Kluczowa różnica – kontrolowana i niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Kluczowa różnica między kontrolowanymi i niekontrolowanymi reakcjami łańcuchowymi polega na tym, że kontrolowane reakcje łańcuchowe nie prowadzą do żadnych efektów wybuchowych, podczas gdy niekontrolowane reakcje łańcuchowe prowadzą do wybuchowego uwolnienia energii.
Pojęcia kontrolowane reakcje łańcuchowe i niekontrolowane reakcje łańcuchowe są omawiane w ramach chemii jądrowej. Reakcja łańcuchowa jądrowa występuje, gdy jedna reakcja jądrowa powoduje później postęp kilku innych reakcji jądrowych. Te reakcje łańcuchowe uwalniają bardzo dużą ilość energii.
Co to jest kontrolowana reakcja łańcuchowa?
Kontrolowana reakcja łańcuchowa to łańcuch reakcji jądrowych, które zachodzą następnie w kontrolowanych warunkach. Zrozummy tę koncepcję na przykładzie reakcji rozszczepienia jądra. Łańcuchowa reakcja rozszczepienia zachodzi, gdy neutron i izotop rozszczepialny oddziałują ze sobą. Ta interakcja powoduje uwolnienie niektórych neutronów z jądra rozszczepialnego. Te uwolnione neutrony mogą wchodzić w interakcje z innymi izotopami rozszczepialnymi i powodować inicjację kolejnych reakcji rozszczepienia. Kiedy te reakcje są odpowiednio kontrolowane i regulowane, nazywa się to kontrolowaną reakcją łańcuchową. Kontrolowane reakcje rozszczepienia mogą być przeprowadzane w obecności moderatorów.
Elektrownie jądrowe wykorzystują kontrolowane reakcje łańcuchowe. Tam reakcje łańcuchowe są kontrolowane poprzez kontrolowanie szybkości reakcji jądrowych. Kontrolowane reakcje łańcuchowe można łatwo przekształcić w niekontrolowaną formę. Reakcje można kontrolować, regulując ilość użytego materiału wyjściowego (izotop rozszczepialny). Na przykład, jeśli ilość użytego uranu jest duża, szybkość reakcji również będzie wysoka, ponieważ prawdopodobieństwo interakcji neutronu z rozszczepialnym izotopem jest wysokie. Wtedy reakcja staje się niekontrolowana. A także, regulując czas reakcji, reakcję łańcuchową jądrową można przekształcić w reakcję kontrolowaną. Gdy czas reakcji jest skrócony, prawdopodobieństwo interakcji neutronu z izotopem rozszczepialnym jest niskie. Wtedy reakcja może być łatwo kontrolowana.
Co to jest niekontrolowana reakcja łańcuchowa?
Niekontrolowana reakcja łańcuchowa to łańcuch reakcji jądrowych, które zachodzą później, ale nie w kontrolowanych warunkach. Dlatego niekontrolowana reakcja łańcuchowa może stać się wysoce wybuchowa. Dzieje się tak, ponieważ te reakcje mogą uwalniać bardzo dużą ilość energii na raz.
Rysunek 01: Niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Na przykład radioaktywny izotop Uran-235 może ulec rozszczepieniu jądrowemu i powoli uwalnia neutrony. Jeden izotop uwalnia jednocześnie trzy neutrony. Te trzy neutrony mogą reagować z trzema innymi izotopami uranu-235, uwalniając 9 neutronów (3 neutrony na każdy izotop). Podobnie reakcja łańcuchowa będzie postępować i uwolnić bardzo dużą ilość energii. Te niekontrolowane reakcje łańcuchów jądrowych są wykorzystywane w bombach jądrowych.
Jaka jest różnica między kontrolowaną a niekontrolowaną reakcją łańcuchową?
Kontrolowana i niekontrolowana reakcja łańcuchowa |
|
| Kontrolowana reakcja łańcuchowa to łańcuch reakcji jądrowych, które zachodzą następnie w kontrolowanych warunkach. | Niekontrolowana reakcja łańcuchowa to łańcuch reakcji jądrowych, które zachodzą później, ale nie w kontrolowanych warunkach. |
| Komponenty | |
| Kontrolowana reakcja łańcuchowa jest przeprowadzana w obecności moderatorów. | Niekontrolowana reakcja łańcuchowa jest przeprowadzana bez moderatorów. |
| Środki kontrolne | |
| Jądrowa reakcja łańcuchowa jest przekształcana w kontrolowaną reakcję łańcuchową poprzez regulację ilości obecnych izotopów rozszczepialnych, skrócenie czasu reakcji i użycie moderatorów. | Niekontrolowana reakcja łańcuchowa nie ma środków kontroli. |
| Aplikacje | |
| Kontrolowane reakcje łańcuchowe są wykorzystywane w elektrowniach jądrowych do wytwarzania energii elektrycznej. | Niekontrolowane reakcje łańcuchowe są wykorzystywane w bombach atomowych. |
Podsumowanie – kontrolowana i niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Jądrowe reakcje łańcuchowe można znaleźć głównie w odniesieniu do reakcji rozszczepienia jądra. rozszczepienie jądrowe to rozpad niestabilnego jądra atomowego. Różnica między kontrolowanymi i niekontrolowanymi reakcjami łańcuchowymi polega na tym, że kontrolowane reakcje łańcuchowe nie prowadzą do żadnych efektów wybuchowych, podczas gdy niekontrolowane reakcje łańcuchowe prowadzą do wybuchowego uwolnienia energii.
