|
== Kriittinen massa ==
[[Kuva:Partially-reflected-plutonium-sphere.jpeg|thumb|250px|[[Plutonium]]pallo joka on osittain ympäröity neutroneja heijastavilla volframikarbidilohkoilla. Vuoden [[1945]] ylikriittisen massan aiheuttaman [[luettelo ydinonnettomuuksista|onnettomuuden]] toisinto. Koejärjestelyssä oli tarkoitus mitata ylimääräisen lohkon lisäyksen aiheuttamaa säteilyn kasvua, mistä aiheutui ylikriittisen massan synty.]]
Kriittinen massa riippuu fissiilin aineen tyypistä, muodosta, tiheydestä sekä siitä, miten ympäröivä aine heijastaa neutroneja.<ref name="curley6">{{Kirjaviite | Tekijä = Robert Curley| Nimeke = Weapons of Mass Destruction| Kappale = | Sivu = 6| Selite = | Julkaisija = Britannica Educational Publishing | Vuosi = 2011| Tunniste = ISBN 9781615307517 | Viitattu = 13.4.2014| Kieli = {{en}}}}</ref> Kriittinen massa liittyy [[Vaikutusala|törmäystodennäköisyyteen]]. Atomiytimen hajoamisesta, [[fissio]]sta vapautuvat [[neutroni]]t lentelevät satunnaisiin suuntiin kovaa vauhtia, eikä [[atomiydin]]ten vetovoima pysty niitä sanottavasti hidastamaan ja vetämään puoleensa. Kun keskimäärin vähintään yksi neutroni aiheuttaa toiseen atomiytimeen törmätessään uuden hajoamisen, kriittinen massa kappaleessa on saavutettu. Pienin mahdollinen kriittinen massa saadaan, kun fissiili materiaali on pallon muotoinen. Tällöin tilavuuden suhde materiaalin ulkopinta-alaan on suurin ja siten neutroneja pääsee karkuun vähiten.<ref name="curley6"/>
==Lähteet==
Kriittistä massaa kasvattavat halkeamiskelpoisessa aineessa olevat satunnaiset epäpuhtaudet ja "väärät" isotoopit sekä neutroneita imevät aineet. Kriittistä massaa pienentävät ympärillä oleva neutroneita heijastava aine, esimerkiksi [[beryllium]] sekä fissioituvan aineen suurempi tiheys. Jos [[Uraani|U-235]]-kappaletta ympäröi berylliumista koostuva riittävän paksu neutroniheijastin, kriittinen massa pienenee 15 kg:een. Fissioituvaa ainetta tihentää atomipommissa yleensä tavanomainen räjähdys. Kriittiseen massaan vaikuttavat sekä uraanin rikastus että sen määrä.
[[Ydinreaktori]]ssa kustakin halkeamisesta seuraa keskimäärin vain yksi halkeaminen, eli ydinreaktorin kokonaiskriittisyys ''k'' on 1. Ketjureaktio pidetään hallinnassa muun muassa neutroneja imevien [[säätösauva|säätösauvojen]] avulla, jolloin mitään räjähdyksen tapaistakaan ei synny. Normaali uraanireaktori ei voi räjähtää kuin atomipommi.
== Uraani ja plutonium ==
[[Kuva:Nuclear fission.svg|thumb|right|180px|Uraanin halkeaminen vapauttaa uusia neutroneja, jotka voivat halkaista kaikki kappaleen uraaniatomit, jos kriittinen massa on saavutettu]]
Puhtaalle <sup>235</sup>U:lle kriittinen massa ilman ulkoisia neutronilähteitä on noin 52 [[Kilogramma|kg]]. Tämä vastaa 17 cm:n läpimittaista palloa. 93,5-prosenttiselle aseluokan uraanille kriittinen massa on 56 kg. Jos [[uraani]] kutistetaan räjähteillä tiheäksi, kriittinen massa pienenee 8 kg:aan. Vastaava massa plutoniumille on noin 4 kg. On joskus väitetty, että ydinräjähdys saadaan aikaan sopivilla keinoilla yhdellä kilolla fissiiliä ainetta. <sup>235</sup>U:n suhteen 20 % seoksessa kriittinen massa olisi 400 kg eli epäkäytännöllisen iso pommiin. 40-prosenttisella seoksella massa on ehkä 75 kg. [[Hiroshiman ja Nagasakin pommitukset|Hiroshiman pommissa]] käytettiin 80-prosenttisesti rikastettua uraania, jonka kriittinen massa on 60 kg.
Plutonium-239:lle kriittinen massa ilman ulkoisia neutronilähteitä on vain noin 11 kg. Aseluokan plutoniumiin käytetään plutonium-239:ää (<sup>239</sup>Pu), jonka puhtausaste on yli 90 %. Toisin kuin joskus väitetään, myös reaktoriluokan plutoniumista (kriittinen massa 13 kg) voi tehdä pommin, mutta sen räjähdystehon ennustaminen on vaikeampaa. 13–35 kg:sta plutoniumoksidia voi tehdä alkeellisen ydinaseen, jonka räjähdysteho on pieni ja vaikeasti ennustettava, korkeintaan 0,1–1,0 kt.
Plutoniumin kriittinen massa vaihtelee sen isotooppikoostumuksen mukaan. Ns. reaktoriluokan plutoniumille se lienee 13–18 kg, ja puhtaalle <sup>239</sup>Pu:lle 10–11 kg. Jos plutoniumkappale ympäröidään 15 cm paksulla luonnonuraanikerroksella, kriittinen massa alenee hieman yli 4 kg:aan. Nykyaikaisilla puristustekniikoilla pommissa tarvitaan aseluokan plutoniumia aseessa vain 2–4 kg ja reaktoriluokankin 5 kg.
== Muut aineet ==
Muita fissioituvia aineita kuin uraani ja plutonium ovat mm. [[neptunium]]-237, [[amerikium]]-241, [[curium]]-245 ja [[kalifornium]]-251. Nämä ovat yleensä epävakaita alkuaineita. Kaikkien [[puoliintumisaika]] on yli 100 vrk.
==Viitteet==
{{viitteet}}
== Katso myös ==
* [[Ydinase]]
* [[Fissio]]
| 