臨界質量

臨界質量

臨界質量是指維持核子連鎖反應所需的裂變材料質量。不同的可裂變材料,受核子的性質(如裂變橫切面)、物理性質、物料型狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等等因素影響,而會有不同的臨界質量。臨界質量的大小取決於裂變材料的種類、結構密度、幾何形狀以及核裝置中有無中子反射層結構等。臨界質量是指知識技術積累到一定的臨界點,新技術就會跟裂變反應一樣爆發,並劇烈擴展。臨界質量為維持鏈式反應所需要的裂變材料的最小質量稱為臨界質量。

基本簡介

人們曾經援引這個描述原子反應過程的術語來比喻矽谷以及IT行業的迅速崛起——臨界質量(critical mass)。臨界質量是指知識技術積累到一定的臨界點,新技術就會跟裂變反應一樣爆發,並劇烈擴展。(引自《環球科學》2007年第二期《家家都有機器人》:“實際上,儘管它的發展令人振奮,前途一片光明,但誰也說不準這個行業何時才能成長到臨界質量,甚至連它是否會達到臨界點都無人知曉。”)

臨界質量為維持鏈式反應所需要的裂變材料的最小質量稱為臨界質量。少量的裂變材料不能維持鏈式反應(絕大多數中子逃逸了)。臨界質量的大小取決於裂變材料的種類、結構密度、幾何形狀以及核裝置中有無中子反射層結構等。

剛好可能以產生連鎖反應的組合,稱為已達臨界點。比這樣更多質量的組合,核反應的速率會以指數增長,稱為超臨界。如果組合能夠在沒有延遲放出中子之下進行連鎖反應,這種臨界被稱為即發臨界,是超臨界的一種。即發臨界組合會產生核爆炸。如果組合比臨界點小,裂變會隨時間減少,稱之為次臨界。

恩里科·費米最先發現超臨界組合,不一定同時是超過即發臨界。他的發現開展了受控制的連鎖反應的研究,後來發展的核子反應堆及核能都是出於這一發現。

在一定的材料成分和幾何布置下,系統達到臨界所需的易裂變物質的最小質量稱為臨界質量。任何由易裂變物質組成的系統,只有當它的質量達到或超過臨界質量時,才能產生自持或發散的鏈式裂變反應。系統的臨界質量與材料的成分有關,如易裂變材料的種類(235U,239Pu和233U)及其富集度,慢化劑材料(H2O,D2O和C)的性質和系統內各種材料所占的比例以及反射層的材料及其厚度等。臨界質量也與系統內各種材料的幾何排列和系統的形狀(球形、圓柱形或長方形)有關

臨界質量

能夠以最少的物料到達臨界質量的形狀是球形。如果在四周加以中子反射物料,臨界質量可以更少。有中子反射的球形鈾-235臨界點為15公斤左右。鈽則為10公斤左右。

相關武器

核子武器在引爆以前必須維持在次臨界。以鈾核彈為例,可以把鈾分成數大塊,每塊質量維持在臨界以下。引爆時把鈾塊迅速結合。投擲在廣島的“小男孩”核子彈是把一小塊的鈾透過槍管射向另一大塊鈾上,造成足夠的質量。這種設計稱為“槍式”。鈽核彈不能以這種方法引爆。第一枚鈽核子彈“胖子”的鈽是造成一個在次臨界以下的中空球狀。引爆時使用包圍在四周的炸藥把鈽擠壓,增加密度及減少空間,造成即發臨界。這成設計稱為“內爆式”。

理論和實際

塞伯討論了裂變截面、二次中子能譜、每一裂變的平均二次中子數(當時測到的約為2.2)、鈾238俘獲中子從而導致鈽的過程以及為什麼普通鈾是安全的(這位年輕的理論家指出:“要使爆炸性的反應成為可能”,至少需要使鈾235的濃度達到7%)等問題。他已經在把核子彈稱作“小玩意兒”了,此後在山上成為核子彈的別名,這種遮人耳目的隱喻很可能是奧本海默杜撰出來的。塞伯所提出的計算法表明使用厚層的普通鈾作為反射層鈾235的臨界質量是15公斤(33磅)。如果用鈽並加以類似的反射層,臨界質量可能是5公斤(1I磅)。這樣,核子彈的心臟可能只有甜瓜大小的鈾235,或者柑桔大小的鈽,周圍用西瓜大小的普通鈾做反射層,兩個緊套在一起的球的直徑大約為18英寸。這樣形狀的重金屬反射層重約一噸。伯克利的理論家羅伯特.克里斯蒂設計了一個較為保守的實體彈芯,兩個相配的半球總量不到一個臨界質量,而內爆將把它們原有的密度至少擠壓得增加一倍,縮短了裂變中子在原子核之間穿行的距離,從而使質量超過臨界。弗里希的小組在6月24日用試驗證實了彈芯的構型。對高密度形態的鈽來說,在重反射層中臨界質量是11磅;即一個硬殼果大小的鈽中心有一個空洞以接受引爆器,“三一計畫”的彈芯也不可能比一個小橙子大。

單機遊戲

基本信息

臨界質量臨界質量

中文名稱: 臨界質量

英文名稱: Critical Mass

遊戲類型: PUZ 益智類遊戲

發行時間: 2011年8月9日

製作發行: Manic Game Studios

地區: 美國

語言: 英文

遊戲簡介

《臨界質量》是一款益智解謎遊戲,我們把緊湊的情節,創新的劇情組合起來,為您打造一個極易上手,容易上癮的痛快遊戲。

配置要求

系統: Windows XP, Vista, 7

處理器: 1GHz

記憶體: 512MB

硬碟空間:50MB

顯示卡: 64MB及最新驅動程式

額外:某些套用需配備 Internet 連線。

遊戲特點

遊戲快速上癮

四種獨特的遊戲模式

線上排名榜和軍校系統

成就和技能點獎勵

適用於男女老少

絢爛的色彩藝術享受

振奮人心的音樂和影響效果

遊戲截圖

截圖截圖

物理學知識2

物理學(PHYSICS)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學,簡稱物理。物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。

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