kritisk tilstand (kjernefysikk)

Et system som inneholder fissilt stoff, for eksempel en reaktorkjerne med uran, sies å være i kritisk tilstand når i gjennomsnitt ett av de nøytronene som frigjøres ved en fisjonsprosess gir opphav til en ny fisjonsprosess. Resten av nøytronene vil enten absorberes uten å lede til fisjon eller diffunderer ut av stoffet.

Når systemet er i en kritisk tilstand, vil fisjonsprosessen foregå som en kjedereaksjon som løper med konstant hastighet og systemet vil, avhengig av kjøleforholdene, innstille seg på en bestemt temperatur.

Hvis mer enn ett nøytron fører til en ny fisjon, er systemet overkritisk. Temperaturen i systemet øker, og systemet smelter eller eksploderer om det ikke straks føres inn et nøytronabsorberende stoff, for eksempel kadmiumstaver, som gjør systemet underkritisk.

I underkritisk tilstand leder i gjennomsnitt mindre enn ett nøytron til en ny fisjon. Kjedereaksjonen vil da stanse etter en tid.

For at det fissile materialet skal komme i kritisk eller overkritisk tilstand, må systemet ha en bestemt, kritisk størrelse som avhenger av renheten til fisjonsstoffet. En fisjonsbombe bringes fra underkritisk til overkritisk tilstand (slik at den eksploderer) ved at flere underkritiske deler presses raskt sammen.

• fisjon
• fusjon
• nøytron