الأهمية (الحالة)

في تشغيل المفاعل النووي ، تُعرف الحالة الحرجة بأنها الحالة التي يكون فيها التفاعل النووي المتسلسل مستدامًا ذاتيًا ولكنه لا ينمو. أما الحالة دون الحرجة فهي الحالة التي لا يكون فيها التفاعل النووي المتسلسل مستدامًا ذاتيًا. بينما تُعرف الحالة فوق الحرجة بأنها الحالة التي يكون فيها التفاعل النووي المتسلسل مستدامًا ذاتيًا وينمو. أحيانًا، وإن كان ذلك أقل تفضيلًا، يُعرّف مصطلح الحالة الحرجة تعريفًا أوسع، ليشمل أي حالة يكون فيها التفاعل النووي المتسلسل مستدامًا ذاتيًا، سواء كان ينمو أم لا (مما يشمل الحالة الحرجة بتعريفها الدقيق والحالة فوق الحرجة). ^{[ 1 ]}

من حيث التفاعلية ، تكون التفاعلية صفرًا في الحالة الحرجة، وأقل من صفر في الحالة دون الحرجة، وأكبر من صفر في الحالة فوق الحرجة. ^{[ 1 ]} أما من حيث معامل تكاثر النيوترونات الفعال ( Keff )، _{فإن Keff يساوي} واحدًا في الحالة الحرجة، وأقل من واحد في الحالة دون الحرجة، وأكبر من واحد في الحالة فوق الحرجة.

تُعرف حالة التشغيل الحرجة بأنها الحالة التشغيلية الطبيعية للمفاعل النووي، حيث يحافظ الوقود النووي على استمرار التفاعل النووي المتسلسل . ويصل المفاعل إلى حالة التشغيل الحرجة (ويُقال إنه حرج) عندما يُطلق كل انشطار عددًا كافيًا من النيوترونات للحفاظ على سلسلة متواصلة من التفاعلات النووية. ^{[ 2 ]}

تُعرّف الوكالة الدولية للطاقة الذرية تاريخ الوصول إلى الحالة الحرجة الأولى بأنه التاريخ الذي يصبح فيه المفاعل في حالة حرجة لأول مرة. ^{[ 3 ]} وهذا يُعدّ علامة فارقة في بناء وتشغيل محطة الطاقة النووية .

يجب أن يُطلق الانشطار النووي، في المتوسط، أكثر من نيوترون حر واحد من مستوى الطاقة المطلوب لاستمرار التفاعل المتسلسل، ويجب أن يجد كل نيوترون نواة أخرى ويحفزها على الانشطار. معظم النيوترونات المنبعثة من الانشطار النووي تأتي مباشرةً من الانشطار، لكن جزءًا منها يأتي لاحقًا، عند تحلل نواتج الانشطار، وهو ما قد يستغرق في المتوسط ​​من أجزاء من الثانية إلى دقائق. يُعد هذا الأمر مفيدًا لتوليد الطاقة الذرية، لأنه لولا هذا التأخير، لكان الوصول إلى حالة التفاعل الحرجة كارثة فورية، كما هو الحال في القنبلة النووية حيث يحدث ما يزيد عن 80 جيلًا من التفاعل المتسلسل في أقل من جزء من الثانية، وهي سرعة فائقة لا يستطيع الإنسان، أو حتى الآلة، التفاعل معها. يُقرّ الفيزيائيون بنقطتين هامتين في الزيادة التدريجية لتدفق النيوترونات: النقطة الحرجة، حيث يصبح التفاعل المتسلسل مستدامًا ذاتيًا بفضل مساهمات كلا نوعي توليد النيوترونات، ^{[ 4 ]} والنقطة الحرجة الفورية ، حيث تكفي النيوترونات الفورية وحدها لاستدامة التفاعل دون الحاجة إلى نيوترونات التحلل. تعمل محطات الطاقة النووية بين هاتين النقطتين من التفاعل . تشمل الأجهزة التي عملت فوق النقطة الحرجة الفورية الأسلحة النووية، وتصاميم المفاعلات النبضية (مثل مفاعلات الأبحاث TRIGA والصاروخ النووي الحراري النبضي )، وبعض حوادث الطاقة النووية، مثل حادثة SL-1 الأمريكية عام 1961 وكارثة تشيرنوبيل السوفيتية عام 1986 .

• حادث حرج
• الكتلة الحرجة
• الأهمية الفورية