Wikipedia da la siguiente definición de masa crítica.
La masa crítica es la cantidad mínima de material fisible necesario para un sostenido reacción nuclear en cadena.
No se hace mención de un moderador de neutrones en esta definición. Si la masa crítica es definida como esta, entonces, que debe permitir infinito moderador material para ser usado si el hacerlo podría llevar a la mínima cantidad de material fisionable.
Mi pregunta: ¿Cuál es la universalmente cantidad mínima de sustancias fisionables de la masa necesaria para lograr una configuración críticos (que permite el moderador de neutrones y sin restricción por el moderador) por algo como el Uranio-235, y lo que sería su configuración?
El uranio-235 tiene un desnudo esfera de masa crítica (BSCM) de alrededor de $52 kg$, que es la masa de una esfera crucial que contiene sólo el material fisionable donde no los neutrones se refleja de nuevo en la esfera después de salir de la superficie. Wikipedia tiene una buena ilustración de un desnudo de la esfera frente a una esfera rodeada por un moderador.
Imagen: el Primer elemento es un BSCM ilustración, 2º elemento es un ámbito crítico que utiliza menos masa fisionable de la BSCM debido a la introducción de un moderador de neutrones manta
Este ejemplo ilustra cómo una crítica de configuración puede ser realizada con U-235 que utiliza menos que el BSCM, o $52 kg$. Es posible, aunque poco probable, de que la esfera rodeada por un moderador podría ser la configuración que responde a mi pregunta. Las alternativas incluyen una mezcla homogénea de el moderador y el material fisionable, una mezcla de las dos, que varía en forma radial, o algo que no he pensado.
La parte difícil es muestra de que el material fisionable/moderador de la mezcla no puede ser mejorado por cualquier pequeño cambio. También sería necesario mostrar que no puede ser mejorada mediante la adición de más de 1 tipo de moderador (sospecho que esto se podría hacer con un plazo razonablemente breve argumento).
Técnica mumbo junbo
Todo lo que escribo aquí es sólo una sugerencia, respuesta, sin embargo, se quiere o puede
Tanto el moderador y el material fisionable que tienen una cierta densidad. Me gustaría hacer la simplificación de la suposición de que la densidad de una mezcla homogénea de combustible y moderador sería una combinación lineal de sus volúmenes específicos, con el entendimiento de que esto no es cierto en la vida real. Cambiar la combinación de los cambios de la macroscópica de la sección transversal de ambos. Podría ayudar a la nota que el BSCM casi exactamente determina el macroscópica de la sección transversal de la pureza de material fisionable, uno sobre el macroscópica de la sección transversal es la longitud de la ruta, que está en el mismo orden de magnitud de la radio. Generalmente rápido térmica y de dispersión a partir de U-235 es pequeño comparado con el de la fisión de la sección transversal.
Yo uso 2 de neutrones grupos de energía, y asumir la difusión o la absorción inmediata después de la dispersión térmica energías. De hecho, me acaba de asumir la absorción inmediata. En ese punto, todo lo que se necesita es el de la dispersión a la ratio de absorción y microscópicas de la sección transversal, tanto térmicos y rápidos de energías para el moderador y materiales fisionables, en adición a las densidades de curso. Incluso entonces algún tipo de cálculo de variaciones puede ser necesario (si usted está buscando un radialmente variables de la mezcla), además del hecho de que sería difícil describir el grupo rápido sin un complicado forma de neutrones de transporte. El BSCM es relativamente simple, ya que tiene un número constante de la densidad del material fisionable y aun que en realidad es bastante complicado.
