Fizikte "Kritik Kütle" Ne Anlama Gelir?

Nükleer fizikte kritik kütle, kendi kendini sürdüren bir nükleer zincirleme reaksiyonu başlatmak için gereken minimum fisyon yapabilen (bölünebilen) malzeme miktarıdır. Bu kavram, hem nükleer reaktörlerin çalışması hem de nükleer silahların tasarımı için temel bir öneme sahiptir.

Bir fisyon reaksiyonunda, Uranyum-235 veya Plütonyum-239 gibi bir atomun çekirdeği, bir nötronla çarpıştığında bölünür ve bu sırada büyük bir enerji ile birlikte birkaç yeni nötron daha açığa çıkarır. Eğer malzemenin kütlesi kritik kütlenin altındaysa ("subkritik"), açığa çıkan bu yeni nötronların çoğu, başka bir çekirdeğe çarpmadan malzemenin dışına kaçar. Bu nedenle, zincirleme reaksiyon başlamadan söner. Eğer kütle tam olarak kritik kütleye eşitse ("kritik"), her fisyon ortalama olarak tam bir başka fisyonu tetikler ve reaksiyon sabit bir hızda devam eder. Bu, nükleer reaktörlerin çalışma prensibidir. Eğer kütle kritik kütlenin üzerindeyse ("süperkritik"), her fisyon birden fazla yeni fisyonu tetikler ve reaksiyonların sayısı katlanarak, çığ gibi artar. Bu da, bir nükleer bombanın patlamasına neden olan, kontrolsüz bir zincirleme reaksiyondur. Kritik kütle, malzemenin saflığına, şekline ve yoğunluğuna bağlı olarak değişir.

Kelimeler: kritik kütle, nükleer fizik, zincirleme reaksiyon, fisyon, nükleer enerji, atom bombası