Masa crítica
En física, la masa crítica es la cantidad mínima de material necesaria para que se mantenga una reacción nuclear en cadena.
Al rodear a un material fisible por un reflector de neutrones la masa crítica resulta menor.
Si fuera posible hacer un experimento en el que se agregue una cantidad exacta de material fisible a una masa levemente subcrítica, se podría crear un conjunto con una masa exactamente crítica, y en ese caso la reacción en cadena de fisión mantendría exactamente una generación de neutrones (ya que el consumo del combustible producido por el mismo proceso de fisión tornaría al conjunto nuevamente subcrítico).
Esto es algo que debe tenerse en cuenta al realizar cálculos más precisos de las masas críticas de los isótopos del plutonio que los valores indicativos que se muestran en la tabla previa, porque el plutonio tiene un gran número de fases cristalinas cuyas densidades son sumamente distintas entre sí.
Es importante notar que no todos los neutrones contribuyen a la reacción en cadena.
Sea q la probabilidad que un dado neutrón origine una fisión en un núcleo.
Considerando en forma simplificada sólo a los neutrones prontos o instantáneos, y si se llama ν al número de neutrones prontos generados en la fisión nuclear de un átomo.
La dependencia con la geometría, la masa y la densidad se manifiesta a través del factor q.
(usualmente medida en barn), entonces el camino libre medio de un neutrón pronto se expresa como
Más allá de las matemáticas, este resultado puede ser explicado mediante una simple analogía física.
Este último problema es el que dio un fuerte impulso al desarrollo del método Montecarlo en física computacional por Nicholas Metropolis y Stanislaw Ulam.
En efecto, aún para una esfera homogénea sólida, el cálculo exacto no es para nada trivial.
Sin embargo, como las dimensiones típicas del problema no son significativamente más largas que el camino libre medio, dicha aproximación tiene muy poca utilidad práctica.
Finalmente, debe notarse que para ciertas geometrías ideales, la masa crítica desde un punto de vista formal podría ser infinita, y entonces se utilizan otros parámetros para describir la criticidad.
Una bomba atómica debe almacenarse en una configuración subcrítica hasta el momento en que se la desee detonar.
Aun teniendo en cuenta la impureza en Pu-240, se podría en principio construir un arma tipo revólver.
Sin embargo no sería un arma demasiado práctica, ya que debería ser muy larga para acelerar la masa de plutonio a muy altas velocidades para compensar los efectos mencionados anteriormente.
