중성자는 핵 연쇄 반응을 유지하기 위해 필요합니다. 중성자가 핵심 핵에 부딪 치면 핵을 두 개의 작은 핵으로 나누어 추가 중성자와 에너지를 방출 할 수 있습니다. 이 새로 방출 된 중성자는 계속해서 다른 핵을 나누어 연쇄 반응을 일으킬 수 있습니다.
연쇄 반응이 발생하기 위해서, 각 핵분열 이벤트에서 생성 된 중성자가 평균적으로 하나 이상의 추가 핵분열을 유발할 수 있도록 충분한 핵분열 물질이 존재해야합니다. 재료가 너무 적은 경우, 너무 많은 중성자가 샘플에서 탈출하고 연쇄 반응은 지속되지 않습니다.
특정 핵심 동위 원소의 임계 질량은 다음을 포함한 여러 요인에 의해 결정됩니다.
- 동위 원소 : 다른 균열 동위 원소는 다른 임계 질량을 가지고 있습니다. 예를 들어, 우라늄 -235의 임계 질량은 약 52 킬로그램이고, 플루토늄 -239의 임계 질량은 약 10 킬로그램입니다.
- 물리적 형태 : 균열 물질의 물리적 형태는 또한 임계 질량에 영향을 미칩니다. 핵분열 재료의 소형 구 또는 실린더는 얇은 층으로 퍼져 나가는 동일한 양의 재료보다 작은 임계 질량을 갖는다.
- 주변 환경 : 주변 환경은 또한 임계 질량에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 물 또는 베릴륨과 같은 중성자 반사기의 존재는 핵심 조립의 임계 질량을 감소시킬 수 있습니다.
임계 질량은 원자로와 핵무기 설계에서 중요한 고려 사항입니다. 원자로에서, 핵분열 물질은 조심스럽게 제어되어 연쇄 반응이 통제되지 않고 유지되도록합니다. 핵무기에서 핵분열 물질은 빠르게 모여 중요한 질량을 달성하여 핵 폭발을 일으킨다.
