Ključna razlika – subkritična proti kritični proti superkritični masi
Podkritična, kritična in nadkritična masa se nanašajo na količino mase cepljivega materiala, uporabljenega v verižnih jedrskih reakcijah. Ključna razlika med podkritično, kritično in nadkritično maso je, da je podkritična masa masa cepljivega materiala, ki ni dovolj za vzdrževanje jedrske verižne reakcije, medtem ko je kritična masa masa cepljivega materiala, ki je potrebna za vzdrževanje jedrske verižne reakcije, in superkritična masa cepljivega materiala je masa, ki je več kot dovolj za vzdrževanje verižne jedrske reakcije.
Jedrska verižna reakcija je niz cepitvenih reakcij. Reakcija jedrske cepitve je proces sproščanja nevtrona iz nestabilnega atomskega jedra. Ko ta sproščeni nevtron interagira z drugim nestabilnim izotopom, je tudi novi izotop podvržen jedrski cepitvi, pri čemer se sprosti še en nevtron. Podobno poteka veriga reakcij.
Kaj je podkritična masa?
Podkritična masa je masa cepljivega materiala, ki ne zadošča za vzdrževanje verižne jedrske reakcije. Za sprožitev verižne fisijske reakcije mora obstajati minimalna zahtevana količina mase cepljivega izotopa (znana kot kritična masa). Podkritična masa je vedno manjša od količine kritične mase; zato subkritična masa cepljivega materiala ne more prenesti verižne fisijske reakcije.
Število nevtronov, prisotnih v subkritični masi cepljivega materiala, se bo s časom eksponentno zmanjšalo, ker ni dovolj izotopov, ki bi lahko sprostili več nevtronov z interakcijo z obstoječimi nevtroni.
Kaj je kritična masa?
Kritična masa je najmanjša količina mase cepljivega materiala, ki je potrebna za vzdrževanje jedrske verižne reakcije. Količina kritične mase je odvisna od jedrskih lastnosti cepljivega materiala, gostote, oblike in obogatitve cepljivega materiala.
Slika 1: Masa izotopov določa število cepitev.
Čistost izotopa je prav tako pomembna pri določanju količine kritične mase. Na primer, če je čistost visoka, je kritična masa nizka. Zunanji dejavniki, ki vplivajo na vrednost kritične mase, so temperatura in okolica cepljivega materiala.
Kaj je superkritična masa?
Superkritična masa cepljivega materiala je masa, ki je več kot dovolj za vzdrževanje jedrske verižne reakcije. Ko je v sistemu superkritična masa, ki ima verižne cepitvene reakcije, se bo hitrost cepitve s časom povečala. To je zato, ker je verjetnost interakcije nevtrona z izotopom zelo velika, saj je v tem sistemu prisotnih veliko izotopov. Vendar po določenem času sistem doseže ravnovesno stanje, pri katerem se količina mase zniža na kritično maso.
Kakšna je razlika med subkritično kritično in nadkritično maso?
Podkritična proti kritični proti superkritični masi |
|
| Podkritična masa | Podkritična masa je masa cepljivega materiala, ki ne zadostuje za vzdrževanje verižne jedrske reakcije. |
| kritična masa | Kritična masa je najmanjša količina mase cepljivega materiala, ki je potrebna za vzdrževanje verižne jedrske reakcije. |
| Superkritična masa | Superkritična masa cepljivega materiala je masa, ki je več kot dovolj za vzdrževanje verižne jedrske reakcije. |
| Količina mase | |
| Podkritična masa | Podkritična masa je manjša količina od kritične mase. |
| kritična masa | Kritična masa je najmanjša količina mase, ki je potrebna za sprožitev verižne fisijske reakcije. |
| Superkritična masa | Superkritična masa je večja količina od kritične mase. |
| Stopnja odziva | |
| Podkritična masa | Hitrost reakcije se s časom zmanjšuje v prisotnosti subkritične mase. |
| kritična masa | Hitrost reakcije se s časom zmanjšuje v prisotnosti kritične mase. |
| Superkritična masa | Hitrost reakcije se s časom zmanjšuje v prisotnosti superkritične mase. |
Povzetek – Subkritična kritična proti superkritični masi
Reakcija jedrske cepitve lahko sproži več zaporednih cepitev, kar povzroči nastanek verižnih cepitvenih reakcij. Glede na količino mase, ki je potrebna za napredovanje in vzdrževanje verižne reakcije, obstajajo tri vrste mas, imenovane subkritična masa, kritična masa in superkritična masa. The ključna razlika med podkritično kritično in nadkritično maso je, da je subkritična masa masa cepljivega materiala, ki ni dovolj za vzdrževanje jedrske verižne reakcije, medtem ko je kritična masa masa cepljivega materiala, ki je potrebna za trajno jedrsko verižno reakcijo in superkritično maso cepljivega materiala je masa, ki je več kot dovolj za vzdrževanje verižne jedrske reakcije.
