Fysiikan kriittinen massa

Ydinfissio - fysiikan tietämys lyhyesti

• Kaksi kemistiä Otto Hahn ja Friedrich Straßmann havaitsivat yhdessä fyysikon Liese Meitnerin kanssa vuonna 1939, että ydin tietystä uraani-isotoopista (nimittäin uraani-235), joka on jaettu kahteen keskipainoiseen roskaytimeen, kun niitä pommitetaan hitailla neutroneilla lehdet. Fissiotuotteet ovat enimmäkseen radioaktiivisia (johtuen niiden ylimäärästä neutroneista).
• Tarkemmat tutkimukset jonkin aikaa myöhemmin osoittivat, että tämä jako ei ollut vain energiaajoka varastoitui ytimeen, vapautuu, mutta myös 2-3 neutronia.
• Ydinfission aikana vapautuneet neutronit voivat halkaista lisää uraanin ytimiä ja vapauttaa lisää neutroneja.
• Jos uraanisydämiä on riittävästi, prosessi kasvaa kuin lumivyöry - tapahtuu ketjureaktio, jossa vapautuu valtavia määriä energiaa (avainsana: atomipommi).

Kriittinen massa - mikä se on?

• Fyysisen ketjureaktion edellytys halkeamisen aikana on tietysti se, että vapautuvat neutronit vuorostaan ​​jakavat uraanin ytimet.


Mistä atomipommi on tehty?

Et varmasti tee virhettä, kun sinulta kysytään, mistä atomipommi on tehty ...

• Tätä varten on kuitenkin täytettävä tietyt ehdot: Neutronit eivät saa johtua muista reaktioista (esim. B. Muiden atomin ytimien tai seinien sieppaaminen) katoavat edelleen ulkoilmassa, eli ne voivat paeta uraania sisältävästä materiaalista.
• Yksinkertaisin mahdollisuus on siksi ottaa niin paljon halkeamiskelpoista materiaalia (uraani-235), että syntyvät neutronit pysyvät vain tavata halkeamiskelpoista materiaalia, ts. tavata uusi reaktiokumppani matkalla materiaalin läpi ennen lähtöä tai muuten reagoida.
• Tämä voidaan tietysti saavuttaa käyttämällä minimimäärää halkeamiskelpoista materiaalia.
• Jos tämä massa on pallomainen, kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin määrä, joka on vähintään tarpeen ketjureaktion tapahtumiseksi.
• Puhtaan (!) Uraani-235: n kriittinen massa on noin 50 kg, rikastettuja halkeamismateriaaleja vastaavasti enemmän.
• Neutronia heijastavasta materiaalista valmistetut erityiset kannet vähentävät luonnollisesti tätä kriittistä massaa niin, että noin 15 kg U-235: tä ja noin 4,4 kg myös halkeamiskelpoista plutoniumia kriittisenä massana (sotatekninen eli ydinräjähdys) riittävä.