Criticidad (estado)

En el funcionamiento de un reactor nuclear , la criticidad o estado crítico es el estado en el que una reacción nuclear en cadena se mantiene por sí misma pero no crece. La subcriticidad o estado subcrítico es el estado en el que una reacción nuclear en cadena no se mantiene por sí misma. La supercriticidad o estado supercrítico es el estado en el que una reacción nuclear en cadena se mantiene por sí misma y crece. En ocasiones, aunque de forma menos conveniente, la criticidad adopta una definición más amplia y se refiere a cualquier estado en el que una reacción nuclear en cadena se mantiene por sí misma, independientemente de si crece o no (abarcando la criticidad en su definición estricta y la supercriticidad). ^{[ 1 ]}

En términos de reactividad , la reactividad es 0 en criticidad, menor que 0 en subcriticidad, mayor que 0 en supercriticidad. ^{[ 1 ]} En términos del factor de multiplicación de neutrones efectivo ( K _​​eff ), K _eff es 1 en criticidad, menor que 1 en subcriticidad, mayor que 1 en supercriticidad.

La criticidad es la condición normal de funcionamiento de un reactor nuclear, en la que el combustible nuclear mantiene una reacción en cadena de fisión . Un reactor alcanza la criticidad (y se dice que es crítico) cuando cada fisión libera un número suficiente de neutrones para mantener una serie continua de reacciones nucleares. ^{[ 2 ]}

El Organismo Internacional de Energía Atómica define la primera fecha de criticidad como la fecha en que el reactor se vuelve crítico por primera vez. ^{[ 3 ]} Este es un hito importante en la construcción y puesta en marcha de una central nuclear .

El evento de fisión debe liberar, en promedio, más de un neutrón libre del nivel de energía deseado para mantener una reacción en cadena, y cada uno debe encontrar otros núcleos y provocar su fisión. La mayoría de los neutrones liberados por un evento de fisión provienen inmediatamente de dicho evento, pero una fracción de ellos llega más tarde, cuando los productos de fisión se desintegran, lo que puede ocurrir en promedio desde microsegundos hasta minutos después. Esto es ventajoso para la generación de energía atómica, ya que sin este retraso, alcanzar la criticidad sería un evento catastrófico inmediato, como sucede en una bomba nuclear donde se producen más de 80 generaciones de reacción en cadena en menos de un microsegundo, demasiado rápido para que un ser humano, o incluso una máquina, pueda reaccionar. Los físicos reconocen dos puntos significativos en el aumento gradual del flujo de neutrones: la criticidad, donde la reacción en cadena se vuelve autosostenible gracias a las contribuciones de ambos tipos de generación de neutrones, ^{[ 4 ]} y la criticidad instantánea , donde los neutrones inmediatos "instantáneos" por sí solos mantendrán la reacción sin necesidad de los neutrones de desintegración. Las centrales nucleares operan entre estos dos puntos de reactividad . Entre los dispositivos que han operado por encima del punto crítico inmediato se incluyen las armas nucleares, los diseños de reactores pulsados ​​(como los reactores de investigación TRIGA y el cohete termonuclear pulsado ) y algunos accidentes nucleares, como el accidente del SL-1 en Estados Unidos en 1961 y el desastre de Chernóbil en la Unión Soviética en 1986 .

• accidente crítico
• Masa crítica
• Criticidad inmediata