4.

Masa crítica

Una pequeña esfera, del tamaño de una pelota de golf, de un material fisilfisil puro, como el uranio 235, no mantendría una reacción en cadena. Escaparían demasiados neutrones de la reacción en cadena a través de su superficie que es demasiado grande respecto a su volumen. Sin embargo, en el caso de una masa de uranio 235 del tamaño de una pelota de béisbol, el número de neutrones perdidos en la superficie se compensaría por el número de neutrones generados por las reacciones internas de fisión. La cantidad mínima de material fisil con una forma dada necesaria para mantener la reacción en cadena se llama masa crítica. Al aumentar el tamaño de la esfera producimos una configuración supercrítica en la que las sucesivas generaciones de fisiones aumentan con mucha rapidez, con lo que se puede llegar a una posible explosión, como resultado de la liberación en extremo rápida de una gran cantidad de energía. Por tanto, en una bomba atómica se debe ensamblar y mantener en contacto una masa de material fisil mayor que la crítica durante una millonésima de segundo. Esto permite que la reacción en cadena se propague antes de la explosión. Un contenedor, hecho de algún material pesado, rodea el material fisil y evita su explosión prematura. El contenedor también reduce el número de neutrones que se escapan.

Si se dividiese cada átomo de 0,5 kilogramos de uranio, la energía producida equivaldría a la potencia explosiva de 9,9 kilotones de TNT. En este hipotético caso la eficiencia de la reacción sería del 100%. En las primeras pruebas de la bomba A no se acercaron a ella. Además 0,5 kilos de uranio es poco para alcanzar la masa crítica.