fbpx
Wikipedia

Masa crítica

En física, la masa crítica es la cantidad mínima de material necesaria para que se mantenga una reacción nuclear en cadena. La masa crítica de una sustancia fisible depende de sus propiedades físicas (en particular su densidad) y nucleares (su enriquecimiento y sección eficaz de fisión), su geometría (su forma) y su pureza, además de si está rodeada o no por un reflector de neutrones. Al rodear a un material fisible por un reflector de neutrones la masa crítica resulta menor. En el caso de una esfera rodeada por un reflector de neutrones, la masa crítica es de unos cincuenta y dos kilogramos para el uranio 235 y de diez kilogramos para el plutonio 239.[1]

Una esfera (simulada) de plutonio rodeada por bloques de un reflector de neutrones carburo de tungsteno. Una recreación de un accidente de criticidad ocurrido en 1945 para medir la radiación producida cuando se agregaba un bloque adicional de reflector, tornando a la masa supercrítica.

"Crítico" se refiere a un estado de equilibrio dinámico en la reacción de fisión en cadena; en él no existe aumento de la potencia, temperatura y densidad de neutrones en el tiempo. "Subcrítico" se refiere a la incapacidad de mantener o sostener en el tiempo una reacción nuclear en cadena; al introducir una cierta cantidad de neutrones en un conjunto subcrítico, la población de neutrones disminuirá a lo largo del tiempo (por fenómenos de absorción en el material o por fuga). "Supercrítico" se refiere a un sistema en el que la cantidad de procesos de fisión por unidad de tiempo aumenta hasta el punto en que algún mecanismo de realimentación intrínseco hace que el reactor alcance un punto de equilibrio dinámico (se ponga crítico) a una mayor temperatura o potencia o se destruya (en cuyo caso se desarma el conjunto crítico).

Es posible que un conjunto alcance el estado de crítico a potencias muy próximas a cero. Si fuera posible hacer un experimento en el que se agregue una cantidad exacta de material fisible a una masa levemente subcrítica, se podría crear un conjunto con una masa exactamente crítica, y en ese caso la reacción en cadena de fisión mantendría exactamente una generación de neutrones (ya que el consumo del combustible producido por el mismo proceso de fisión tornaría al conjunto nuevamente subcrítico).

Esfera desnuda de un isótopo

 
Superior: Una esfera de material fisible es demasiado pequeña para permitir que la reacción en cadena se automantenga, debido a que los neutrones generados por la fisión pueden escapar fácilmente del sistema. Centro: Al incrementar la masa de la esfera hasta alcanzar la masa crítica, la reacción nuclear se automantiene. Inferior: Al recubrir la esfera original por un reflector de neutrones, se aumenta la eficiencia de la reacción y se permite que el sistema posea una reacción autosostenida.

La esfera es la forma que posee menor masa crítica. Es posible reducir la masa crítica si se rodea la esfera con un material reflector de neutrones, o algún otro material.

En el caso de una esfera desnuda (sin reflector de neutrones) la masa crítica es de más de 50 kg para el uranio-235 y 10 kg para el plutonio-239.

La siguiente tabla presenta la masa crítica de esferas desnudas de algunos isótopos con vidas medias de más de 100 años.

Nucleido Vida media
(y)
Masa crítica
(kg)
Diámetro
(cm)
Ref
Protactinio-231 750±180
Uranio-233 159,200 15 11 [2]
Uranio-235 703,800,000 52 17 [2]
Neptunio-236 154,000 7 8.7 [3]
Neptunio-237 2,144,000 60 18 [4][5]
Plutonio-238 87.7 9.04–10.07 9.5–9.9 [6]
Plutonio-239 24,110 10 9.9 [2][6]
Plutonio-240 6561 40 15 [2]
Plutonio-241 14.3 12 10.5 [7]
Plutonio-242 375,000 75–100 19–21 [7]
Americio-241 432.2 55–77 20–23 [8]
Americio-242m 141 9–14 11–13 [8]
Americio-243 7370 180–280 30–35 [8]
Curio-243 29.1 7.34–10 10–11 [9]
Curio-244 18.1 13.5–30 12.4–16 [9]
Curio-245 8500 9.41–12.3 11–12 [9]
Curio-246 4760 39–70.1 18–21 [9]
Curio-247 15,600,000 6.94–7.06 9.9 [9]
Berkelio-247 1380 75.7 11.8-12.2 [10]
Berkelio-249 0.9 192 16.1-16.6 [10]
Californio-249 351 6 9 [3]
Californio-251 900 5.46 8.5 [3]
Californio-252 2.6 2.73 6.9 [11]
Einstenio-254 0.755 9.89 7.1 [10]


