nyckelskillnad – kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion
Den viktigaste skillnaden mellan kontrollerade och okontrollerade kedjereaktioner är att kontrollerade kedjereaktioner inte leder till några explosiva effekter medan okontrollerade kedjereaktioner leder till explosiv energiutsläpp.
Termen kontrollerade kedjereaktioner och okontrollerade kedjereaktioner diskuteras under kärnkemi. En kärnkedjereaktion uppstår när en kärnreaktion orsakar utvecklingen av några andra kärnreaktioner efteråt. Dessa kedjereaktioner frigör en mycket stor mängd energi.
Vad är kontrollerad kedjereaktion?
En kontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som sedan äger rum under kontrollerade förhållanden. Låt oss förstå detta koncept med hjälp av kärnklyvningsreaktioner som exempel. En klyvningskedjereaktion äger rum när en neutron och en klyvbar isotop interagerar med varandra. Denna interaktion orsakar frisättning av vissa neutroner från den klyvbara kärnan. Dessa frigjorda neutroner kan interagera med andra klyvbara isotoper och orsaka initiering av efterföljande fissionsreaktioner. När dessa reaktioner kontrolleras och regleras på rätt sätt kallas det en kontrollerad kedjereaktion. Kontrollerade fissionsreaktioner kan utföras i närvaro av moderatorer.
Kärnkraftverk använder kontrollerade kedjereaktioner. Där styrs kedjereaktionerna genom att styra hastigheten på kärnreaktionerna. Kontrollerade kedjereaktioner kan lätt omvandlas till okontrollerad form. Reaktionerna kan kontrolleras genom att reglera mängden utgångsmaterial som används (den klyvbara isotopen). Till exempel, om mängden uran som används är hög, så kommer reaktionshastigheten också att vara hög eftersom sannolikheten för att en neutron interagerar med en klyvbar isotop är hög. Då blir reaktionen okontrollerbar. Och också, genom att reglera reaktionstiden, kan en kärnkedjereaktion göras till en kontrollerad reaktion. När reaktionstiden reduceras är sannolikheten för att en neutron interagerar med en klyvbar isotop låg. Då kan reaktionen enkelt kontrolleras.
Vad är okontrollerad kedjereaktion?
En okontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som äger rum efteråt, men inte under kontrollerade förhållanden. Därför kan en okontrollerad kedjereaktion bli mycket explosiv. Det beror på att dessa reaktioner kan frigöra en mycket stor mängd energi åt gången.
Figur 01: En okontrollerad kedjereaktion
Till exempel kan den radioaktiva isotopen Uranium-235 genomgå kärnklyvning och släpper ut neutroner långsamt. En isotop släpper ut tre neutroner åt gången. Dessa tre neutroner kan reagera med tre andra Uranium-235-isotoper och frigör 9 neutroner (3 neutroner per isotop). På samma sätt kommer kedjereaktionen att fortskrida och frigöra en mycket stor mängd energi. Dessa okontrollerade kärnkedjereaktioner används i kärnvapenbomber.
Vad är skillnaden mellan kontrollerad och okontrollerad kedjereaktion?
Kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion |
|
| En kontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som sedan äger rum under kontrollerade förhållanden. | En okontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som äger rum efteråt, men inte under kontrollerade förhållanden. |
| Komponenter | |
| En kontrollerad kedjereaktion utförs i närvaro av moderatorer. | En okontrollerad kedjereaktion utförs i frånvaro av moderatorer. |
| Kontrollåtgärder | |
| En kärnkedjereaktion omvandlas till en kontrollerad kedjereaktion genom att reglera mängden klyvbara isotoper som finns närvarande, reducera reaktionstiden och använda moderatorer. | En okontrollerad kedjereaktion har inga kontrollåtgärder. |
| Applications | |
| Kontrollerade kedjereaktioner används i kärnkraftverk för att generera elektricitet. | Okontrollerade kedjereaktioner används i kärnvapenbomber. |
Sammanfattning – kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion
Kärnkedjereaktioner kan främst hittas när det gäller kärnklyvningsreaktioner. kärnklyvning är nedbrytningen av en instabil atomkärna. Skillnaden mellan kontrollerade och okontrollerade kedjereaktioner är att kontrollerade kedjereaktioner inte leder till några explosiva effekter medan okontrollerade kedjereaktioner leder till explosiv energifrisättning.
