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몇 가지 단어로 시작하겠습니다. 중요도는 핵분열 성 물질의 양을 의미합니다. 중성자가 우라늄 원자를 분열시키는 핵 연쇄 반응을 지원하기 위해 적어도 두 개 이상의 중성자를 방출하여 물질의 다른 원자를 분열시킵니다. 이것은 외부 환경으로의 중성자 손실, 다른 원자에 의한 중성자 포획, 물질의 핵분열 대신 포획 등을 고려해야합니다. 그럴 때 질량의 핵 활동은 기하 급수적으로 증가합니다. 그러나 느린 지수 (우주 팽창의 가속과 같은)와 빠른 지수가 있습니다.
초 임계-적어도 중요한 핵분열 활동의 영역, 즉 활동이 지수 적으로 증가하도록합니다. 이것은 원자로가 작동하는 체제입니다.
신속한 중요-핵분열 사건에서 중성자가 생성되는 두 가지 방법이 있습니다. 핵분열에 의해 해방되고 약 10 나노초의 방출 내에 핵분열을 일으킬 수있는 즉각적인 중성자가 있습니다. 이들은 핵분열 과정의 깔끔한 애니메이션에서 볼 수있는 것들입니다. 두 번째 종류는 마이크로 초에서 수십 분 사이의 지연 (중간 재료 포함) 후에 생성됩니다. 원자로가 임계 값의 칼날에 앉아 있다면, 조금만 밀어 올리면 앞서 언급 한 핵분열 사건이 기하 급수적으로 증가 할 것입니다. 즉, 즉각적인 중성자와 지연된 중성자의 합이 측정 값을 유지하는 데 필요한 것보다 약간 높습니다. 인간이 통제 할 수있을 정도로 천천히 곡선이 상승합니다. 활동이 빨라짐에 따라 더 신속한 중성자가 생성되어 지연된 중성자가 임계성을 지원하는 데 덜 필요하고 지수 곡선이 더 빨리 상승합니다. 즉각적인 임계성은 지연된 중성자가 전혀 필요하지 않은 지점에서 발생합니다. 지수 곡선의 상승은 인간이나 컴퓨터가 반응 할 수있는 것보다 더 빠른 수십 나노초 정도입니다.
물론, 핵분열 폭탄은 즉각적인 임계점 위를지나갑니다. 그들은 물질이 매우 중요 해져 10 나노초마다 중성자 생성이 일어나고 폭발이 물질을 파괴하고 지옥으로 퍼지기 전에 80 개 이상의 세대가 일어날 수 있도록 설계되었습니다. 800 나노초가 모두 1 마이크로 초도 안됩니다.
물리학 자들은 사건의 중요도를 측정합니다. 크리티컬은 1 달러라고합니다. 즉각적인 중요도는 2 달러에서 발생합니다. 핵분열 폭탄의 중요도는 핵분열이 발생하는 1 마이크로 초의 긴 간격 동안 $ 2에서 $ 3까지입니다. 그 후 나머지는 그녀가 아는 최선의 방법으로 평형 상태를 재확인하는 자연입니다.
원자력은 $ 1에서 $ 2 사이에서 작동하며 $ 2에서 좋은 마진을 유지합니다. 실제로 정상 상태 (정상 작동)에서 전력 부하를 처리 할 때 부하가 올라가고 내려갈 때 0.95 달러에서 1.05 달러 범위 내에서 작동합니다.
민간 전력 원자로는 사용하기 때문입니다. 약간 농축 된 연료 만이 폭탄처럼 폭발 할 수있는 능력이 없습니다. 만약 그것이 즉각적으로 중요하다면 그것이 할 수있는 일은 원자로 노심을 녹이는 것입니다 (체르노빌 # 4와 같은 고체 연료 원자로에서). U-238은 필러 역할을하며 핵분열 가능한 U-235 원자를 낮은 임계 값 이상의 초 임계를 방지 할 수 있도록 충분히 분리 된 상태로 유지합니다.
따라서 즉각적인 임계 값은 핵분열 폭탄이 충족해야하는 한계입니다. 설계된 용량으로 작동합니다. 즉각적인 비판은 폭발로가는 길에있는 이정표입니다.
참고 : 위의 달러 수치에 대한 내 수치가 틀린 것을 발견했습니다. 정의는 아래 설명을 참조하십시오. 위의 숫자도 수정 했으므로 이제 모두 일치합니다.
답변
분열로 인해 방출되는 중성자는 두 가지 유형이 있습니다.
신속 및 지연 중성자.
신속 중성자는 핵분열 자체에 의해 생성되며 다른 원자와 충돌하여 더 많은 핵분열이 발생하도록 이동할 수 있습니다.
지연 중성자는 핵분열 생성물로 방출됩니다. 스스로 붕괴하여 더 많은 중성자를 방출합니다.
CRITICALITY는 방출 된 중성자의 수가 반응을 지속하는 데 필요한 숫자와 정확히 일치 할 때입니다. 방출되는 중성자는 평균적으로 하나의 추가 핵분열 이벤트를 유발합니다. 이것은 정확히 K =입니다. 1
K가 1보다 작 으면 방출되는 중성자의 수가 자체 유지되지 않으며 모든 중성자가 평균적으로 추가 핵분열 이벤트를 유발하는 것은 아닙니다. 일부는 그럴 것이지만 전부는 아니고 반응이 종료됩니다.
신속한 중성자가 아닌 붕괴로부터 지연된 중성자가 방출되는 지연이있을뿐입니다. e 반응 과정. 이것은 원자로를 제어하는 데 필요합니다.
두 유형의 합에서 K = 1 일 때, 즉각적이고 지연된 반응은 안정적이고 제어 할 수 있습니다.
반응이 중요 할 때 지연된 중성자에 관계없이 즉각적인 중성자 만… 즉 Prompt Critical이고 연쇄 반응은 인간이나 컴퓨터 제어 장비가 반응 할 수있는 것보다 훨씬 빠르게 시간이 지남에 따라 기하 급수적으로 증가합니다. 통제 할 수없고 재난으로 이어집니다.
이것은 여전히 핵폭발을 일으키기에 충분하지 않습니다. 그것은 핵 재앙 (생각 : 체르노빌)이 될 것이지만 핵폭발은 아닙니다.
반응 질량이 급격히 중요 해짐에 따라 에너지 방출은 연쇄 반응의 핵분열 배가보다 훨씬 빠릅니다. 핵분열 연쇄 반응에 의해 질량이 완전히 소모되기 전에 반응 질량이 자체적으로 폭발합니다.
핵무기가 폭발하려면 반응 질량이 임계 값에 도달하여 유지되는 초 임계로 이동해야합니다. 전체 질량이 먼저 분해되지 않고 핵분열을 겪을 수있을만큼 긴 시간입니다. 이것이 핵무기 설계의 진정한 속임수입니다. 어떻게하면 폭발이 일어나지 않고 질량이 초 임계가되도록하는 방법.
이것도 원자력 발전소가 핵무기처럼 폭발 할 수없는 이유이기도합니다. 원자로는 그렇게 설계되지 않았기 때문에 핵폭탄처럼 폭발 할 수 없습니다. 핵폭탄은 폭발하기를 원하지 않고 스스로 날려 버리기를 원합니다. 그들은 특별히 디자인되어야하고 그렇게해야만합니다.