La masa crítica del uranio depende del grado en que este presente (enriquecido) en el isótopo uranio-235: para un enriquecimiento del 20 % de U-235 la masa crítica es de más de 400 kg; para el 15 % de U-235, la masa crítica excede los 600 kg.

La masa crítica es inversamente proporcional al cuadrado de la densidad: si por ejemplo la densidad se incrementa en un 1 % la masa crítica se reducirá en un 2 %, entonces el volumen será menor en un 3 % y el diámetro se reducirá en 1 %. La probabilidad de que un neutrón por cm recorrido colisione con un núcleo es proporcional a la densidad, o sea aumentaría en nuestro ejemplo en un 1 %, lo cual compensa el hecho que la distancia recorrida antes de que el neutrón salga del sistema es un 1 % menor. Esto es algo que debe tenerse en cuenta al realizar cálculos más precisos de las masas críticas de los isótopos del plutonio que los valores indicativos que se muestran en la tabla previa, porque el plutonio tiene un gran número de fases cristalinas cuyas densidades son sumamente distintas entre sí.

Es importante notar que no todos los neutrones contribuyen a la reacción en cadena. Algunos escapan al sistema, y otros pueden sufrir capturas radioactivas.

Sea q la probabilidad que un dado neutrón origine una fisión en un núcleo. Considerando en forma simplificada sólo a los neutrones prontos o instantáneos, y si se llama ν al número de neutrones prontos generados en la fisión nuclear de un átomo. Por ejemplo, en el caso del uranio-235 ν = 2.7. Por lo tanto la criticidad tendrá lugar cuando νq = 1. La dependencia con la geometría, la masa y la densidad se manifiesta a través del factor q.

Si se considera la sección eficaz total de interacción   (usualmente medida en barn), entonces el camino libre medio de un neutrón pronto se expresa como   donde   es la densidad de número atómico. La mayoría de las interacciones son choques con cambio de dirección y energía del neutrón, de forma tal que un neutrón recorrerá una trayectoria aleatoria hasta que escape del medio en el que se encuentra o produzca una reacción de fisión. En la medida en que los otros mecanismos de desaparición de neutrones no sean significativos, entonces el radio de la esfera de masa crítica se puede calcular en forma aproximada como el producto del camino libre medio   y la raíz cuadrada de uno más la cantidad de eventos de colisión por evento de fisión (lo que llamamos  ), dado que la distancia neta recorrida en un recorrido aleatorio es proporcional a la raíz cuadrada de la cantidad de pasos que se dan:

 

Donde, es necesario recordar nuevamente, que esto es solo un estimación gruesa.

La criticidad se puede expresar en función de la masa total M, la masa nuclear m, la densidad ρ, y un factor f que incluye los efectos geométricos y de otro tipo como:

 

En donde queda confirmado la dependencia de la masa crítica con la inversa del cuadrado de la densidad tal como se mencionó previamente.

Alternativamente, esto se puede expresar en forma más sucinta en función de la densidad superficial de núcleos Σ:

 

Donde se reescribió el factor f como f' para tener en cuenta que los dos valores pueden diferir dependiendo de efectos geométricos y de como se defina Σ. Por ejemplo, para una esfera sólida desnuda de Pu-239 la criticidad se obtiene a 320 kg/m², independientemente de la densidad, y para U-235 a 550 kg/m². O sea que la criticidad depende de que un neutrón típico "vea" una cierta cantidad de núcleos alrededor de él de manera que la densidad superficial de núcleos este por encima de un cierto valor umbral.

Esto se aplica en las armas nucleares del tipo de implosión, donde una masa esférica de material físil que es significativamente menos que la masa crítica, se vuelve supercrítica mediante un rápido aumento de   (y en consecuencia también de  ), ver la próxima sección. En efecto, los programas de armas nucleares más sofisticados permiten fabricar dispositivos funcionales con menos material que el requerido en los dispositivos más primitivos.

