическую массу, температура сборки увеличилась бы до начального максимума (например, на 1 К выше температуры окружающей среды), а затем снова снизилась бы до температура окружающей среды по прошествии некоторого времени, потому что топливо, израсходованное во время деления, снова возвращает сборку в докритичность.
Изменение формы
Масса может быть в точности критической, не будучи идеальной однородной сферой. Более тщательное уточнение формы до идеальной сферы сделает массу сверхкритической. И наоборот, изменение формы на менее совершенную сферу снизит ее реактивность и сделает ее подкритической.
Изменение температуры
Изменение плотности массы
Чем выше плотность, тем ниже критическая масса. Плотность материала при постоянной температуре может быть изменена путем изменения давления или натяжения или путем изменения кристаллической структуры (см. Аллотропы плутония ). Идеальная масса станет подкритической, если ей позволено расшириться, или, наоборот, та же масса станет сверхкритической при сжатии. Изменение температуры также может изменить плотность; однако влияние на критическую массу затем усложняется температурными эффектами (см. «Изменение температуры») и тем, расширяется или сжимается материал при повышении температуры. Если предположить, что материал расширяется с температурой (например, обогащенный уран-235 при комнатной температуре) в точно критическом состоянии, он станет докритическим при нагревании до более низкой плотности или станет сверхкритическим при охлаждении до более высокой плотности. Говорят, что такой материал имеет отрицательный температурный коэффициент реактивности, что указывает на то, что его реакционная способность снижается при повышении температуры. Использование такого материала в качестве топлива означает, что деление уменьшается при повышении температуры топлива.
Использование отражателя нейтронов
Использование тампера
Критический размер
Критическая масса голого шара
В центре: увеличивая массу сферы до критической массы, реакция может стать самоподдерживающейся.
Внизу: окружение исходной сферы отражателем нейтронов увеличивает эффективность реакций, а также позволяет реакции становиться самоподдерживающейся.
Критическая масса для низкосортного урана сильно зависит от сорта: при 20% 235 U она превышает 400 кг; с 15% 235 U это намного больше 600 кг.
Критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности. Если плотность на 1% больше, а масса на 2% меньше, то объем на 3% меньше, а диаметр на 1% меньше. Вероятность попадания нейтрона на см пройденного пути в ядро пропорциональна плотности. Отсюда следует, что увеличение плотности на 1% означает, что расстояние, пройденное до выхода из системы, будет на 1% меньше. Это то, что необходимо учитывать при попытке более точных оценок критических масс изотопов плутония, чем приблизительные значения, приведенные выше, поскольку металлический плутоний имеет большое количество различных кристаллических фаз, плотность которых может сильно варьироваться.
Однако еще раз отметим, что это лишь приблизительная оценка.
что явно восстанавливает вышеупомянутый результат о том, что критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности.
В качестве альтернативы можно выразить это более кратко в терминах поверхностной плотности массы Σ:
Помимо математики, есть простой физический аналог, который помогает объяснить этот результат. Рассмотрим дизельные пары, выходящие из выхлопной трубы. Сначала пары кажутся черными, затем постепенно вы можете без проблем видеть сквозь них. Это происходит не потому, что общее сечение рассеяния всех частиц сажи изменилось, а потому, что сажа рассеялась. Если мы рассмотрим прозрачный куб длиной L на стороне, заполненной сажей, то оптическая толщина этой среды обратно пропорциональна квадрату L и, следовательно, пропорциональна поверхностной плотности частиц сажи: мы можем облегчить видеть сквозь воображаемый куб, просто увеличивая куб.
Наконец, обратите внимание, что для некоторых идеализированных геометрий критическая масса формально может быть бесконечной, а для описания критичности используются другие параметры. Например, рассмотрим бесконечный лист расщепляющегося материала. Для любой конечной толщины это соответствует бесконечной массе. Однако критичность достигается только тогда, когда толщина этой плиты превышает критическое значение.
Важность конструкции ядерного оружия
Оперативная критичность
Критическая масса
Масса, в которой возникает критичность, может быть изменена путем изменения определенных атрибутов, таких как топливо, форма, температура, плотность и установка вещества, отражающего нейтроны. Эти атрибуты имеют сложные взаимодействия и взаимозависимости. В этих примерах описаны только простейшие идеальные случаи:
Изменение количества топлива
Топливная сборка может оказаться критической при почти нулевой мощности. Если бы идеальное количество топлива было добавлено к слегка подкритической массе для создания «точно критической массы», деление было бы самоподдерживающимся только для одного поколения нейтронов (тогда потребление топлива снова делает сборку подкритической).
