Se necesitan neutrones para sostener una reacción nuclear en cadena. Cuando un neutrón choca contra un núcleo fisionable, puede dividirlo en dos núcleos más pequeños, liberando neutrones y energía adicionales. Estos neutrones recién liberados pueden luego dividir otros núcleos, creando una reacción en cadena.
Para que se produzca una reacción en cadena, debe haber suficiente material fisible presente para garantizar que los neutrones producidos en cada evento de fisión causen, en promedio, al menos una fisión adicional. Si hay muy poco material, demasiados neutrones escaparán de la muestra y la reacción en cadena no se mantendrá.
La masa crítica de un isótopo fisible determinado está determinada por varios factores, entre ellos:
- Isótopo: Los diferentes isótopos fisibles tienen diferentes masas críticas. Por ejemplo, la masa crítica del uranio-235 es de unos 52 kilogramos, mientras que la masa crítica del plutonio-239 es de unos 10 kilogramos.
- Forma física: La forma física del material fisionable también afecta a la masa crítica. Una esfera compacta o un cilindro de material fisionable tiene una masa crítica menor que la misma cantidad de material extendido en una capa delgada.
- Entorno circundante: El entorno circundante también puede afectar la masa crítica. Por ejemplo, la presencia de un reflector de neutrones, como agua o berilio, puede reducir la masa crítica de un conjunto fisionable.
La masa crítica es una consideración importante en el diseño de reactores nucleares y armas nucleares. En un reactor nuclear, el material fisionable se controla cuidadosamente para garantizar que la reacción en cadena se mantenga sin salirse de control. En un arma nuclear, el material fisionable se reúne rápidamente hasta alcanzar una masa crítica, lo que desencadena una explosión nuclear.
