Kritisk masse i fysikk

Nuclear fission - fysikk kunnskap kort presentert

• De to kjemikerne Otto Hahn og Friedrich Straßmann oppdaget sammen med fysikeren Liese Meitner i 1939 at en kjerne av en viss uranisotop (nemlig uran-235) delt i to mellomvektige ruskjerner når de bombarderes med langsomme nøytroner blader. Fisjonproduktene er for det meste radioaktive (på grunn av overskudd av nøytroner).
• Mer detaljerte undersøkelser en tid senere viste at denne splittelsen ikke bare var energisom ble lagret i kjernen frigjøres, men også 2-3 nøytroner.
• Nøytronene som frigjøres under kjernefysisjon kan splitte ytterligere urankjerner, med ytterligere nøytroner som frigjøres.
• Hvis det er nok urankjerner, vokser prosessen som et skred - en kjedereaksjon oppstår der enorme mengder energi frigjøres (nøkkelord: atombombe).

Kritisk masse - hva er det?

• Forutsetningen for den fysiske kjedereaksjonen under fisjon er selvfølgelig at nøytronene som frigjøres igjen splitter urankjerner.


Hva er en atombombe laget av?

Du vil garantert ikke gjøre en feil når du blir spurt om hva en atombombe er laget av ...

• For å gjøre dette må imidlertid visse betingelser være oppfylt: Nøytronene må ikke skyldes andre reaksjoner (f.eks. B. Fangst av andre atomkjerner eller veggfangst) går fortsatt tapt i friluft, det vil si kan rømme fra det uranholdige materialet.
• Den enkleste muligheten er derfor å ta så mye klyvbart materiale (uran-235) at nøytronene som produseres bare fortsetter møte spaltbart materiale, dvs. møte en ny reaksjonspartner på vei gjennom materialet før de forlater det eller på annen måte reagere.
• Selvfølgelig kan dette oppnås ved å ha en minimumsmengde spaltbart materiale.
• Hvis denne massen er sfærisk, er den kritiske massen mengden spaltbart materiale som er minst nødvendig for at kjedereaksjonen skal finne sted.
• Den kritiske massen for rent (!) Uran-235 er omtrent 50 kg, beriket fissilt materiale tilsvarende mer.
• Spesielle deksler laget av nøytronreflekterende materiale reduserer naturligvis denne kritiske massen, slik at rundt 15 kg U-235 og omtrent 4,4 kg av det også fissile plutonium som kritisk masse (militærteknisk, dvs. for en atomeksplosjon) tilstrekkelig.