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Flashcard FC284650

O que é massa crítica e por que nêutrons de fissão precisam ser moderados em reatores térmicos?

Questões sem classificação de assunto (Física)

IDECAN · 2014

De acordo com o assunto Física: Questões sem classificação de assunto (Física), responda:

O que é massa crítica e por que nêutrons de fissão precisam ser moderados em reatores térmicos?
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Resposta



Massa crítica é a massa mínima que permite manter k ≥ 1; nêutrons de fissão nascem rápidos (ordem de MeV) e são moderados para aumentar a probabilidade de fissão em reatores térmicos.

Explicação:
A massa crítica depende de geometria, densidade e materiais refletores que fazem com que o fator de multiplicação k seja ≥1.
Nêutrons de fissão tipicamente têm energias na ordem de MeV (são rápidos); em reatores térmicos a seção eficaz de fissão do U‑235 é muito maior para nêutrons térmicos (≈0,025 eV), então utiliza‑se um moderador para reduzir a energia dos nêutrons e aumentar a probabilidade de causar novas fissões.

Exemplo:
Modelo simplificado do fator de multiplicação: \(k=\nu p\), onde \(\nu\) é o número médio de nêutrons por fissão e \(p\) é a fração que causa fissões subsequentes.
Supondo \(\nu\approx 2{,}5\): para ter k≥1 é necessário \(p\ge 1/\nu\approx 0{,}40\).
Se um moderador (ex.: parafina/polietileno) aumenta a probabilidade de captura útil de 0,25 para 0,45, então \(k=2{,}5\times0{,}45=1{,}125\) — reação auto-sustentada.





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