Diskussion:Kritische Masse

Kritische Masse 235U

laut Prof. Winfried Petry, wissenschaftlicher Leiter des FRM II liegt die kritische masse von purem (hochangereichertem metallischem) 235U bei 25kg. der herr sollte hoffentlich wissen wovon er spricht, das ding steht hier nur ein paar km weit weg... *schwitz* http://www.tu-muenchen.de/infocenter/presse/tum_mit/tum3_0102/dies_academicus07.tuml jetzt braeucht's einen nuklearphysiker oder jemanden mit dritter glaubwuerdiger oder ausfuehrlicherer quelle...

Üble Nachreden sind hier ja nicht erwünscht. Aber nein, Herr Petry ist nicht wirklich vom Fach! Dafür hat er seine Spezialisten ;) Mag auch sein, dass er falsch zitiert wurde - der Link ist leider schon tot. Aber vielleicht ein Vorschlag zur Güte: Man kann die kritische Masse selbst bestimmen. Es gibt inzwischen sogar völlig frei zugängliche Software wie OpenMC und Wirkungsquerschnitt-Bibliotheken (siehe OpenMC-Manual), mit Hilfe derer man leicht einfache Geometrien basteln (wie z.B. eine U-235 Kugel der Dichte von 19.16 g/cm³) und deren Kritikalität (k-eff; in Abhängigkeit des Radius) bestimmen kann. Für OpenMC müsste man nur etwas Englisch beherrschen und mit Kompilieren von Software umzugehen lernen. Also alles in allem gar nicht so kompliziert. (nicht signierter Beitrag von 129.187.45.25 (Diskussion) 12:08, 8. Apr. 2014 (CEST))

Noch unklar

m.e. klärt der artikel noch nicht genau, was kritische masse ist. ich habe zb. folgende fragen: ist es richtig, dass bei der kritische masse die wahrscheinlichkeit, dass sich eine kettenreaktion fortsetzt, gleich 1 ist?

Ja.

wenn ja, warum explodiert dann die halbe masse nicht mit einer wahrscheinlichkeit von 0,5? würde eine bombe nicht auch mit 95 prozent der kritischen masse explodieren?

Nein, weil es sich um die Statistik (Mittelwertbildung) vieler Einzelvorgänge handelt. In einer unterkritischen Masse wird die erste Einzelspaltung vielleicht schon eine oder zwei weitere auslösen, aber *im Durchschnitt* gibt es zu 1 Spaltung weniger als 1 Nachfolgespaltung, und die angelaufene Kettenreaktion erlischt daher sehr schnell.

soviel ich weiß, ist die geschwinigkeit der neutronen ausschlaggebend.

Für den Wirkungsquerschnitt der Spaltreaktion ja. Deshalb hat die Anwesenheit von Moderatormaterial großen Einfluss auf die kritische Masse.

außerdem ist es scheinbar so, dass sich die kettenrektion nicht so lesefreundlich von links nach rechts fortsetzt, sondern in zufällige richtungen. hab leider keine ahnung von der materie, würde es aber hier gerne lernen. kann man da was machen? ekuah 14:10, 18. Apr 2006 (CEST)

s. Diskussion unter Kettenreaktion. Gruß, UvM--UvM 12:13, 22. Apr 2006 (CEST)

Übrigens ist Kritische Masse tatsächlich ein schlecht definierter, problematischer Begriff. "Die" K. M. gibt es nicht. Der Begriff hat eigentlich nur Sinn, wenn viele Begleitumstände - genaue Beschaffenheit des Bremstoffs, geometrische Anordnung, Moderator, Reflektor, ... - feststehen und immer gleich bleiben. --UvM 17:40, 22. Apr 2006 (CEST)

