ويكيبيديا

كتلة حرجة: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
Ciphers (نقاش | مساهمات)
82٬097 edits
لا ملخص تعديل
أعمال تحريرية مختلفة
سطر 1:
'''الكتلة الحرجة''' {{إنج|critical mass }}في [[فيزياء نووية|الفيزياء النووية]] وفيزياءو[[فيزياء المفاعلات النووية]] Reactor Physics هي أقل كتلة من [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] أو [[بلوتونيوم-239|البلوتونيوم-239]] (أو بعض العناصر الأخرى فوق اليورانيوم )التي يمكن أن يتم فيها [[تفاعل متسلسل|التفاعل المتسسل]] من دون توقف ،توقف، وفي هذه الحالة يكون عدد [[نيوترون |النيوترونات]] داخل الكتلة الحرجة ثابتا.
 
[[ملف:Partially-reflected-plutonium-sphere.jpeg|thumb|left|400px|صورة تمثيلية لتجربة أدت إلى حادث عام [[1945]] مع كتلة من [[بلوتونيوم|البلوتونيوم]] محاطة بعاكس [[نيوترون|للنيوترونات]] من [[كربيد التنجستن]]]]
لتوضيح مفهوم الكتلة الحرجة، لنتصور كرة بحجم قبضة اليد مصنوعة من [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]]، وبعد تحفيز أولي لعملية [[إنشطار نووي|الانشطار النووي]] بواسطة تسليط حزمة من النيوترونات على الكرة، سيتولد في المتوسط عدد 2.5 [[نيوترون]] جراء هذا الانشطار الأول لنواة [[ذرة]] اليورانيوم-235. وهذا يكون كافيا لبدأ انشطار ثان في نواة أخرى من اليورانيوم-235. وأثناء هذه السلسلة المتعاقبة من الأنشطاراتالانشطارات في اليورانيوم يتسرب الكثير من ال[[نيوترون|النيوترونات]]ات إلى خارج الكرة ولا تستطيع التفاعل . وبفقد تلك النيوترونات يتوقف التفاعل النووي . ولكن يجب انأن يكون معدل تولد النيوترونات داخل الكرة مساو على الأقل لعدد النيوترونات المتسربة إلى الخارج لاستدامةالتفاعلاتلاستدامة الانشطارية[[تفاعل انشطاري|التفاعلات الانشطارية]]. وهنا يأتي دور الكتلة الحرجة التي يمكن تعريفها بالحد الأدنى من كتلة مادة نووية معينة(يورانيوم-235 أو بلوتونيوم-239) كافية لدوام سلسلات متعاقبة من الأنشطارات .▼
 
إذا كان العنصر المستخدم في عملية [[انشطار نووي|الانشطار النووي]] ذو كتلة يتطلب تسليطا مستمرا بالنيوترونات لتحفيز الانشطار الأول، فإن هذه الكتلة تسمى '''الكتلة دون الحرجة'''.
لتوضيح مفهوم الكتلة الحرجة نتصور كرة بحجم قبضة اليد مصنوعة من [[يورانيوم-235]] ، بعد تحفيز أولي لعملية الإنشطار النووي بواسطة تسليط حزمة من النيوترونات على الكرة سيتولد في المتوسط عدد 2.5 [[نيوترون]] جراء هذا الأنشطار الأول لنواة [[ذرة]] اليورانيوم-235 . وهذا يكون كافيا لبدأ انشطار ثان في نواة أخرى من اليورانيوم-235
▲. وأثناء هذه السلسلة المتعاقبة من الأنشطارات في اليورانيوم يتسرب الكثير من ال[[نيوترون]]ات إلى خارج الكرة ولا تستطيع التفاعل . وبفقد تلك النيوترونات يتوقف التفاعل النووي . ولكن يجب ان يكون معدل تولد النيوترونات داخل الكرة مساو على الأقل لعدد النيوترونات المتسربة إلى الخارج لاستدامةالتفاعلات الانشطارية . وهنا يأتي دور الكتلة الحرجة التي يمكن تعريفها بالحد الأدنى من كتلة مادة نووية معينة(يورانيوم-235 أو بلوتونيوم-239) كافية لدوام سلسلات متعاقبة من الأنشطارات .
 
إذاوإذا كان العنصر المستخدم في عملية [[انشطارالأنشطار النووي ذو كتلة قادرة على توليد سلسلات متعاقبة نوويمن |الانشطار النووي]] ذوحتى كتلةبدون يتطلبأي تسليطاتحفيز مستمراخارجي بالنيوتروناتبواسطة لتحفيزتسليط الأنشطارنيوترونات الأولخارجية فإنفيطلق على هذه الحالة '''الكتلة تسمىالفوق الكتلةحرجة''' وهي المرحلة المطلوبة لتصنيع دونالقنبلة الحرجةالنووية.
 
وإذا كان العنصر المستخدم في عملية الأنشطار النووي ذو كتلة قادرة على توليد سلسلات متعاقبة من الانشطار النووي حتى بدون اي تحفيز خارجي بواسطة تسليط نيوترونات خارجية فيطلق على هذه الحالة الكتلة الفوق حرجة وهي المرحلة المطلوبة لتصنيع القنبلة النووية.
 
== توضيح الكتلة الحرجة ==
الحالة الحرجة لكرة من المادة النووية هي حالة متوازنة بين معدل انتاج النيوترونات في الكتلة ومعدل هروب النيوترونات منها . وتتسم تلك الحالة المتوازنة بعدم تزايد أو تناقص للطاقة الصادرة .▼
 
▲الحالة الحرجة لكرة من المادة النووية هي حالة متوازنة بين معدل انتاج النيوترونات في الكتلة ومعدل هروب النيوترونات منها . وتتسم تلك الحالة المتوازنة بعدم تزايد أو تناقص للطاقة الصادرة .
 
والكتلة الحرجة تعتمد حسابيا على معامل تزايد النيوترونات '''k'''، حيث:
السطر 29 ⟵ 26:
في هذه الحالة تكون '''k < 1'''.
 
وتكون الكتلة فوق حرجة supercritical mass عندما يتزايد معدل التفاعل الانشطاري. وقد تصل الكتلة إلى حالة توازن ( أي أن تعود للحالة الحرجة ثانيا) عند درجة حرارة أعلى وبالتالى طاقة صادرة أعلى وقد تحطم نفسها . وتتسم حالة فوق الحرجة بأن تكون '''k > 1'''
 
== الكتلة الحرجة لبعض المواد ==
السطر 41 ⟵ 38:
كتلة حرجة بلوتونيوم-240 : 40 كيلوجرام ، أي كرة قطر 15 سم،
 
وتعتمد الكتلة الحرجة على درجة نقاوة المادة إذ أن الشوائب تمتص النيوترونات وتمنعها من التفاعل ،التفاعل، فمثلا إذا كان اليورانيوم-235 [[تخصيب اليورانيوم|مخصبا]] بدرجة 20 % فقط تصبح الكتلة الحرجة فوق 400 كيلوجراما ، وإذا كان اليورانيوم مخصبا لدرجة 15 % تصبح الكتلة الحرجة فوق 600 كيلوجراما. أما الثلاثة أرقام المذكورة أعلاه فهي لدرجة تخصيب تبلغ 99 %.
 
== أنظر أيضا ==
 
* [[مفاعل نووي]]
 
* [[تفاعل نووي]]
 
[[تصنيف: فيزياء نووية]]
 
[[تصنيف:فيزياء مفاعلات نووية]]
 
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/كتلة_حرجة»