¿Cuál es la masa crítica para el uranio 235 y el plutonio 239?

Gracias por preguntar. No quiero entrar en detalles. Pero, dos cosas que puedo decirte aquí:

1. Masa crítica es un término más comúnmente utilizado en el contexto de las armas nucleares. Una “masa crítica” no es un número único, es un número dependiente de la condición. Variará a medida que cambie el tipo de núcleo fisionable, el enriquecimiento, el reflector y las condiciones del moderador alrededor del material, la forma, el tamaño, la temperatura, etc. Es un efecto combinado y bien combinado. Verá cambios bastante grandes en la “criticidad” con cambios en algunas de estas condiciones. Usted señaló solo una cosa en la descripción de su pregunta, cambiar de uranio a plutonio. Pero, el combustible puede venir en varios enriquecimiento. Necesitará una masa más pequeña de uranio / plutonio de grado de armas que el plutonio / uranio normal para la criticidad. ¡Y así!


2. El factor que señaló, el promedio de neutrones de fisión producidos tiene efecto sobre la masa crítica, debería disminuir un poco la masa crítica. En una condición llamada ” masa crítica esférica desnuda” , el U-235 requerido es de 50 kg y el Pu-239 requerido es de 10 kg . Ambos valores son aproximados y para materiales de grado de reactor, no de grado de armas.

Tenga en cuenta que la masa crítica depende de la densidad, la forma y el material circundante (manipulación).

Para una esfera (sin nada que la rodee),
Uranio – 235 => 56 kg
Plutonio-239 => 11 kg

Para una manipulación,
Uranio – 235 => 15 kg
Plutonio-239 => 5 kg


Fuente: Diseño de armas nucleares

Depende de la densidad del metal, el material que rodea el material fisionable y la forma. Hay “esfera desnuda” publicada para valores STP. En los primeros días del desarrollo de la bomba atómica hubo experimentos para calcular mejor el efecto del material circundante. Estos experimentos fueron llamados “Cosquillas en la cola del dragón”. En dos eventos separados, dos personas murieron realizando estos experimentos. Vaya a la masa crítica de esfera desnuda para obtener los valores típicos.

Depende de lo inteligente que seas. Existen varias técnicas, como la compresión básica, la compresión temporizada múltiple, la compresión mejorada inercialmente, la compresión asimétrica y otras que pueden causar una reacción en cadena en * muchas * masas más pequeñas, a un costo adicional de mayor complejidad y una mayor probabilidad de una falla.

El estándar para un primario sería 4.5 kg de PU recubierto con reflector de neutrones de berilio. (Tamper implica confinamiento inercial y Be tiene la intención de minimizar esto y la opacidad mientras maximiza la reflexión de neutrones).

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