Sorry, dass ist doch Unsinn! Weder ist die kritische Masse noch der Multiplikationsfaktor (k-eff) eine Wahrscheinlichkeit. Beide können beliebig größer als eins sein (Wahrscheinlichkeiten auf keinen Fall). Und die kritische Masse besitzt sogar eine physikalische Einheit (kg). Eine Wahrscheinlichkeit hat keine Einheit! Also nun richtig: Die kritische Masse ist bei gegebener Nuklidzusammensetzung, Geometrie der Masse und Temperatur gerade die Masse, bei der eine nukleare Kettenreaktion aus Neutroneinfang und Spaltung (wobei neue Neutronen erzeugt werden) gerade aufrechterhalten bleibt. Das drückt sich im Multiplikationsfaktor aus, der das Verhältnis aus der Anzahl der Neutronen einer Generation zu der Anzahl der Neutronen der vorangegangenen Generation ist. Ist der gerade eins, bedeutet dies, dass sich die Anzahl der Neutronen von Generation zu Generation nicht geändert hat. Wäre er größer als eins, so würde es mit jeder neuen Generation immer mehr Neutronen geben. So einfach. Wo ist kritische Masse schlecht definiert? Es ist einfach ein Kriterium, welches viele Eingangsparameter hat/haben kann. Kritikalität ist übrigens eine globale Eigenschaft eines Systems. Es gibt keine lokale Kritikalität. Daher können also viele Systeme mit diversen Eingangsparametern kritisch sein. Zum einen kann man das erreichen durch Anreicherung -- man benutzt einfach eine höhere Konzentration an spaltbarem Material. Zum anderen kann bei gegebener spaltbarer Nuklidzusammensetzung das Volumen vergrößert (allgemeiner variiert) werden, bis Kritikalität erreicht ist. Höhere Konzentration an spaltbarem Material erhöht einfach im Volumen die Wahrscheinlichkeit für Spaltung und damit die Spaltrate (das geht mit den Wirkungsquerschnitten einher). Eine Vergrößerung des Volumens bedeutet meist eine relative Abnahme der Oberfläche. Bei größerwerdendem Volumen wird die gesamte Spaltrate vergrößert, während die Anzahl der durch die relativ kleinere Oberfläche entkommenden Neutronen geringer wird - also für weitere Spaltreaktionen zur Verfügung stehen. Im Design von Kernreaktoren geht man also so vor, dass man zunächst prüft, ob ein unendlich ausgedehntes System (aufgrund seiner Zusammensetzung) überhaupt kritisch sein kann - k-unendlich>=1. Ist das der Fall, kann man sich anschauen, wann ein endliches System mit derselben Zusammensetzung kritisch wird. So wird z.B. reines U-238 nicht kritisch - hat also auch keine kritische Masse -, während U-235 ein k-unendlich>1 hat, und somit auch eine Masse endlichen Volumens kritisch werden kann, k-effektiv=1 (d.h. trotz Neutronenleckage). Klarer geworden? Falls nicht, kann ich nur empfehlen, Bücher der Kernreaktortechnik, oder besser der Reaktorphysik, zu lesen, von denen es seit spätestens den 1970er Jahre so viele wie Sand am Meer gibt ;) (Die besten sind aber meiner Ansicht nach die englischsprachigen der 1950er und 1960er - seit damals ist bzgl. der Reaktorphysik eigentlich nichts Neues dazugekommen.)

"Sorry, dass ist doch Unsinn! Weder ist die kritische Masse noch der Multiplikationsfaktor (k-eff) eine Wahrscheinlichkeit." Das hatte auch niemand behauptet.

Ist ja schon gut! Aber "die Wahrscheinlichkeit, dass sich Kettenreaktion fortsetzt", wenn die kritische Masse exakt erreicht ist, ist auch keine korrekte Aussage. Auch wenn ich über der kritischen Masse liege, setzt sich die Kettenreaktion im Allgemeinen fort. Das sind aber im Allgemeinen mittlere Raten, die hier eine Rolle spielen. Wenn ich nach der Wahrscheinlichkeit dafür frage, mit der sich eine Kettenreaktion fortsetzt, so dürfte diese auch ungleich Null sein, selbst wenn ich unterhalb der kritischen Masse liege.

"Wo ist kritische Masse schlecht definiert? Es ist einfach ein Kriterium, welches viele Eingangsparameter hat/haben kann." Ja, eben, und deshalb ist "Kritische Masse" OHNE Angabe der vielen eingehenden Parameter eine ziemlich sinnlose Angabe (das steht schon oben, direkt vor deinem Beitrag).

Und das nennst Du "schlecht definiert", wenn man viele Parameter angeben muss? Na von mir aus! Aber ich gebe Dir recht: Die kritische Masse ist zumindest für Kritikalitätsrechnungen keine relevante Größe mehr. Vielleicht sollte man dann diesen Begriff "kritische Masse" in die Rubrik "obsolete Bezeichnungen" packen ;)

Was du im übrigen zur Sache schreibst, ist richtig, steht aber schon in Kritikalität, und darauf wird im Artikel verwiesen. --UvM (Diskussion) 22:22, 9. Apr. 2014 (CEST)

Nun das konnte ich sehen. Gut so. Und dennoch gibt es Verständnisschwierigkeiten und Fragen in diesem Diskussions-Forum. ;)

Woher kommen die ersten Neutronen?

