Что такое критическая масса ядерного горючего?

Критическая масса ядерного горючего – это минимальное количество материала, при котором может происходить самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция деления. Если количество ядерного горючего ниже критической массы, то реакция деления не будет поддерживаться и затухнет.

Для ядерных реакторов используется обогащенный уран-235 или плутоний-239 в качестве горючего материала. Естественный уран, который встречается в природе, содержит около 0,7% изотопа уран-235, а остальное состоит из уран-238. Однако для поддержания цепной реакции деления в реакторе требуется более высокий уровень концентрации уран-235, который называется обогащением урана. Критическая масса урана-235 зависит от его обогащения и других факторов, таких как форма и плотность материала.

Самоподдерживающаяся цепная реакция деления происходит, когда освобождающиеся нейтроны от одного деления ядра вызывают деление других ядер, высвобождая дополнительные нейтроны. Этот процесс продолжается до тех пор, пока условия поддерживаются и количество нейтронов остается стабильным.

Важно отметить, что критическая масса может изменяться в зависимости от условий и формы материала. Например, сферическая форма ядерного горючего может требовать меньшую критическую массу, чем плоский лист или стержень. Также степень обогащения и применение других материалов, таких как модераторы нейтронов, могут влиять на критическую массу.

Критическая масса ядерного горючего является важным фактором при проектировании и безопасной эксплуатации ядерных реакторов и ядерного оружия. Управление и контроль критической массы являются ключевыми аспектами обеспечения безопасности и эффективности ядерных систем.