Más allá de las matemáticas, este resultado puede ser explicado mediante una simple analogía física. Si se considera el humo que expele un motor diésel por el caño de escape, inicialmente el humo parece negro, pero luego gradualmente es posible ver a través de él sin inconvenientes. Esto no se debe a que se haya modificado la sección eficaz de scattering de todas las partículas de hollín, pero en cambio a que el hollín se ha dispersado en el aire. Si se considera un cubo transparente cuyo lado es  , lleno con hollín, entonces la profundidad óptica de este medio es inversamente proporcional al cuadrado de  , y por lo tanto proporcional a la densidad superficial de las partículas de hollín: es posible ver a través de este cubo imaginario solo con hacer mayor el cubo (sin variar la cantidad total de hollín contenido en él).

Varias incertezas contribuyen a la determinación de un valor preciso de las masas críticas, incluyendo (1) conocimiento preciso de las secciones eficaces, (2) cálculo de los efectos geométricos. Este último problema es el que dio un fuerte impulso al desarrollo del método Montecarlo en física computacional por Nicholas Metropolis y Stanislaw Ulam. En efecto, aún para una esfera homogénea sólida, el cálculo exacto no es para nada trivial. Finalmente es de notar que el cálculo podría ser realizado si se supusiera una aproximación de un medio continuo para el transporte de neutrones, de forma tal que el problema se reduce a un problema de difusión. Sin embargo, como las dimensiones típicas del problema no son significativamente más largas que el camino libre medio, dicha aproximación tiene muy poca utilidad práctica.

Finalmente, debe notarse que para ciertas geometrías ideales, la masa crítica desde un punto de vista formal podría ser infinita, y entonces se utilizan otros parámetros para describir la criticidad. Por ejemplo, si se considera el caso de una placa infinita de material fisionable. Para todo espesor finito, esto se corresponde con una masa infinita. Sin embargo, la criticidad es solo alcanzable cuando el espesor de la placa excede un valor crítico.

Diseño de explosivos

 
Si dos pedazos de material subcrítico no se juntan lo suficientemente rápido, puede ocurrir una pre-detonación nuclear, en cuyo caso una explosión muy pequeña separará las partes.

Una bomba atómica debe almacenarse en una configuración subcrítica hasta el momento en que se la desee detonar. En el caso de una bomba de uranio, basta con mantener el combustible en forma de piezas separadas, la dimensión de cada una de ellas es menor que el tamaño crítico tanto porque sean muy pequeñas o porque sus formas previenen alcanzar la criticidad. Para producir la detonación, las partes de uranio se juntan rápidamente. En Little Boy, esto se realizó disparando una pequeña parte de uranio desde un cañón tipo arma de fuego hacia un agujero correspondiente ubicado en un pedazo mayor de uranio, un diseño conocido como bomba de fisión de tipo revolver.

También sería posible construir un explosivo de Pu-239 con una pureza teórica del 100 %. Pero en la realidad esto no es práctico porque el Pu-239 "de calidad armamento" está contaminado con pequeñas cantidades de Pu-240, el cual posee una fuerte tendencia hacia la fisión espontánea. Por esta razón, en un arma del tipo revolver se produciría una reacción nuclear antes de que las masas de plutonio estuvieran en la posición adecuada para producir una explosión de magnitud. Aun teniendo en cuenta la impureza en Pu-240, se podría en principio construir un arma tipo revolver. Sin embargo no sería un arma demasiado práctica, ya que debería ser muy larga para acelerar la masa de plutonio a muy altas velocidades para compensar los efectos mencionados anteriormente.

Por ello es que se recurre a otro método. El plutonio se coloca en forma de una esfera subcrítica (o con otra forma), la cual puede o no ser hueca. La detonación se produce haciendo explotar una carga de un explosivo convencional que rodea la esfera, aumentando así su densidad (y haciendo colapsar la cavidad interna si es que la hubiera) para producir una configuración que es supercrítica. A este método se lo llama arma de implosión.