Точно так же, если бы идеальное количество топлива было добавлено к слегка подкритической массе, чтобы создать едва сверхкритическую массу, температура сборки увеличилась бы до начального максимума (например, на 1 K выше температуры окружающей среды), а затем снова снизилась бы до температура окружающей среды по прошествии некоторого времени, потому что топливо, израсходованное во время деления, снова возвращает сборку в подкритичность.
Изменение формы
Масса может быть в точности критической, не будучи идеальной однородной сферой. Более точное уточнение формы до идеальной сферы сделает массу сверхкритической. И наоборот, изменение формы на менее совершенную сферу снизит ее реактивность и сделает ее подкритической.
Изменение температуры
Изменение плотности массы
Чем выше плотность, тем ниже критическая масса. Плотность материала при постоянной температуре может быть изменена путем изменения давления или натяжения или путем изменения кристаллической структуры (см. Аллотропы плутония ). Идеальная масса станет подкритической, если ей позволено расшириться, или, наоборот, та же масса станет сверхкритической при сжатии. Изменение температуры также может изменить плотность; однако влияние на критическую массу затем усложняется температурными эффектами (см. «Изменение температуры») и тем, расширяется или сжимается материал при повышении температуры. Если предположить, что материал расширяется с температурой (например, обогащенный уран-235 при комнатной температуре) в точно критическом состоянии, он станет докритическим при нагревании до более низкой плотности или станет сверхкритическим при охлаждении до более высокой плотности. Говорят, что такой материал имеет отрицательный температурный коэффициент реактивности, что указывает на то, что его реакционная способность снижается при повышении температуры. Использование такого материала в качестве топлива означает, что деление уменьшается при повышении температуры топлива.
Использование отражателя нейтронов
Использование тампера
В бомбе плотная оболочка из материала, окружающая делящееся ядро, по инерции будет содержать расширяющийся делящийся материал. Это увеличивает эффективность. Тампер также имеет тенденцию действовать как отражатель нейтронов. Поскольку в бомбе используются быстрые нейтроны (а не нейтроны, замедляемые отражением от легких элементов, как в реакторе), нейтроны, отраженные тампером, замедляются из-за их столкновений с ядрами тампера, а также потому, что отраженным нейтронам требуется время, чтобы вернуться. делящемуся ядру им требуется гораздо больше времени для поглощения делящимся ядром. Но они вносят свой вклад в реакцию и могут снизить критическую массу в четыре раза. [1] Кроме того, если тампер представляет собой (например, обедненный) уран, он может делиться из-за нейтронов высокой энергии, генерируемых первичным взрывом. Это может значительно увеличить выход, особенно если еще больше нейтронов генерируется при синтезе изотопов водорода в так называемой усиленной конфигурации.
В центре: увеличивая массу сферы до критической массы, реакция может стать самоподдерживающейся.
Внизу: окружение исходной сферы отражателем нейтронов увеличивает эффективность реакций, а также позволяет реакции становиться самоподдерживающейся.
Критическая масса для низкосортного урана сильно зависит от сорта: при 20% 235 U она превышает 400 кг; с 15% 235 U это намного больше 600 кг.
Критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности. Если плотность на 1% больше, а масса на 2% меньше, то объем на 3% меньше, а диаметр на 1% меньше. Вероятность попадания нейтрона на см пройденного пути в ядро пропорциональна плотности. Отсюда следует, что увеличение плотности на 1% означает, что расстояние, пройденное до выхода из системы, будет на 1% меньше. Это необходимо учитывать при попытках более точных оценок критических масс изотопов плутония, чем приблизительные значения, приведенные выше, поскольку металлический плутоний имеет большое количество различных кристаллических фаз, плотность которых может сильно варьироваться.
Однако еще раз отметим, что это лишь приблизительная оценка.
что явно восстанавливает вышеупомянутый результат, что критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности.
В качестве альтернативы можно выразить это более кратко в терминах поверхностной плотности массы Σ:
Помимо математики, есть простой физический аналог, который помогает объяснить этот результат. Представьте, что из выхлопной трубы выбрасываются пары дизельного топлива. Сначала пары кажутся черными, затем постепенно вы можете без проблем видеть сквозь них. Это происходит не потому, что общее сечение рассеяния всех частиц сажи изменилось, а потому, что сажа рассеялась. Если мы рассмотрим прозрачный куб длиной L на стороне, заполненной сажей, то оптическая толщина этой среды обратно пропорциональна квадрату L и, следовательно, пропорциональна поверхностной плотности частиц сажи: мы можем облегчить видеть сквозь воображаемый куб, просто увеличивая куб.
Наконец, обратите внимание, что для некоторых идеализированных геометрий критическая масса формально может быть бесконечной, а для описания критичности используются другие параметры. Например, рассмотрим бесконечный лист расщепляющегося материала. Для любой конечной толщины это соответствует бесконечной массе. Однако критичность достигается только тогда, когда толщина этой плиты превышает критическое значение.