Aus welchem Prozeß kommen die ersten Neutronen, die dann die Kettenreaktion in der kritischen Masse starten? --84.191.247.136 18:51, 20. Mai 2006 (CEST)

Wenn nichts Anderes da ist, aus der Spontanspaltung einiger Kerne. Um einen Kernreaktor "hochzufahren", genügen die. Bei einer Bombe soll es allerdings sehr schnell gehen, also viele "Ketten" sollen zugleich beginnen. Deswegen wird dort (weiß nicht, ob bei allen Konstruktionen) eine Neutronenquelle mitgestartet, d.h. zugleich mit den unterkritischen Spaltstoff-Teilstücken werden z.B. Teile aus Polonium und Beryllium zusammengeschossen.--UvM 11:13, 19. Jul. 2008 (CEST)

Erwärmung und kritische Masse

Bei starken Konzentrationen kommt es zur Erwärmung. Diese Erwärmung ist für die Energiegewinnung gewollt, sollte aber nicht mit der Kernexplosion verwechselt werden! Fmrauch 16:18, 18. Jul. 2008

Wovon schreibst du? Reaktor oder Bombe? Konzentration von was? Meinst du eine Erwärmung durch die mechanische Arbeit des Zusammendrückens (bei Bomben), oder diejenige durch Alphazerfall? -- Übrigens wäre es nett, deinen Beitrag zumindest mit Datum zu versehen, noch netter, viermal ~ drunter zu tippen. --UvM 11:19, 19. Jul. 2008 (CEST)

Mein Einwand bezog sich auf eine inzwischen überholte Version. Hat sich erledigt. Danke für die Überarbeitung - ich bin nicht so radikal! --Fmrauch 09:31, 21. Jul. 2008 (CEST)

Es geht wohl darum, dass die kritische Masse von der Temperatur abhängt. Übrigens, Bomben müssen ziemlich stark überkritisch sein. Hat also mit dem Thema "kritische Masse" nur marginal zu tun. Bei allen kritischen Systemen wird durch die Spaltung Wärme frei, welche das Material erwärmt. Letzteres hat zur Folge, dass sich das Material ausdehnt, und sich damit die Dichte verringert. Im Endeffekt verringert sich damit der makroskopische Wirkungsquerschnitt, was zu geringenen Wechselwirkungsraten - insbesondere auch Spaltraten führt. Für Bomben ist es nun wichtig, dass die Neutronenmultiplikation viel schneller vonstatten geht wie die Wirkung dieser starken Temperatur-Dichte-Rückwirkung, um eine nennenswerte Wirkung im Sinne einer Bombe zu haben. Kernreaktoren können, wenn überhaupt, nur schwach prompt-überkritisch werden - als Bomben also (gottseidank) eher ungeeignet. Übrigens ist die kritische Masse auch Form abhängig. Eine Kugel wird eher kritisch bei geringerer Masse als ein Würfel. Dies gründet sich auf den Umstand, dass sich bei Kritikalität Erzeugung (vom Volumen abhängig, und diesem proportional sind) und Leckage (Verlust der Neutronen über die Oberfläche) gegenüberstehen. Kugeln haben bei gleichem Volumen (ergo Masse) die kleinste Oberfläche, und damit die geringste Verlustrate für Neutronen. (nicht signierter Beitrag von 129.187.45.25 (Diskussion) 12:08, 8. Apr. 2014 (CEST))

Tabelle

in der Tabelle steht mehrmals "kritische Masse reflektiert" -kg. Was soll das? Heißt das, dass es mit Reflektion nicht geht, dass es keinen Unterschieg macht oder dass die Zahlen nicht bekannt sind? In allen Fällen sollte man das auch da hinschreiben.--134.28.148.180 17:06, 26. Nov. 2008 (CET)

Das heißt vermutlich, daß derjenige, der die Tabelle erstellt hat, die Zahlen nicht zur Hand hatte. Ich werde mich bei Gelegenheit drum kümmern und fehlende Werte ergänzen. -- HarryB 08:05, 19. Dez. 2008 (CET)

Erledigt. -- HarryB 11:36, 20. Dez. 2008 (CET)

"Auch für 228Th ist dies unsicher..." Ist hier nicht das in der Liste genannte Thorium-229 gemeint? --79.235.205.188 18:20, 23. Apr. 2010 (CEST)

Nein, es ist wirklich 228Th gemeint, s. [1], S. 13. --HarryB 23:40, 23. Apr. 2010 (CEST)

Sozialwissenschaft, Spieltheorie u. a.