Véase también

Referencias

  1. Serber, Robert, The Los Alamos Primer: The First Lectures on How to Build an Atomic Bomb, (University of California Press, 1992) ISBN 0-520-07576-5 Original 1943 "LA-1", declassified in 1965, plus commentary and historical introduction
  2. Nuclear Weapons Design & Materials, The Nuclear Threat Initiative website. el 25 de febrero de 2011 en Wayback Machine.[fuente cuestionable]
  3. , Republic of France, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d'étude des Accidents.
  4. Chapter 5, Troubles tomorrow? Separated Neptunium 237 and Americium, Challenges of Fissile Material Control (1999), isis-online.org
  5. P. Weiss (26 de octubre de 2002). «Neptunium Nukes? Little-studied metal goes critical». Science News 162 (17): 259. doi:10.2307/4014034. Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2012. Consultado el 7 de noviembre de 2013. 
  6. Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238, U.S. Department of Energy: Office of Scientific & Technical Information
  7. Amory B. Lovins, Nuclear weapons and power-reactor plutonium, Nature, Vol. 283, No. 5750, pp. 817–823, February 28, 1980
  8. Dias, Hemanth; Tancock, Nigel; Clayton, Angela (2003). «Critical Mass Calculations for 241Am, 242m Am and 243Am». Challenges in the Pursuit of Global Nuclear Criticality Safety. Proceedings of the Seventh International Conference on Nuclear Criticality Safety II. Tokai, Ibaraki, Japan: Japan Atomic Energy Research Institute. pp. 618-623. 
  9. Okuno, Hiroshi; Kawasaki, Hiromitsu (2002). «Critical and Subcritical Mass Calculations of Curium-243 to -247 Based on JENDL-3.2 for Revision of ANSI/ANS-8.15». Journal of Nuclear Science and Technology 39 (10): 1072-1085. doi:10.1080/18811248.2002.9715296. 
  10. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire: "Evaluation of nuclear criticality safety. data and limits for actinides in transport", p. 16
  11. Carey Sublette, Nuclear Weapons Frequently Asked Questions: Section 6.0 Nuclear Materials February 20, 1999
  •   Datos: Q208470

