Massa critica (fisica)
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La massa critica di materiale fissile è la massa di materiale fissile necessaria perche una reazione nucleare a catena possa svolgersi in maniera continua nel tempo. La massa critica di un materiale fissile dipende dalle proprietà nucleari (per esempio la sezione d'urto per la fissione), e dalle proprietà fisiche (in particolare la densità), la forma, e la purezza (materiali impuri contengono assorbitori neutronici). Circondare del materiale fissile con un riflettore di neutroni riduce la massa necessaria, mentre miscelare al fissile un'assorbitore neutronico la fa aumentare: infatti il riflettore diminuisce le fughe di neutroni verso l'esterno, mentre l'assorbitore riduce il numero di neutroni disponibili per la reazione a catena
Un reattore nucleare in cui la reazione a catena può manifestarsi in condizioni stazionarie è chiamato critico, e si dice di aver ottenuto la criticità. In un tale complesso, senza un nuovo ingresso di neutroni, per esempio da una fissione spontanea, la reazione si sostiene da sola, e nel caso nel sistema vengano introdotti neutroni da una sorgente esterna, il tasso di reazione (fissioni per unità di tempo) aumenta linearmente. Un reattore che ha una costante di moltiplicazione effettiva maggiore di 1 è chiamato supercritico. Un reattore in cui dopo un impulso neutronico la reazione si propaga in maniera incontrollata è chiamato supercritico. In un reattore supercritico il tasso di reazione cresce esponenzialmente nel tempo. Un reattore si dice prontocritico quando può sostenere una reazione a catena col solo contributo dei neutroni pronti (i neutroni si dividono in pronti - emessi in seguito alla fissione - e ritardati).
Se il complesso è meno che critico, allora con un costante ingresso di nuovi neutroni liberi la reazione può arrivare ad uno stato costante, e il complesso si dice subcritico.
La dimostrazione che un complesso supercritico non è necessariamente un prontocritico è attribuita a Enrico Fermi, e consente la costruzione di reattori nucleari usando una reazione a catena di fissione. Ogni complesso prontocritico è destinato ad esplodere se non è portato rapidamente sotto la criticità pronta.
