Diferença entre massa crítica subcrítica e massa supercrítica

Diferença-chave - Massa subcrítica vs crítica vs supercrítica
 

Massa subcrítica, crítica e supercrítica refere-se à quantidade de massa de um material físsil usado em reações em cadeia nuclear. A principal diferença entre massa subcrítica, crítica e supercrítica é que massa subcrítica é a massa de um material físsil que não é suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear, enquanto massa crítica é a massa de um material físsil necessário para sustentar uma reação em cadeia nuclear, e massa supercrítica de um material físsil é a massa que é mais o suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear.

Uma reação em cadeia nuclear é uma série de reações de fissão. Uma reação de fissão nuclear é o processo de liberação de um nêutron de um núcleo atômico instável. Quando esse nêutron liberado interage com outro isótopo instável, o novo isótopo também sofre fissão nuclear, liberando outro nêutron. Da mesma forma, uma cadeia de reações ocorre.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é massa subcrítica
3. O que é massa crítica
4. O que é massa supercrítica
5. Comparação lado a lado - massa subcrítica versus crítica versus supercrítica em forma de tabela
6. Resumo

O que é massa subcrítica?

Massa subcrítica é a massa de um material físsil que não é suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear. Para iniciar uma reação em cadeia da fissão, deve haver uma quantidade mínima necessária de massa do isótopo físsil (conhecida como massa crítica). A massa subcrítica é sempre uma quantidade menor que a da massa crítica; portanto, a massa subcrítica de um material físsil não pode sustentar uma reação em cadeia da fissão.

O número de nêutrons presentes em uma massa subcrítica de material físsil diminuirá exponencialmente com o tempo, porque não há isótopos suficientes capazes de liberar mais nêutrons interagindo com os nêutrons existentes.

O que é massa crítica?

Massa crítica é a menor quantidade de massa de um material físsil necessária para sustentar uma reação em cadeia nuclear. A quantidade de massa crítica depende das propriedades nucleares do material físsil, densidade, forma e enriquecimento do material físsil.

Figura 1: A massa dos isótopos determina o número de fissões.

A pureza do isótopo também é importante na determinação da quantidade de massa crítica. Por exemplo, se a pureza for alta, a massa crítica será baixa. Os fatores externos que afetam o valor da massa crítica são a temperatura e o entorno do material físsil.

O que é massa supercrítica?

Massa supercrítica de um material físsil é a massa que é mais do que suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear. Quando houver massa supercrítica em um sistema com reações em cadeia de fissão, a taxa de fissão aumentará com o tempo. Isso ocorre porque a probabilidade de um nêutron interagir com o isótopo é muito alta, pois há muitos isótopos presentes nesse sistema. No entanto, após algum tempo, o sistema obtém um estado de equilíbrio no qual a quantidade de massa foi reduzida para a massa crítica.

Qual é a diferença entre massa crítica subcrítica e supercrítica?

Massa Subcrítica vs Crítica vs Supercrítica
Massa subcrítica	Massa subcrítica é a massa de um material físsil que não é suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear.
Massa crítica	Massa crítica é a menor quantidade de massa de um material físsil necessária para sustentar uma reação em cadeia nuclear.
Massa supercrítica	Massa supercrítica de um material físsil é a massa que é mais do que suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear.
Quantidade de Massa
Massa subcrítica	Massa subcrítica é uma quantidade menor que a massa crítica.
Massa crítica	Massa crítica é a menor quantidade de massa necessária para iniciar uma reação em cadeia de fissão.
Massa supercrítica	Massa supercrítica é uma quantidade maior que a massa crítica.
Taxa de reação
Massa subcrítica	A taxa de reação diminui com o tempo na presença de massa subcrítica.
Massa crítica	A taxa de reação diminui com o tempo na presença de massa crítica.
Massa supercrítica	A taxa de reação diminui com o tempo na presença de massa supercrítica.

Resumo - Massa Crítica Subcrítica vs Supercrítica

Uma reação de fissão nuclear pode iniciar várias fissões subsequentes que levam à criação de reações em cadeia de fissão. Com base na quantidade de massa necessária para a progressão e para sustentar uma reação em cadeia, existem três tipos de massas denominadas massa subcrítica, massa crítica e massa supercrítica. A principal diferença entre massa crítica e supercrítica subcrítica é que a massa subcrítica é a massa de um material físsil que não é suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear, enquanto a massa crítica é a massa de um material físsil necessário para uma reação em cadeia nuclear sustentada e a massa supercrítica de um material físsil é a massa que é mais do que suficiente para sustentar uma reação em cadeia nuclear.

Referência:

1. "Massa Crítica". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31 de março de 2018, disponível aqui.
2. “O que é massa crítica?” Innovateus.net, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Massa crítica” (domínio público) via Commons Wikimedia