masa, crítica, para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, física, masa, crítica, cantidad, mínima, material, necesaria, para, mantenga, reacción, nuclear, cadena, masa, crítica, sustancia, fisible, depende, propiedades, físicas, particular, densi. Para otros usos de este termino vease Masa critica desambiguacion En fisica la masa critica es la cantidad minima de material necesaria para que se mantenga una reaccion nuclear en cadena La masa critica de una sustancia fisible depende de sus propiedades fisicas en particular su densidad y nucleares su enriquecimiento y seccion eficaz de fision su geometria su forma y su pureza ademas de si esta rodeada o no por un reflector de neutrones Al rodear a un material fisible por un reflector de neutrones la masa critica resulta menor En el caso de una esfera rodeada por un reflector de neutrones la masa critica es de unos cincuenta y dos kilogramos para el uranio 235 y de diez kilogramos para el plutonio 239 1 Una esfera simulada de plutonio rodeada por bloques de un reflector de neutrones carburo de tungsteno Una recreacion de un accidente de criticidad ocurrido en 1945 para medir la radiacion producida cuando se agregaba un bloque adicional de reflector tornando a la masa supercritica Critico se refiere a un estado de equilibrio dinamico en la reaccion de fision en cadena en el no existe aumento de la potencia temperatura y densidad de neutrones en el tiempo Subcritico se refiere a la incapacidad de mantener o sostener en el tiempo una reaccion nuclear en cadena al introducir una cierta cantidad de neutrones en un conjunto subcritico la poblacion de neutrones disminuira a lo largo del tiempo por fenomenos de absorcion en el material o por fuga Supercritico se refiere a un sistema en el que la cantidad de procesos de fision por unidad de tiempo aumenta hasta el punto en que algun mecanismo de realimentacion intrinseco hace que el reactor alcance un punto de equilibrio dinamico se ponga critico a una mayor temperatura o potencia o se destruya en cuyo caso se desarma el conjunto critico Es posible que un conjunto alcance el estado de critico a potencias muy proximas a cero Si fuera posible hacer un experimento en el que se agregue una cantidad exacta de material fisible a una masa levemente subcritica se podria crear un conjunto con una masa exactamente critica y en ese caso la reaccion en cadena de fision mantendria exactamente una generacion de neutrones ya que el consumo del combustible producido por el mismo proceso de fision tornaria al conjunto nuevamente subcritico Indice 1 Esfera desnuda de un isotopo 2 Diseno de explosivos 3 Vease tambien 4 ReferenciasEsfera desnuda de un isotopo Editar Superior Una esfera de material fisible es demasiado pequena para permitir que la reaccion en cadena se automantenga debido a que los neutrones generados por la fision pueden escapar facilmente del sistema Centro Al incrementar la masa de la esfera hasta alcanzar la masa critica la reaccion nuclear se automantiene Inferior Al recubrir la esfera original por un reflector de neutrones se aumenta la eficiencia de la reaccion y se permite que el sistema posea una reaccion autosostenida La esfera es la forma que posee menor masa critica Es posible reducir la masa critica si se rodea la esfera con un material reflector de neutrones o algun otro material En el caso de una esfera desnuda sin reflector de neutrones la masa critica es de mas de 50 kg para el uranio 235 y 10 kg para el plutonio 239 La siguiente tabla presenta la masa critica de esferas desnudas de algunos isotopos con vidas medias de mas de 100 anos Nucleido Vida media y Masa critica kg Diametro cm RefProtactinio 231 750 180Uranio 233 159 200 15 11 2 Uranio 235 703 800 000 52 17 2 Neptunio 236 154 000 7 8 7 3 Neptunio 237 2 144 000 60 18 4 5 Plutonio 238 87 7 9 04 10 07 9 5 9 9 6 Plutonio 239 24 110 10 9 9 2 6 Plutonio 240 6561 40 15 2 Plutonio 241 14 3 12 10 5 7 Plutonio 242 375 000 75 100 19 21 7 Americio 241 432 2 55 77 20 23 8 Americio 242m 141 9 14 11 13 8 Americio 243 7370 180 280 30 35 8 Curio 243 29 1 7 34 10 10 11 9 Curio 244 18 1 13 5 30 12 4 16 9 Curio 245 8500 9 41 12 3 11 12 9 Curio 246 4760 39 70 1 18 21 9 Curio 247 15 600 000 6 94 7 06 9 9 9 Berkelio 247 1380 75 7 11 8 12 2 10 Berkelio 249 0 9 192 16 1 16 6 10 Californio 249 351 6 9 3 Californio 251 900 5 46 8 5 3 Californio 252 2 6 2 73 6 9 11 Einstenio 254 0 755 9 89 7 1 10 La masa critica del uranio depende del grado en que este presente enriquecido en el isotopo uranio 235 para un enriquecimiento del 20 de U 235 la masa critica es de mas de 400 kg para el 15 de U 235 la masa critica excede los 600 kg La masa critica es inversamente proporcional al cuadrado de la densidad si por ejemplo la densidad se incrementa en un 1 la masa critica se reducira en un 2 entonces el volumen sera menor en un 3 y el diametro se reducira en 1 La probabilidad de que un neutron por cm recorrido colisione con un nucleo es proporcional a la densidad o sea aumentaria en nuestro