Kluczowa różnica - kontrolowana a niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Kluczowa różnica między kontrolowanymi i niekontrolowanymi reakcjami łańcuchowymi polega na tym, że kontrolowane reakcje łańcuchowe nie prowadzą do żadnych skutków wybuchowych, podczas gdy niekontrolowane reakcje łańcuchowe prowadzą do wybuchowego uwolnienia energii.
Terminy kontrolowane reakcje łańcuchowe i niekontrolowane reakcje łańcuchowe są omówione w chemii jądrowej. Jądrowa reakcja łańcuchowa zachodzi, gdy jedna reakcja jądrowa powoduje później postęp niektórych innych reakcji jądrowych. Te reakcje łańcuchowe uwalniają bardzo dużą ilość energii.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest kontrolowana reakcja łańcuchowa
3. Co to jest niekontrolowana reakcja łańcuchowa
4. Porównanie obok siebie - kontrolowana i niekontrolowana reakcja łańcuchowa w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie
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 jądrowego. Reakcja łańcuchowa rozszczepienia zachodzi, gdy neutron i rozszczepialny izotop 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 można prowadzić w obecności moderatorów.
Elektrownie jądrowe wykorzystują kontrolowane reakcje łańcuchowe. Tam reakcje łańcuchowe są kontrolowane przez kontrolowanie szybkości reakcji jądrowych. Kontrolowane reakcje łańcuchowe można łatwo przekształcić w niekontrolowaną formę. Reakcje można kontrolować regulując ilość stosowanego materiału wyjściowego (izotopu rozszczepialnego). Na przykład, jeśli ilość użytego uranu jest duża, to szybkość reakcji również będzie wysoka, ponieważ wtedy prawdopodobieństwo interakcji neutronu z rozszczepialnym izotopem jest wysokie. Wtedy reakcja staje się niekontrolowana. Ponadto, regulując czas reakcji, reakcję łańcuchową można przekształcić w reakcję kontrolowaną. Gdy czas reakcji jest skrócony, prawdopodobieństwo interakcji neutronu z rozszczepialnym izotopem jest niskie. Wtedy reakcję można łatwo kontrolować.
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 silnie wybuchowa. Dzieje się tak, ponieważ te reakcje mogą w danej chwili uwolnić bardzo dużą ilość energii.
Rysunek 01: Niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Na przykład radioaktywny izotop Uran-235 może ulec rozszczepieniu jądrowemu, uwalniając powoli neutron. 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 uwalnia bardzo dużą ilość energii. Te niekontrolowane reakcje łańcuchowe są wykorzystywane w bombach atomowych.
Jaka jest różnica między kontrolowaną a niekontrolowaną reakcją łańcuchową?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
Kontrolowana a 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. |
| składniki | |
| W obecności moderatorów prowadzona jest kontrolowana reakcja łańcuchowa. | Niekontrolowana reakcja łańcuchowa jest przeprowadzana przy braku moderatorów. |
| Środki kontrolne | |
| Jądrowa reakcja łańcuchowa przekształca się w kontrolowaną reakcję łańcuchową poprzez regulację ilości obecnych izotopów rozszczepialnych, skrócenie czasu reakcji i użycie moderatorów. | Niekontrolowana reakcja łańcuchowa nie ma środków kontrolnych. |
| Aplikacje | |
| Kontrolowane reakcje łańcuchowe są wykorzystywane w elektrowniach jądrowych do wytwarzania energii elektrycznej. | W bombach jądrowych stosuje się niekontrolowane reakcje łańcuchowe. |
Podsumowanie - kontrolowana a niekontrolowana reakcja łańcuchowa
Łańcuchowe reakcje jądrowe można znaleźć głównie w przypadku reakcji rozszczepienia jądrowego. 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 skutków wybuchowych, podczas gdy niekontrolowane reakcje łańcuchowe prowadzą do wybuchowego uwolnienia energii.
