Masse critique en physique

Fission nucléaire - connaissances physiques brièvement présentées

• Les deux chimistes Otto Hahn et Friedrich Straßmann ont découvert avec la physicienne Liese Meitner en 1939 qu'un noyau d'un certain isotope de l'uranium (à savoir l'uranium-235) divisé en deux noyaux de débris de poids moyen lorsqu'il est bombardé de neutrons lents feuilles. Les produits de fission sont pour la plupart radioactifs (en raison de leur excès de neutrons).
• Des investigations plus détaillées quelque temps plus tard ont montré que cette scission n'était pas seulement énergiequi était stocké dans le noyau est libéré, mais aussi 2-3 neutrons.
• Les neutrons libérés lors de la fission nucléaire peuvent diviser d'autres noyaux d'uranium, d'autres neutrons étant libérés.
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• S'il y a suffisamment de noyaux d'uranium, le processus se développe comme une avalanche - une réaction en chaîne se produit dans laquelle d'énormes quantités d'énergie sont libérées (mot clé: bombe atomique).

La masse critique - qu'est-ce que c'est ?

• La condition préalable à la réaction physique en chaîne lors de la fission est, bien entendu, que les neutrons libérés fractionnent à leur tour les noyaux d'uranium.


De quoi est faite une bombe atomique ?

Vous êtes assuré de ne pas vous tromper lorsqu'on vous demande de quoi est faite une bombe atomique...

• Pour ce faire, cependant, certaines conditions doivent être remplies: Les neutrons ne doivent pas être provoqués par d'autres réactions (par ex. B. piégeage par d'autres noyaux atomiques ou piégeage par paroi) sont encore perdus à l'air libre, c'est-à-dire qu'ils peuvent s'échapper de la matière uranifère.
• L'option la plus simple est donc de prendre tellement de matière fissile (uranium-235) que les neutrons produits ne rencontrer des matières fissiles, c'est-à-dire rencontrer un nouveau partenaire de réaction sur son chemin à travers la matière avant de la quitter ou autrement réagir.
• Bien entendu, cela peut être réalisé en ayant une quantité minimale de matière fissile.
• Si cette masse est sphérique, la masse critique est la quantité de matière fissile qui est au moins nécessaire pour que la réaction en chaîne ait lieu.
• La masse critique pour l'uranium-235 pur (!) est d'environ 50 kg, les matières fissiles enrichies d'autant plus.
• Des couvercles spéciaux en matériau réfléchissant les neutrons réduisent naturellement cette masse critique, de sorte qu'environ 15 kg d'U-235 et environ 4,4 kg de plutonium également fissile comme masse critique (technique militaire, c'est-à-dire pour une explosion nucléaire) suffisant.