29-5 Kritické množstvo

29-1 Objav štiepenia jadier; 29-2 Štiepne neutróny; 29-3 Štiepny U-235 ; 29-4 Fermiho jadrový reaktor; 29-5 Kritické množstvo; 29-6 Jadrové reaktory; 29-7 Atómová bomba; 29-8 Fúzne reaktory;

Úlohy

29-4 Fermiho jadrový reaktor

29-5 Kritické množstvo

Keď v čistej vzorke $_{}^{235} U$ alebo $_{}^{239} Pu$ prebehne štiepenie jadra, vyrazí niekoľko štiepnych neutrónov z miesta, kde štiepenie prebehlo. Vzdialenosť, ktorú neutrón musí vo vzorke prebehnúť, aby spomalil a po narazení na jadro znova vyvolal štepnú reakciu je približne $10 cm$ . Ak je spomínaná vzorka menšia, potom väčšina neutrónov jednoducho vyletí zo vzorky bez toho, aby vyvolali štiepenie, a generoval ďalšie štiepne neuróny. Pokiaľ je teda vzorka príliš malá, nedokáže sa v nej vytvoriť stála reťazová reakcia. Keď prejdeme k väčším a väčším vzorkám, rastie počet produkovaných štiepnych neutrónov, ktoré majú šancu, aby ešte pred opustením vzorky vyvolali ďalšie štiepenie. Ak je vzorka veľmi veľká, tak len málo neutrónov dokáže dosiahnuť povrch vzorky aby unikol bez vyvolania štiepenia. Dostatočne veľký hraničný rozmer, či množstvo štiepneho materiálu, pri ktorom produkcia štiepnych neutrónov ešte nevedie búrlivému nárastu počtu štiepení nazývame kritickým rozmerom alebo kritickým množstvom. Kritický rozmer či množstvo zrejme závisí od geometrického tvaru vzorky – pri definícii týchto veličín sa predpokladá guľový tvar.

V $_{}^{239} Pu$ je priemerný počet štiepnych neutrónov vyšší, než v $_{}^{235} U$ , preto môžeme dovoliť uniknúť viac neutrónov zo vzorky – kritický rozmer $_{}^{239} Pu$ je teda menší, než kritický rozmer (množstvo) $_{}^{235} U .$

29-6 Jadrové reaktory