Nøkkelforskjell – kontrollert vs ukontrollert kjedereaksjon
Nøkkelforskjellen mellom kontrollerte og ukontrollerte kjedereaksjoner er at kontrollerte kjedereaksjoner ikke fører til noen eksplosive effekter, mens ukontrollerte kjedereaksjoner fører til eksplosiv energifrigjøring.
Begrepene kontrollerte kjedereaksjoner og ukontrollerte kjedereaksjoner er omt alt under kjernekjemi. En kjernefysisk kjedereaksjon oppstår når en kjernefysisk reaksjon forårsaker progresjon av noen andre kjernefysiske reaksjoner senere. Disse kjedereaksjonene frigjør veldig mye energi.
Hva er kontrollert kjedereaksjon?
En kontrollert kjedereaksjon er en kjede av kjernefysiske reaksjoner som finner sted etterpå under kontrollerte forhold. La oss forstå dette konseptet ved å bruke kjernefysiske reaksjoner som et eksempel. En fisjonskjedereaksjon finner sted når et nøytron og en sp altbar isotop samhandler med hverandre. Denne interaksjonen forårsaker frigjøring av noen nøytroner fra den fissile kjernen. Disse frigjorte nøytronene kan samhandle med andre fissile isotoper og forårsake initiering av påfølgende fisjonsreaksjoner. Når disse reaksjonene er kontrollert og regulert riktig, kalles det en kontrollert kjedereaksjon. Kontrollerte fisjonsreaksjoner kan utføres i nærvær av moderatorer.
Kjernekraftverk bruker kontrollerte kjedereaksjoner. Der styres kjedereaksjonene ved å kontrollere hastigheten på kjernefysiske reaksjoner. Kontrollerte kjedereaksjoner kan lett omdannes til ukontrollert form. Reaksjonene kan kontrolleres ved å regulere mengden utgangsmateriale som brukes (den sp altbare isotopen). For eksempel, hvis mengden uran som brukes er høy, vil reaksjonshastigheten også være høy fordi sannsynligheten for at et nøytron interagerer med en sp altbar isotop er høy. Da blir reaksjonen ukontrollerbar. Og også, ved å regulere tidspunktet for reaksjonen, kan en kjernefysisk kjedereaksjon gjøres til en kontrollert reaksjon. Når reaksjonstiden reduseres, er sannsynligheten for at et nøytron interagerer med en sp altbar isotop lav. Da kan reaksjonen enkelt kontrolleres.
Hva er ukontrollert kjedereaksjon?
En ukontrollert kjedereaksjon er en kjede av kjernefysiske reaksjoner som finner sted i etterkant, men ikke under kontrollerte forhold. Derfor kan en ukontrollert kjedereaksjon bli svært eksplosiv. Det er fordi disse reaksjonene kan frigjøre en veldig høy mengde energi om gangen.
Figur 01: En ukontrollert kjedereaksjon
For eksempel kan den radioaktive isotopen Uranium-235 gjennomgå kjernefysisk fisjon og frigjøre nøytron sakte. En isotop frigjør tre nøytroner om gangen. Disse tre nøytronene kan reagere med tre andre Uranium-235 isotoper og frigjøre 9 nøytroner (3 nøytroner per hver isotop). Likeledes vil kjedereaksjonen utvikle seg og frigjøre en svært høy mengde energi. Disse ukontrollerte kjernefysiske kjedereaksjonene brukes i atombomber.
Hva er forskjellen mellom kontrollert og ukontrollert kjedereaksjon?
Kontrollert vs ukontrollert kjedereaksjon |
|
| En kontrollert kjedereaksjon er en kjede av kjernefysiske reaksjoner som finner sted etterpå under kontrollerte forhold. | En ukontrollert kjedereaksjon er en kjede av kjernefysiske reaksjoner som finner sted i etterkant, men ikke under kontrollerte forhold. |
| Komponenter | |
| En kontrollert kjedereaksjon utføres i nærvær av moderatorer. | En ukontrollert kjedereaksjon utføres i fravær av moderatorer. |
| Kontrolltiltak | |
| En kjernefysisk kjedereaksjon omdannes til en kontrollert kjedereaksjon ved å regulere mengden av sp altbare isotoper som er tilstede, redusere reaksjonstiden og bruke moderatorer. | En ukontrollert kjedereaksjon har ingen kontrolltiltak. |
| Applications | |
| Kontrollerte kjedereaksjoner brukes i kjernekraftverk for å generere elektrisitet. | Ukontrollerte kjedereaksjoner brukes i atombomber. |
Sammendrag – kontrollert vs ukontrollert kjedereaksjon
Kernefysiske kjedereaksjoner kan hovedsakelig finnes angående kjernefysiske fisjonsreaksjoner. kjernefysisk fisjon er nedbrytningen av en ustabil atomkjerne. Forskjellen mellom kontrollerte og ukontrollerte kjedereaksjoner er at kontrollerte kjedereaksjoner ikke fører til noen eksplosive effekter, mens ukontrollerte kjedereaksjoner fører til eksplosiv energifrigjøring.
