임계 질량이란 무엇입니까?

임계 질량은 핵 물질을 논의 할 때 오는 개념입니다. 간단히 말해서, 물질의 임계 질량은 일단 물질이 시작되면 핵 반응을 계속하기 위해 필요한 양입니다.

여러 유형의 핵 물질이 있으며, 한 유형은 핵분열 물질로 알려져 있습니다. Fissile 재료는 일단 시작되면 반응을 유지할 수 있습니다. 반응이 지속될 수 있기 때문에, 물질은 특정 목적으로 사용될 수있다. 이러한 목적에는 핵무기 제조 및 에너지 생성을위한 원자로 생성이 포함됩니다. 가장 널리 사용되는 핵분열 물질은 Uranium-233, Uranium-235 및 Plutonium-239입니다. 이 3 가지 재료는 핵분열 성 재료의 기준을 충족시키고, 합리적으로 오랫동안 머무르며, 연료로 사용하기에 충분히 많은 양으로 발견 될 수 있습니다.

핵 반응 과정은 다소 복잡하지만 단순히 기하 급수적으로 증가하는 반응으로 볼 수 있습니다. 반응에서 핵분열 성 물질의 원자 (우라늄 -235)는 과거로 이동할 때 중성자를 포획한다. 이로 인해 원자는 두 개의 작은 원자로 쪼개지고 그 과정에서 두 개 이상의 세 개의 중성자가 발사됩니다. 이 중성자들은 날아가서 우라늄 -235의 다른 원자들에 의해 포획되며, 그 결과 2 ~ 3 개 이상의 중성자가 분리되어 보내진다. 이 모든 것은 매우 적은 시간에 이루어지며 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.

임계 질량의 개념은 중요합니다.이 반응이 계속해서 많은 양의 에너지를 방출하기 위해서는 충분한 핵분열 물질이 존재해야하기 때문입니다. 임계 질량이 달성되지 않으면, 존재하는 중성자가 시간이 지남에 따라 시간이 지남에 따라 핵 반응이 줄어든다. 엄밀히 말하면 임계 질량이라는 용어는 중성자의 양을 거의 동일하게 유지하기에 충분한 핵분열 물질이 존재하지만 평형 상태를 나타내는 데 사용되지만 반응이 더 많이 발생하지는 않습니다. 그러나 중성자가 핵분열 원자와 계속 충돌하고 더 많은 중성자를 방출하여 에너지와 열을 생성하는 물질이 충분할 때 임계 질량을 사용하여보다 정확하게 초 임계 질량이라고하는 것을 설명합니다.

핵무기에서 핵분열 물질을 사용하려면, 물질을 임계 질량 이하로 유지하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 폭탄이 즉시 폭발 할 것입니다. 일반적으로 두 조각의 재료는 임계 이하의 질량으로 떨어져 있으며 폭탄이 터질 때가되면 매우 단단하고 매우 빠르게 던져집니다. 그런 다음 초 임계 질량을 생성하고 폭탄이 폭발합니다. 그들이 충분히 빨리 함께 던져지지 않으면, 작은 폭발이 먼저 일어나고 두 조각이 더 떨어져 날려 져 큰 폭발이 발생하지 않도록합니다. 이것을 종종 피즐이라고합니다.

사용되는 재료에 따라 임계 질량이 다릅니다. 우라늄 -233의 경우 임계 질량은 약 35 파운드 (15kg)입니다. 우라늄 -235의 경우 임계 질량은 약 115 파운드 (52kg)입니다. Plutonium-239의 경우 임계 질량은 약 22 파운드 (10kg)입니다. 이것은 꽤 약간 보일 수 있지만 이러한 자료는 매우 조밀하다는 점을 명심하십시오. 대부분의 핵 물질에서 야구보다 크지 않은 구는 임계 질량에 도달하여 막대한 폭발을 일으 킵니다.