Sollen wir die von den Sozialwissenschaften verwendete Kritische Masse hier reinpacken oder doch lieber in einen eigenen Artikel? --Katharina 13:49, 25. Feb 2004 (CET)

Hallo, ich bin Student der FH Jena und würde gern den Begriff der Kritischen Masse im Rahmen der Spieltheorie aufarbeiten. Welche Vorgehensweise würdet ihr vorschlagen. Soll ich lieber einen eigenen Artikel schreiben mit der Überschrift: Kritische Masse in der Spieltheorie oder soll ich es in den Artikel hier einfügen. Danke. --MGM08312 15:03, 15. Dez. 2008 (CET)

Bitte eigenen Artikel. Und in diesen Artikel hier kommt dann zuoberst ein Begriffsklärungshinweis, so wie z. B. in Kettenreaktion.--UvM 17:32, 17. Dez. 2008 (CET).-- Nein, pardon, Irrtum: es gibt ja schon Kritische Masse (Begriffsklärung). Da hinein dann Hinweis auf deinen neuen Artikel.--UvM 17:34, 17. Dez. 2008 (CET)

Core catcher für "Kritischen Klumpen"?

Ich finde, statt krit. Masse sollte der Begriff "Kritischer Klumpen" heißen (Form ist wichtig). Aber egal, oben wurde schon mehrmals die Unklarheit des Begriffs "Kritische Masse" diskutiert. (Und auch andere Leute diskutieren über "kritisch", siehe z.B. Diskussion:Kernschmelze#Fusion/Wirkung, nicht immer so toll wie unter Diskussion:Kernschmelze#Rekritikalität und Diskussion:Kernschmelze#Leistungsexkursion und Kernschmelze).

Im aktuellen Artikel steht, der Core-Catcher soll Rekritikalität verhindern.
Wie ist das gemeint? Dass der Core Catcher einen zu kompakten Klumpen verhindert? Im Artikel Core Catcher liest man nur übers Auffangen des Materials einer Kernschmelze. Der Core Catcher kann doch wohl nicht das Stoff-Gemisch nach Stoffen sortieren, die die Reaktionsrate verringern (Neutronen-Absorber) und solchen, die sie erhöhen (Moderatoren). Oder?
--PG64 21:12, 13. Mär. 2011 (CET)

Guter Punkt - also wie wirkt ein Core Catcher nun gegen Rekritikaliät, deren Existenz ja umstritten zu sein scheint? Aus dem Artikel geht das nicht hervor. --Hornet (nicht signierter Beitrag von 62.24.15.50 (Diskussion) 21:09, 14. Mär. 2011 (CET))

Wenn ich dem Link auf Core_Catcher folge, finde ich in der Broschüre des Herstellers nur die Info, dass der Core Catcher dafür da ist, im Ernstfall (Kernschmelze) zu verhindern, dass der heiße geschmolzene Kern außerhalb des Containments gelangt. Dazu wird er "großflächig verteilt" und gekühlt. (nicht signierter Beitrag von 80.153.188.230 (Diskussion) 15:00, 18. Mär. 2011 (CET))

Na, da hat ein eiliger Mensch den Artikel-Teil einfach gelöscht. Ich frage mich immer, woher soviel Selbstbewusstsein kommt ("Core-Catcher ist einfach `ne große Beteonwanne! Bullshit gelöscht"). Warum sollte `ne große Betonwanne nicht auch Rekritikalität verhindern dürfen? Hinweise gibt's ja schon, wenn man ein bisschen sucht: Sicherheitsanalyse zur Auslegung eines Core-Catchers: ... Kritikalitätsanalysen durchgeführt, um festzustellen, ob die Situation im Core-Catcher neutronen-physikalisch als unterkritisch angesehen werden kann.

Oder in Recriticality and ... and Core Catcher Design: ... molten fuel in the core catcher are analyzed in detail. General recriticality potential of the fuel mass ... is investigated.

Deswegen werde ich die o.g. Löschung teilweise rückgängig machen durch Wiedereinfügen einer Formulierung, die der früheren ähnelt. --PG64 00:24, 14. Apr. 2011 (CEST)