Ključna razlika – nadzorovana proti nenadzorovani verižni reakciji
Ključna razlika med nadzorovanimi in nenadzorovanimi verižnimi reakcijami je v tem, da nadzorovane verižne reakcije ne povzročijo eksplozivnih učinkov, medtem ko nenadzorovane verižne reakcije povzročijo eksplozivno sproščanje energije.
Izraza nadzorovane verižne reakcije in nenadzorovane verižne reakcije sta obravnavana v jedrski kemiji. Jedrska verižna reakcija se zgodi, ko ena jedrska reakcija povzroči napredovanje nekaterih drugih jedrskih reakcij, ki sledijo. Te verižne reakcije sproščajo zelo veliko energije.
Kaj je nadzorovana verižna reakcija?
Nadzorovana verižna reakcija je veriga jedrskih reakcij, ki potekajo naknadno pod nadzorovanimi pogoji. Razumejmo ta koncept na primeru reakcij jedrske fisije. Fisijska verižna reakcija poteka, ko nevtron in cepljivi izotop medsebojno delujeta. Ta interakcija povzroči sprostitev nekaterih nevtronov iz cepljivega jedra. Ti sproščeni nevtroni lahko medsebojno delujejo z drugimi cepljivimi izotopi in povzročijo začetek kasnejših cepitvenih reakcij. Ko so te reakcije pravilno nadzorovane in regulirane, se imenuje nadzorovana verižna reakcija. Reakcije nadzorovane cepitve se lahko izvajajo v prisotnosti moderatorjev.
Jedrske elektrarne uporabljajo nadzorovane verižne reakcije. Tam se verižne reakcije nadzorujejo z nadzorom hitrosti jedrskih reakcij. Nadzorovane verižne reakcije se zlahka spremenijo v nenadzorovano obliko. Reakcije je mogoče nadzorovati z uravnavanjem količine uporabljenega vhodnega materiala (cepljivega izotopa). Na primer, če je količina uporabljenega urana visoka, bo tudi hitrost reakcije visoka, ker je potem verjetnost interakcije nevtrona s cepljivim izotopom velika. Takrat reakcija postane neobvladljiva. Poleg tega lahko z uravnavanjem časa reakcije jedrsko verižno reakcijo spremenimo v nadzorovano reakcijo. Ko se reakcijski čas zmanjša, je verjetnost interakcije nevtrona s cepljivim izotopom majhna. Potem je reakcijo mogoče enostavno nadzorovati.
Kaj je nenadzorovana verižna reakcija?
Nenadzorovana verižna reakcija je veriga jedrskih reakcij, ki se odvijajo naknadno, vendar ne pod nadzorovanimi pogoji. Zato lahko nenadzorovana verižna reakcija postane zelo eksplozivna. To je zato, ker lahko te reakcije naenkrat sprostijo zelo veliko energije.
Slika 01: Nenadzorovana verižna reakcija
Na primer, radioaktivni izotop uran-235 je lahko podvržen jedrski cepitvi in počasi sprošča nevtrone. En izotop sprosti tri nevtrone naenkrat. Ti trije nevtroni lahko reagirajo s tremi drugimi izotopi urana-235 in sprostijo 9 nevtronov (3 nevtrone na vsak izotop). Podobno bo verižna reakcija napredovala in sprostila zelo veliko energije. Te nenadzorovane jedrske verižne reakcije se uporabljajo v jedrskih bombah.
Kakšna je razlika med nadzorovano in nenadzorovano verižno reakcijo?
Nadzorovana proti nenadzorovani verižni reakciji |
|
| Nadzorovana verižna reakcija je veriga jedrskih reakcij, ki potekajo pozneje pod nadzorovanimi pogoji. | Nenadzorovana verižna reakcija je veriga jedrskih reakcij, ki potekajo pozneje, vendar ne pod nadzorovanimi pogoji. |
| Komponente | |
| Izvaja se nadzorovana verižna reakcija ob prisotnosti moderatorjev. | Izvaja se nenadzorovana verižna reakcija brez moderatorjev. |
| Nadzorni ukrepi | |
| Jedrska verižna reakcija se pretvori v nadzorovano verižno reakcijo z uravnavanjem količine prisotnih cepljivih izotopov, skrajšanjem časa reakcije in uporabo moderatorjev. | Nenadzorovana verižna reakcija nima nadzornih ukrepov. |
| Aplikacije | |
| Nadzorovane verižne reakcije se uporabljajo v jedrskih elektrarnah za proizvodnjo električne energije. | Nenadzorovane verižne reakcije se uporabljajo v jedrskih bombah. |
Povzetek – Nadzorovana proti nenadzorovani verižni reakciji
Jedrske verižne reakcije najdemo predvsem pri reakcijah jedrske cepitve. jedrska cepitev je razpad nestabilnega atomskega jedra. Razlika med nadzorovanimi in nenadzorovanimi verižnimi reakcijami je v tem, da nadzorovane verižne reakcije ne povzročijo eksplozivnih učinkov, medtem ko nenadzorovane verižne reakcije povzročijo eksplozivno sproščanje energije.
