Hvordan kontrollerer ingeniører uranens kritik?

En atomreaktors status afhænger af uranmassens kritikalitet, og der er en række mulige faktorer. Kritisk masse betyder, at når et atom af U-235 i uranmassen deler sig, en af ​​de frie neutroner (i gennemsnit) rammer kernen i et andet U-235 atom i massen, får den kerne til at splitte, og så videre, løbende. Hvis, imidlertid, fission sker ikke ved den frekvens, på et tidspunkt vil processen med induceret fission stoppe, og det vil den kraft, den genererer. Dette kaldes subkritisk masse. Den tredje mulighed er, når mere end en af ​​de frie neutroner rammer andre atomer i U-235, får massen til at blive superkritisk, og som et resultat kan reaktoren varme op.

For at en atombombe skulle sprænge, uranmassen skal være ekstremt superkritisk, så alle U-235 atomer deler sig på én gang, og ikke i rækkefølge. Dette sker på et mikrosekund. Imidlertid, i en atomreaktor, kritik skal kontrolleres, ellers hvis alle atomerne splittes på én gang kan katastrofen ramme. For at holde reaktoren på et kritisk niveau, hvor massen eksisterer ved en stabil temperatur, kernetemperaturen skal sænkes og hæves, hvilket betyder, at den skal holdes på et lidt overkritisk niveau. Dette gøres med kontrolstænger, som forhindrer overophedning ved at absorbere frie neutroner.

Mængden af ​​U-235 atomer i uranmassen og massens form er vigtige faktorer for at kontrollere uranets kritik. Hvis massen er i et tyndt ark, så flyver frie neutroner fra splittende atomer af sted, og de vil ikke ramme andre atomer. For at opnå en tilstand af kritisk reaktion, den optimale masseform er sfærisk, med 0,9 kg U-235 i. Dette er mængden kendt som den kritiske masse af uran.