ejemplo en un 1 lo cual compensa el hecho que la distancia recorrida antes de que el neutron salga del sistema es un 1 menor Esto es algo que debe tenerse en cuenta al realizar calculos mas precisos de las masas criticas de los isotopos del plutonio que los valores indicativos que se muestran en la tabla previa porque el plutonio tiene un gran numero de fases cristalinas cuyas densidades son sumamente distintas entre si Es importante notar que no todos los neutrones contribuyen a la reaccion en cadena Algunos escapan al sistema y otros pueden sufrir capturas radioactivas Sea q la probabilidad que un dado neutron origine una fision en un nucleo Considerando en forma simplificada solo a los neutrones prontos o instantaneos y si se llama n al numero de neutrones prontos generados en la fision nuclear de un atomo Por ejemplo en el caso del uranio 235 n 2 7 Por lo tanto la criticidad tendra lugar cuando nq 1 La dependencia con la geometria la masa y la densidad se manifiesta a traves del factor q Si se considera la seccion eficaz total de interaccion s displaystyle sigma usualmente medida en barn entonces el camino libre medio de un neutron pronto se expresa como ℓ 1 n s displaystyle ell 1 n sigma donde n displaystyle n es la densidad de numero atomico La mayoria de las interacciones son choques con cambio de direccion y energia del neutron de forma tal que un neutron recorrera una trayectoria aleatoria hasta que escape del medio en el que se encuentra o produzca una reaccion de fision En la medida en que los otros mecanismos de desaparicion de neutrones no sean significativos entonces el radio de la esfera de masa critica se puede calcular en forma aproximada como el producto del camino libre medio ℓ displaystyle ell y la raiz cuadrada de uno mas la cantidad de eventos de colision por evento de fision lo que llamamos s displaystyle s dado que la distancia neta recorrida en un recorrido aleatorio es proporcional a la raiz cuadrada de la cantidad de pasos que se dan R c ℓ s s n s displaystyle R c simeq ell sqrt s simeq frac sqrt s n sigma Donde es necesario recordar nuevamente que esto es solo un estimacion gruesa La criticidad se puede expresar en funcion de la masa total M la masa nuclear m la densidad r y un factor f que incluye los efectos geometricos y de otro tipo como 1 f s m s r 2 3 M 1 3 displaystyle 1 frac f sigma m sqrt s rho 2 3 M 1 3 En donde queda confirmado la dependencia de la masa critica con la inversa del cuadrado de la densidad tal como se menciono previamente Alternativamente esto se puede expresar en forma mas sucinta en funcion de la densidad superficial de nucleos S 1 f s m s S displaystyle 1 frac f sigma m sqrt s Sigma Donde se reescribio el factor f como f para tener en cuenta que los dos valores pueden diferir dependiendo de efectos geometricos y de como se defina S Por ejemplo para una esfera solida desnuda de Pu 239 la criticidad se obtiene a 320 kg m independientemente de la densidad y para U 235 a 550 kg m O sea que la criticidad depende de que un neutron tipico vea una cierta cantidad de nucleos alrededor de el de manera que la densidad superficial de nucleos este por encima de un cierto valor umbral Esto se aplica en las armas nucleares del tipo de implosion donde una masa esferica de material fisil que es significativamente menos que la masa critica se vuelve supercritica mediante un rapido aumento de r displaystyle rho y en consecuencia tambien de S displaystyle Sigma ver la proxima seccion En efecto los programas de armas nucleares mas sofisticados permiten fabricar dispositivos funcionales con menos material que el requerido en los dispositivos mas primitivos Mas alla de las matematicas este resultado puede ser explicado mediante una simple analogia fisica Si se considera el humo que expele un motor diesel por el cano de escape inicialmente el humo parece negro pero luego gradualmente es posible ver a traves de el sin inconvenientes Esto no se debe a que se haya modificado la seccion eficaz de scattering de todas las particulas de hollin pero en cambio a que el hollin se ha dispersado en el aire Si se considera un cubo transparente cuyo lado es L displaystyle L lleno con hollin entonces la profundidad optica de este medio es inversamente proporcional al cuadrado de L displaystyle L y por lo tanto proporcional a la densidad superficial de las particulas de hollin es posible ver a traves de este cubo imaginario solo con hacer mayor el cubo sin variar la cantidad total de hollin contenido en el Varias incertezas contribuyen a la determinacion de un valor preciso de las masas criticas incluyendo 1 conocimiento preciso de las secciones eficaces 2 calculo de los efectos geometricos Este ultimo problema es el que dio un fuerte impulso al desarrollo del metodo Montecarlo en fisica computacional por Nicholas Metropolis y Stanislaw Ulam En efecto aun para una esfera homogenea solida el calculo exacto no es para nada trivial Finalmente es de notar que el calculo podria ser realizado si se supusiera una