תגובת שרשרת גרעינית – הבדלי גרסאות

משוואות אלה לא כוללות בתוכן 10MeV עבור חלקיקי [[נייטרינו|ניטרינואים]] שלא נעשה בהם שימוש וקשה לגלותם.

כש[[אטום]] כבד עובר [[ביקוע גרעיני]] הוא נשבר לשניים או יותר שברי ביקוע. שברי הביקוע מורכבים מאטומים קלי משקל יחסית לאטום הכבד. סכום המסות שלהם לא תואם במדויק לזה של האטום הכבד, גם כאשר מתחשבים ב[[נויטרוןנייטרון]] שגרם לביקוע. ההפרש (הפרש המסות) מורכב מנויטרוניםמנייטרונים שנפלטו ושחרור של אנרגיית קשר. הנויטרוניםהנייטרונים עוזבים את אתר הביקוע במהירות גבוהה, ועשויים להתנגש עם אטומים כבדים אחרים בתופעה המכונה בשם "לכידת ביקוע". דבר זה יכול להסתיים בביקוע גרעיני, ובכל ליצור את הבסיס לתגובת שרשרת.

זמן ההיווצרות הממוצע הוא הזמן הממוצע שעובר מפליטת נויטרוןנייטרון עד ללכידת ביקוע. הנויטרוניםהנייטרונים עוברים מרחקים קצרים בלבד, עד לטווח של 10cm (הקוטר של מסה קריטית); המהירות הממוצעת של נויטרוןנייטרון היא באזור של 10,000km/s, כך שמסגרת הזמן היא בטווח של 10ns. יחידה זו מכונה לעיתים שייק (Shake = עשר ננו שניות).

נניח שביקוע הנגרם על ידי נויטרוןנייטרון הפוגע בגרעין מפיק 3 נויטרוניםנייטרונים (כלומר, 2 נויטרוניםנייטרונים נוספים). בנוסף, נניח כי K > 1. ההסתברות שנויטרוןשנייטרון יגרום ביקוע היא K / 3. ההסתברות שנויטרוןשנייטרון חופשי לא יגרום תגובת שרשרת היא (1 - ''k'' / 3) (אין ביקוע כלל) בנוסף להסתברות של לפחות ביקוע אחד, כאשר אף לא אחד משלושת הנויטרוניםהנייטרונים שהופקו גורם תגובת שרשרת. לאחרון יש הסתברות של K / 3 פעמים בחזקה השלישית של ההסתברות הראשונה שהוזכרה שנויטרוןשנייטרון חופשי לא גורם לתגובת שרשרת. ניתן לפתור משוואה זו בקלות, וקבלת ההסתברות של תגובת שרשרת הנעה בטווח

פיצוץ של נשק גרעיני מערב הבאת חומר בקיע אל המצב הסופר-קריטי האופטימאלי במהירות רבה. במהלך חלק מהתהליך הזה אסופת האטומים היא סופר-קריטית, אולם עדיין לא במצב אופטימאלי לתגובת שרשרת. נויטרוניםנייטרונים חופשיים, לרוב מביקוע ספונטאני, יכולים לגרום קדם פיצוץ. כדי להקטין את ההסתברות לכך, משך השלב הזה מוקטן למינימום ונעשה שימוש בחומרים בקיעים וחומרים אחרים שבהם אין יותר מדי ביקועים ספונטאניים. למעשה, השילוב צריך להיות כזה שאין זה סביר שיש ולו ביקוע ספונטאני אחד במהלך תקופת ההתאספות (דחיסת החומר הבקיע).

לאו סזילארד ניסה לגרום לתגובת שרשרת באמצעות שימוש ב[[בריליום]] ו[[אינדיום]] בשנת [[1936]] אולם לא הצליח. בשנת [[1939]], לאו סזילארד ו[[אנריקו פרמי]] גילו שכפול נויטרוניםנייטרונים ב[[אורניום]], והוכיחו שתגובת השרשרת אפשרית מבחינה מעשית.