Masse critique (réaction nucléaire)

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Pour les articles homonymes, voir masse critique.

Cet article est une ébauche à compléter concernant la physique nucléaire, vous pouvez partager vos connaissances en le modifiant.

La masse critique d'un matériau fissile est la quantité de ce matériau nécessaire au déclenchement d'une réaction nucléaire en chaîne de fission nucléaire.

[modifier] Caractérisation

Elle dépend des propriétés nucléaires du matériau considéré (section efficace de fission, et nombre de neutron produits par la fission), mais aussi de ses propriétés physiques (en particulier de sa densité), de sa forme et de sa pureté.

En entourant le matériau fissile d'un réflecteur de neutrons, on favorise la fission, ce qui diminue la quantité nécessaire au déclenchement de la réaction; en revanche, la présence d'un absorbeur de neutrons au sein de la matière fissile a l'effet contraire.

[modifier] Exemples

Dans un réacteur nucléaire, où la forme de l'assemblage de matériaux fissiles (plutonium ou uranium) est fixée, mais pas sa composition, puisque la matière fissile se consomme lentement, le contrôle est obtenu par l'insertion ou le retrait de barres de contrôle (contenant un absorbeur de neutrons, bore ou cadmium). Quand les barres sont insérées, la masse critique n'est pas atteinte.

Dans les bombes atomiques (voir schémas dans cet article), deux méthodes existent pour obtenir cette masse critique.
- Gun device — Méthode la plus simple : dans une sorte de tube de canon, deux masses subcritiques sont projetées l'une à l'intérieur de l'autre, l'assemblage étant critique. Exemple : bombe d'Hiroshima à l'uranium.
- Implosion — Méthode plus performante, parce que plus rapide : Une sphère creuse de matériaux fissiles est compressée par des lentilles explosives pour former une boule très dense, supercritique. Exemple : bombe de Nagasaki au plutonium.