มวลวิกฤต

มวลวิกฤต () คือปริมาณที่น้อยที่สุดของวัสดุฟิสไซล์ที่จำเป็นสำหรับการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ให้ยั่งยิน. มวลวิกฤตของวัสดุฟิสไซล์หนึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของนิวเคลียสของมัน (ให้ชัดเจนก็คือ, พื้นที่หน้าตัดสำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น), ความหนาแน่นของมัน, รูปทรงของมัน, กระบวนการแยกไอโซโทป(สมรรถนะ)ของมัน, ความบริสุทธิ์ของมัน, อุณหภูมิของมัน, และสภาพแวดล้อมของมัน. แนวความคิดเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบอาวุธนิวเคลียร์.

คำอธิบายของวิกฤต 

เมื่อปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์หนึ่งในมวลของวัสดุฟิสไซล์หนึ่งเป็นแบบยั่งยืนด้วยตัวเอง, มวลนั้นถูกเรียกว่าอยู่ในสถานะ "วิกฤต" ที่ไม่มีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของพลังงาน, อุณหภูมิ, หรือประชากรนิวตรอน.

การวัดที่เป็นตัวเลขของมวลวิกฤตจะขึ้นอยู่กับแฟคเตอร์การคูณนิวตรอนที่มีประสิทธิภาพ , ค่าเฉลี่ยของจำนวนนิวตรอนที่ถูกปล่อยออกมาต่อปฏิกิริยาฟิชชันที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันอื่นไปเรื่อยๆมากกว่าจะถูกดูดซึมหรือออกจากวัสดุ. เมื่อ , มวลจะวิกฤต,และปฏิกิริยาลูกโซ่แทบจะยั่งยืนด้วยตนเอง.

มวล"ใต้วิกฤติ" () คือมวลของวัสดุฟิสไซล์ที่ไม่ได้มีความสามารถในการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันให้ยั่งยืน. ประชากรของนิวตรอนที่ใส่ให้กับส่วนประกอบที่ subcritical จะลดลงแบบ exponential. ในกรณีนี้ . อัตราคงที่ของ fissions ตามธรรมชาติจะทำให้เกิดระดับคงที่แบบสัดส่วนของกิจกรรมนิวตรอน. การคงที่ของของสัดส่วนจะเพิ่มขึ้นเมื่อ  เพิ่มขึ้น.

มวล"เหนือวิกฤต" () เป็นหนึ่งที่มีอัตราของฟิชชันที่เพิ่มขึ้น. สารอาจอยู่ในภาวะสมดุล (หรือกลายเป็นวิกฤตอีกครั้ง) ที่อุณหภูมิ/ระดับพลังงานที่สูงหรือทำลายตัวเองโดยเมื่อจุดสมดุลมาถึง. ในกรณีของ supercriticality,

อ้างอิง

การออกแบบอาวุธนิวเคลียร์
เทคโนโลยีนิวเคลียร์
กัมมันตรังสี
ฟิสิกส์นิวเคลียร์