Nøgleforskel – Subkritisk vs kritisk vs superkritisk masse
Subkritisk, kritisk og superkritisk masse henviser til mængden af masse af et fissilt materiale, der bruges i nukleare kædereaktioner. Den vigtigste forskel mellem subkritisk, kritisk og superkritisk masse er, at subkritisk masse er massen af et fissilt materiale, der ikke er nok til at opretholde en nuklear kædereaktion, mens kritisk masse er massen af et fissilt materiale, der kræves for at opretholde en nuklear kædereaktion, og superkritisk masse af et fissilt materiale er den masse, der er mere end nok til at opretholde en nuklear kædereaktion.
En nuklear kædereaktion er en række fissionsreaktioner. En nuklear fissionsreaktion er processen med at frigive en neutron fra en ustabil atomkerne. Når denne frigivne neutron interagerer med en anden ustabil isotop, gennemgår den nye isotop også nuklear fission og frigiver en anden neutron. På samme måde finder en kæde af reaktioner sted.
Hvad er underkritisk masse?
Subkritisk masse er massen af et fissilt materiale, der ikke er nok til at opretholde en nuklear kædereaktion. For at starte en fissionskædereaktion bør der være en minimumskrævet mængde masse af den fissile isotop (kendt som den kritiske masse). Den subkritiske masse er altid en mindre mængde end den kritiske masses; derfor kan den subkritiske masse af et fissilt materiale ikke opretholde en fissionskædereaktion.
Antallet af neutroner til stede i en subkritisk masse af fissilt materiale vil eksponentielt falde med tiden, fordi der ikke er tilstrækkelige isotoper, der er i stand til at frigive flere neutroner ved at interagere med de eksisterende neutroner.
Hvad er kritisk masse?
Kritisk masse er den mindste mængde masse af et fissilt materiale, der kræves for at opretholde en nuklear kædereaktion. Mængden af kritisk masse afhænger af det fissile materiales nukleare egenskaber, tæthed, form og berigelse af fissilt materiale.
Figur 1: Massen af isotoper bestemmer antallet af sp altninger.
Isotopens renhed er også vigtig ved bestemmelse af mængden af kritisk masse. For eksempel, hvis renheden er høj, er den kritiske masse lav. De eksterne faktorer, der påvirker værdien af kritisk masse, er temperaturen og omgivelserne af det fissile materiale.
Hvad er superkritisk masse?
Superkritisk masse af et fissilt materiale er den masse, der er mere end nok til at opretholde en nuklear kædereaktion. Når der er superkritisk masse i et system med fissionskædereaktioner, vil fissionshastigheden stige med tiden. Dette skyldes, at sandsynligheden for, at en neutron interagerer med isotop er meget høj, der er mange isotoper til stede i det system. Men efter nogen tid opnår systemet en ligevægtstilstand, hvor mængden af masse er blevet sænket til den kritiske masse.
Hvad er forskellen mellem subkritisk kritisk og superkritisk masse?
Subkritisk vs kritisk vs superkritisk masse |
|
| Underkritisk masse | Subkritisk masse er massen af et fissilt materiale, der ikke er nok til at opretholde en nuklear kædereaktion. |
| Kritisk masse | Kritisk masse er den mindste mængde masse af et fissilt materiale, der kræves for at opretholde en nuklear kædereaktion. |
| Superkritisk Masse | Superkritisk masse af et fissilt materiale er den masse, der er mere end nok til at opretholde en nuklear kædereaktion. |
| Mængde af masse | |
| Underkritisk masse | Subkritisk masse er en mindre mængde end kritisk masse. |
| Kritisk masse | Kritisk masse er den mindste mængde masse, der kræves for, at en fissionskædereaktion kan initieres. |
| Superkritisk Masse | Superkritisk masse er et højere beløb end kritisk masse. |
| Reaktionsrate | |
| Underkritisk masse | Reaktionshastigheden falder med tiden i nærværelse af subkritisk masse. |
| Kritisk masse | Reaktionshastigheden falder med tiden i nærvær af kritisk masse. |
| Superkritisk Masse | Reaktionshastigheden falder med tiden i nærværelse af superkritisk masse. |
Opsummering – Subkritisk kritisk vs superkritisk masse
En nuklear fissionsreaktion kan initiere flere efterfølgende fissioner, der fører til skabelsen af fissionskædereaktioner. Baseret på mængden af masse, der kræves for progressionen og for at opretholde en kædereaktion, er der tre typer masser, der er navngivet som subkritisk masse, kritisk masse og superkritisk masse. Den vigtigste forskel mellem subkritisk kritisk og superkritisk masse er, at subkritisk masse er massen af et fissilt materiale, der ikke er nok til at opretholde en nuklear kædereaktion, mens kritisk masse er massen af et fissilt materiale, der kræves til en vedvarende nuklear kædereaktion og superkritisk masse af et fissilt materiale er den masse, der er mere end nok til at opretholde en nuklear kædereaktion.