aproximacion de un medio continuo para el transporte de neutrones de forma tal que el problema se reduce a un problema de difusion Sin embargo como las dimensiones tipicas del problema no son significativamente mas largas que el camino libre medio dicha aproximacion tiene muy poca utilidad practica Finalmente debe notarse que para ciertas geometrias ideales la masa critica desde un punto de vista formal podria ser infinita y entonces se utilizan otros parametros para describir la criticidad Por ejemplo si se considera el caso de una placa infinita de material fisionable Para todo espesor finito esto se corresponde con una masa infinita Sin embargo la criticidad es solo alcanzable cuando el espesor de la placa excede un valor critico Diseno de explosivos EditarArticulo principal Arma nuclear Si dos pedazos de material subcritico no se juntan lo suficientemente rapido puede ocurrir una pre detonacion nuclear en cuyo caso una explosion muy pequena separara las partes Una bomba atomica debe almacenarse en una configuracion subcritica hasta el momento en que se la desee detonar En el caso de una bomba de uranio basta con mantener el combustible en forma de piezas separadas la dimension de cada una de ellas es menor que el tamano critico tanto porque sean muy pequenas o porque sus formas previenen alcanzar la criticidad Para producir la detonacion las partes de uranio se juntan rapidamente En Little Boy esto se realizo disparando una pequena parte de uranio desde un canon tipo arma de fuego hacia un agujero correspondiente ubicado en un pedazo mayor de uranio un diseno conocido como bomba de fision de tipo revolver Tambien seria posible construir un explosivo de Pu 239 con una pureza teorica del 100 Pero en la realidad esto no es practico porque el Pu 239 de calidad armamento esta contaminado con pequenas cantidades de Pu 240 el cual posee una fuerte tendencia hacia la fision espontanea Por esta razon en un arma del tipo revolver se produciria una reaccion nuclear antes de que las masas de plutonio estuvieran en la posicion adecuada para producir una explosion de magnitud Aun teniendo en cuenta la impureza en Pu 240 se podria en principio construir un arma tipo revolver Sin embargo no seria un arma demasiado practica ya que deberia ser muy larga para acelerar la masa de plutonio a muy altas velocidades para compensar los efectos mencionados anteriormente Por ello es que se recurre a otro metodo El plutonio se coloca en forma de una esfera subcritica o con otra forma la cual puede o no ser hueca La detonacion se produce haciendo explotar una carga de un explosivo convencional que rodea la esfera aumentando asi su densidad y haciendo colapsar la cavidad interna si es que la hubiera para producir una configuracion que es supercritica A este metodo se lo llama arma de implosion Vease tambien EditarReaccion nuclear en cadena Implosion Diseno de armas nucleares Accidente de criticidadReferencias Editar Serber Robert The Los Alamos Primer The First Lectures on How to Build an Atomic Bomb University of California Press 1992 ISBN 0 520 07576 5 Original 1943 LA 1 declassified in 1965 plus commentary and historical introduction a b c d Nuclear Weapons Design amp Materials The Nuclear Threat Initiative website Archivado el 25 de febrero de 2011 en Wayback Machine fuente cuestionable a b c Final Report Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport Republic of France Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire Departement de Prevention et d etude des Accidents Chapter 5 Troubles tomorrow Separated Neptunium 237 and Americium Challenges of Fissile Material Control 1999 isis online org P Weiss 26 de octubre de 2002 Neptunium Nukes Little studied metal goes critical Science News 162 17 259 doi 10 2307 4014034 Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2012 Consultado el 7 de noviembre de 2013 a b Updated Critical Mass Estimates for Plutonium 238 U S Department of Energy Office of Scientific amp Technical Information a b Amory B Lovins Nuclear weapons and power reactor plutonium Nature Vol 283 No 5750 pp 817 823 February 28 1980 a b c Dias Hemanth Tancock Nigel Clayton Angela 2003 Critical Mass Calculations for 241Am 242m Am and 243Am Challenges in the Pursuit of Global Nuclear Criticality Safety Proceedings of the Seventh International Conference on Nuclear Criticality Safety II Tokai Ibaraki Japan Japan Atomic Energy Research Institute pp 618 623 a b c d e Okuno Hiroshi Kawasaki Hiromitsu 2002 Critical and Subcritical Mass Calculations of Curium 243 to 247 Based on JENDL 3 2 for Revision of ANSI ANS 8 15 Journal of Nuclear Science and Technology 39 10 1072 1085 doi 10 1080 18811248 2002 9715296 a b c Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport p 16 Carey Sublette Nuclear Weapons Frequently Asked Questions Section 6 0 Nuclear Materials February 20 1999 Datos Q208470Obtenido de https es wikipedia org w index php title Masa critica amp oldid 136615495, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos