Критична маса — у ядерній фізиці мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу. Ефективний коефіцієнт розмноження нейтронів у такій кількості речовини дорівнює одиниці. Розміри, що відповідають критичній масі, також називають критичними.
Величина критичної маси залежить від властивостей речовини (таких, як переріз реакції поділу та радіаційного захвату), від густини, кількості домішок, форми виробу, а також від оточення. Наприклад, наявність відбивачів нейтронів може суттєво зменшити критичну масу.
У ядерній енергетиці параметр критичної маси є визначним під час конструювання та розрахунків різноманітних приладів, що використовують у своїй конструкції ізотопи або суміші ізотопів елементів, здатних в певних умовах до ядерного поділу з виділенням колосальної кількості енергії. Наприклад, при проектуванні потужних радіоізотопних генераторів в яких використовується як паливо уран чи трансуранові елементи, параметр критичної маси обмежує потужність такого приладу. У розрахунках та виробництві ядерної та термоядерної зброї параметр критичної маси істотним чином впливає як на конструкцію вибухового пристрою, так і на його вартість та терміни зберігання. У випадку проектування та будівництва атомного реактора, параметри критичної маси також обмежують як мінімальні, так і максимальні розміри майбутнього реактору.
Найменшу критичну масу мають розчини солей чистих нуклідів, що діляться, у воді з водяним відбивачем нейтронів. Для критична маса дорівнює 0,8 кг, для — 0.5 кг, для — 10 г.
Критичний розмір Критична маса пов’язана з критичною довжиною , де x залежить від форми зразка та перебуває у межах від 2 до 3. Залежність від форми пов’язана з витоком нейтронів через поверхню: що більша поверхня, то більші втрати нейтронів і більша критична маса. Мінімальну критичну масу мають зразки у формі кулі.
+ Основні оціночні характеристики чистих ізотопів, здатних до ядерного поділуІзотопОтримання (джерело)Період напіврозпаду T1/2Критична масаГустина г/см3Температура плавлення °СТепловиділення Вт/кгНейтрони спонтанного ділення 105(кг•сек)231PaРеактор32760 років750±180 кг15,371572232UРеактор68,9 років19,0411348097233UРеактор159200 років15 кг19,041134235UРеактор7,038•108 років45 кг19,041134236UРеактор2,3416•107 років? кг19,041134237NpРеактор2,14•107 років57 кг 20,256370,0220236PuРеактор2,9 роки6-8 кг19,84639,718500349238PuРеактор87,7 років9,6-9,8 кг19,84639,756826,6239PuРеактор24100 років10,1 кг19,84639,71,92240PuРеактор6500 років36,9 кг19,84639,77,19,1241PuРеактор14,4 років13 кг19,84639,73,20242PuРеактор380000 років83,4 кг19,84639,70,11316,9241AmРеактор432 роки60 кг13,6711801140,012242mAmРеактор152 роки3,78 кг13,671180243mAmРеактор141 рік9,1 кг13,6711803,841,49243AmРеактор7400 років208,8 кг13,6711806,40,03243CmРеактор28,5 років8,6 кг13,51134019000244CmРеактор18,1 років27 кг13,51134028301,11245CmРеактор8500 років9,2 кг13,5113405,70246CmРеактор4730 років39–70,1 кг 13,511340247CmРеактор1,56•107 років6,94–7,06 кг13,511340248CmРеактор340000 років13,511340249CfРеактор351 рік5,9 кг15,1250CfРеактор13,08 років15,1251CfРеактор898 років1,94 кг 15,1252CfРеактор2,638 роки2,73 кг15,1
Література E. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 // Pacific Northwest Laboratory, February 2010
Посилання Критична маса //ЕСУ https://web.archive.org/web/20131228063554/http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/criticalmass.htm