A legjobb válasz
Kezdjük néhány szóval: a kritikusság egy hasadó anyag mennyiségének képességére utal. a nukleáris láncreakció támogatására, amelyben egy neutron hasít egy uránatomot, és legalább két vagy több neutron szabadul fel az anyag más atomjainak hasadásához. Ennek figyelembe kell vennie a neutronok veszteségeit a külső környezetbe, a neutronok más atomok általi megfogását, az anyag hasadásának megragadását és így tovább. Amikor ez megtörténik, a nukleáris aktivitás a tömegben exponenciálisan növekszik. Vannak azonban lassú exponenciálisok (például az univerzum gyorsulásának tágulása) és gyorsak.
szuperkritikus – a hasadási aktivitás rendszere, amely legalább kritikus, vagyis az aktivitás exponenciális növekedését okozza. Ez a rezsim, amelyben az atomreaktorok működnek.
gyors kritikus – kétféle módon lehet neutronokat termelni egy hasadási esemény során. Vannak olyan gyors neutronok, amelyeket a hasadás felszabadít, és rendelkezésre állnak a hasadások kiváltására körülbelül 10 nanoszekundumon belül; ezeket láthatja a hasadási folyamat szép animációiban. A második fajta késés után jön létre (köztes anyagok bevonásával, amelyekbe nem kell belemennem), amelyek mikroszekundumtól tíz percig bármi lehetnek. Ha reaktora a kritika késszélén ül, akkor csak kissé feljebb tolva a hasadási események fent említett exponenciális növekedését okozza – a gyors neutronok és a késleltetett neutronok összege éppen meghaladja azt, ami szükséges a a folyamat meghal, és a görbe lassan emelkedik – elég lassan ahhoz, hogy egy ember ellenőrizhesse a vezérlőket. Ahogy a tevékenység gyorsabbá válik, gyorsabb neutronok jönnek létre, így a késleltetett neutronok kevésbé szükségesek a kritikusság támogatásához, és az exponenciális görbe gyorsabban emelkedik. Azonnali kritikusság azon a ponton megy végbe, ahol egyáltalán nincs szükség késleltetett neutronokra; az exponenciális görbe emelkedése több tíz nanoszekundum nagyságrendű, gyorsabb, mint amire az ember vagy a számítógép reagálni tud.
Mondanom sem kell, hogy hasadási bombák futnak azonnali kritikán felül. Úgy vannak megtervezve, hogy az anyag annyira kritikussá váljon, hogy minden 10 nanoszekundumban létrejöjjön egy neutrontermelés, és 80 vagy annál több ilyen generáció fordulhat elő, mielőtt a robbanás megzavarná az anyagot, elterjesztené azt a pokolba és eltűnik. 800 nanoszekundum minden elmondott, kevesebb, mint egy mikroszekundum.
A fizikusok mérik az esemény kritikusságát. A kritikus 1 dollár; azonnali kritika 2 dollárnál történik. A hasadási bombán belüli kritika a $ 2 és $ 3 közé esik az 1 mikroszekundum hosszú intervallum alatt, amelyben a hasadás bekövetkezik. Ezt követően a többi csak a természet, amely a lehető legjobban helyreállítja az egyensúlyi állapotot.
A nukleáris reaktorok viszont 1 és 2 dollár között működnek, és jó árrést tartanak 2 dollártól. Valójában, amikor állandó állapotban (normál üzemmódban) fel vannak töltve egy teljesítményterheléssel, 0,95 és 1,05 USD tartományon belül dolgoznak, mivel a terhelésük felfelé és lefelé halad.
Mivel egy polgári erőmű reaktort használ csak kissé dúsított üzemanyag nem képes robbanni, mint egy bomba. Ha gyorsan kritikussá válik, megteheti a reaktor magját (szilárd tüzelésű reaktorokban, például Csernobilban # 4). Az U-238 töltőanyagként működik, és a hasadóképes U-235 atomokat elég szétválasztva tartja ahhoz, hogy a szuperkritikusság alacsony küszöbérték felett legyen.
Tehát a gyors kritikusság az a határ, amelyet a hasadási bombának teljesítenie és meghaladnia kell. tervezett kapacitásában működni. A gyors kritika jelzőtábla a robbanás felé vezető útvonalon.
Megjegyzés: Megállapítottam, hogy a fenti dollárjegyek számaim nem voltak elérhetőek. A definíciókat lásd az alábbi vitában. Korrigáltam a fenti számokat is, így most már mind egyetértenek.
Válasz
Kétféle neutron létezik, amelyek a hasadás miatt adódnak ki.
Gyors és késleltetett neutronok.
Azonnali neutronok azok, amelyeket maga a hasadás hoz létre, és tovább léphetnek más atomokba ütközve, amelyek több hasadást okozhatnak.
késleltetett neutronok szabadulnak fel a hasadási termékekként maguk bomlanak le, és több neutron szabadul fel.
A KRITIKusság az, amikor a felszabaduló neutronok száma pontosan annyi, mint ami szükséges egy olyan reakció fenntartásához, ahol átlagosan minden felszabaduló neutron további további hasadási eseményt okoz. Ez pontosan K = 1
Ha a K értéke kisebb, mint 1, akkor a felszabaduló neutronok száma nem önfenntartó, és átlagosan nem minden neutron okoz újabb hasadási eseményt. Néhányan fogják, de nem mind, és a reakció elhal.
Csak a késleltetett neutronok bomlásból való felszabadulásának késleltetése, nem pedig a gyors neutronok engedik bizonyos fokú irányítást a th a reakció folyamata. erre szükség van egy atomreaktor vezérléséhez.
Amikor K = 1 mindkét típus, az azonnali és a késleltetett összeg összességéből…, akkor a reakció stabil és irányítható.
Ha a reakció kritikus lesz, csak a gyors neutronok önmagában, a késleltetett neutronoktól függetlenül… azaz gyors kritikusak, és a láncreakció az idővel exponenciálisan nő, sokkal gyorsabban, mint az emberek, vagy akár a számítógép által vezérelt berendezések is képesek reagálni. Ez ellenőrizhetetlen és katasztrófához vezet.
Ez még mindig nem elegendő a nukleáris robbanás kiváltásához. Nukleáris katasztrófa lesz (gondoljuk: Csernobil), de nem nukleáris robbantás.
Mivel a reakciótömeg kritikussá válik, az energia felszabadulása sokkal gyorsabb, mint még a láncreakció hasadásának megduplázása is. a reakciótömeg szétfújja magát, mielőtt a hasadási láncreakció teljes mértékben elfogyasztaná a tömeget.
Ahhoz, hogy egy atomfegyver felrobbanjon, szuperkritikusba kell menni, ahol a reakciótömeg kritikus helyzetbe kerül és ott marad. elég hosszú ahhoz, hogy az egész tömeg hasadáson megy keresztül, anélkül, hogy előbb szétfújná magát. Ez a nukleáris fegyverek tervezésének igazi trükkje. Hogyan lehet elérni, hogy egy tömeg szuperkritikus legyen, anélkül, hogy előre beállna, mint egy pezsgés. Az atomreaktorok NEM robbanhatnak úgy, mint egy atombomba, mert nem erre tervezték őket. Az atombombák nem akarnak robbantani, csak szét akarják robbantani magukat. speciálisan meg kell tervezni és kényszeríteni kell erre, különben csak annyit kapsz, mint egy pezsgés.