Nyckelskillnad – Subkritisk vs kritisk vs superkritisk massa
Subkritisk, kritisk och superkritisk massa hänvisar till mängden massa av ett klyvbart material som används i kärnkedjereaktioner. Den viktigaste skillnaden mellan subkritisk, kritisk och superkritisk massa är att subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte är tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion, medan kritisk massa är massan av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnkedjereaktion, och superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion.
En kärnkedjereaktion är en serie klyvningsreaktioner. En kärnklyvningsreaktion är processen att frigöra en neutron från en instabil atomkärna. När denna frigjorda neutron interagerar med en annan instabil isotop, genomgår den nya isotopen också kärnklyvning och frigör en annan neutron. På samma sätt sker en kedja av reaktioner.
Vad är subkritisk massa?
Subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte är tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. För att initiera en klyvningskedjereaktion bör det finnas en minsta nödvändig mängd massa av den klyvbara isotopen (känd som den kritiska massan). Den subkritiska massan är alltid en mindre mängd än den för den kritiska massan; därför kan den subkritiska massan av ett klyvbart material inte upprätthålla en klyvningskedjereaktion.
Antalet neutroner som finns i en subkritisk massa av klyvbart material kommer exponentiellt att minska med tiden eftersom det inte finns tillräckligt med isotoper som kan frigöra fler neutroner genom att interagera med de befintliga neutronerna.
Vad är kritisk massa?
Kritisk massa är den minsta mängd massa av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. Mängden kritisk massa beror på det klyvbara materialets kärnegenskaper, densitet, form och anrikning av klyvbart material.
Figur 1: Massan av isotoper bestämmer antalet klyvningar.
Isotopens renhet är också viktig för att bestämma mängden kritisk massa. Till exempel, om renheten är hög är den kritiska massan låg. De yttre faktorerna som påverkar värdet av kritisk massa är temperaturen och det klyvbara materialets omgivning.
Vad är superkritisk massa?
Superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. När det finns superkritisk massa i ett system som har fissionskedjereaktioner kommer klyvningshastigheten att öka med tiden. Detta beror på att sannolikheten för att en neutron interagerar med isotop är mycket hög, det finns många isotoper närvarande i det systemet. Men efter en tid erhåller systemet ett jämviktstillstånd där mängden massa har sänkts till den kritiska massan.
Vad är skillnaden mellan subkritisk kritisk och superkritisk massa?
Subkritisk vs kritisk vs superkritisk massa |
|
| Subkritisk massa | Subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte räcker till för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. |
| Kritisk massa | Kritisk massa är den minsta mängd massa av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. |
| Supercritical Mass | Superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion. |
| Mängd av massa | |
| Subkritisk massa | Subkritisk massa är mindre än kritisk massa. |
| Kritisk massa | Kritisk massa är den minsta mängd massa som krävs för att en klyvningskedjereaktion ska initieras. |
| Supercritical Mass | Superkritisk massa är ett högre belopp än kritisk massa. |
| Reaktionsfrekvens | |
| Subkritisk massa | Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av subkritisk massa. |
| Kritisk massa | Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av kritisk massa. |
| Supercritical Mass | Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av superkritisk massa. |
Sammanfattning – Subkritisk kritisk vs superkritisk massa
En kärnklyvningsreaktion kan initiera flera efterföljande klyvningar som leder till skapandet av klyvningskedjereaktioner. Baserat på mängden massa som krävs för progressionen och för att upprätthålla en kedjereaktion, finns det tre typer av massor som kallas subkritisk massa, kritisk massa och superkritisk massa. Den viktigaste skillnaden mellan subkritisk kritisk och superkritisk massa är att subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte räcker för att upprätthålla en kärnkedjereaktion medan kritisk massa är massan av ett klyvbart material som krävs för en ihållande kärnkedjereaktion och superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräckligt för att upprätthålla en kärnkedjereaktion.
