Nøgleforskel – kontrolleret vs ukontrolleret kædereaktion
Nøgleforskellen mellem kontrollerede og ukontrollerede kædereaktioner er, at kontrollerede kædereaktioner ikke fører til nogen eksplosive effekter, hvorimod ukontrollerede kædereaktioner fører til eksplosiv energifrigivelse.
Begreberne kontrollerede kædereaktioner og ukontrollerede kædereaktioner er diskuteret under nuklear kemi. En nuklear kædereaktion opstår, når en nuklear reaktion forårsager progression af nogle andre nukleare reaktioner efterfølgende. Disse kædereaktioner frigiver en meget stor mængde energi.
Hvad er kontrolleret kædereaktion?
En kontrolleret kædereaktion er en kæde af nukleare reaktioner, der finder sted efterfølgende under kontrollerede forhold. Lad os forstå dette koncept ved at bruge nukleare fissionsreaktioner som et eksempel. En fissionskædereaktion finder sted, når en neutron og en fissil isotop interagerer med hinanden. Denne interaktion forårsager frigivelse af nogle neutroner fra den fissile kerne. Disse frigivne neutroner kan interagere med andre fissile isotoper og forårsage initiering af efterfølgende fissionsreaktioner. Når disse reaktioner kontrolleres og reguleres korrekt, kaldes det en kontrolleret kædereaktion. Kontrollerede fissionsreaktioner kan udføres i nærværelse af moderatorer.
Atomkraftværker bruger kontrollerede kædereaktioner. Der styres kædereaktionerne ved at styre hastigheden af nukleare reaktioner. Kontrollerede kædereaktioner kan nemt omdannes til ukontrolleret form. Reaktionerne kan styres ved at regulere mængden af anvendt udgangsmateriale (den fissile isotop). For eksempel, hvis mængden af brugt uran er høj, så vil reaktionshastigheden også være høj, fordi sandsynligheden for, at en neutron interagerer med en fissil isotop, er stor. Så bliver reaktionen ukontrollerbar. Og også ved at regulere reaktionstiden kan en nuklear kædereaktion gøres til en kontrolleret reaktion. Når reaktionstiden reduceres, er sandsynligheden for, at en neutron interagerer med en fissil isotop lav. Så kan reaktionen nemt styres.
Hvad er ukontrolleret kædereaktion?
En ukontrolleret kædereaktion er en kæde af nukleare reaktioner, der finder sted efterfølgende, men ikke under kontrollerede forhold. Derfor kan en ukontrolleret kædereaktion blive meget eksplosiv. Det er fordi disse reaktioner kan frigive en meget stor mængde energi ad gangen.
Figur 01: En ukontrolleret kædereaktion
For eksempel kan den radioaktive isotop Uranium-235 gennemgå nuklear fission og frigive neutron langsomt. En isotop frigiver tre neutroner ad gangen. Disse tre neutroner kan reagere med tre andre Uranium-235 isotoper og frigive 9 neutroner (3 neutroner pr. hver isotop). Ligeledes vil kædereaktionen udvikle sig og frigive en meget stor mængde energi. Disse ukontrollerede nukleare kædereaktioner bruges i atombomber.
Hvad er forskellen mellem kontrolleret og ukontrolleret kædereaktion?
Kontrolleret vs ukontrolleret kædereaktion |
|
| En kontrolleret kædereaktion er en kæde af nukleare reaktioner, der finder sted efterfølgende under kontrollerede forhold. | En ukontrolleret kædereaktion er en kæde af nukleare reaktioner, der finder sted efterfølgende, men ikke under kontrollerede forhold. |
| Komponenter | |
| En kontrolleret kædereaktion udføres i nærværelse af moderatorer. | En ukontrolleret kædereaktion udføres i fravær af moderatorer. |
| Kontrolforanst altninger | |
| En nuklear kædereaktion omdannes til en kontrolleret kædereaktion ved at regulere mængden af tilstedeværende fissile isotoper, reducere reaktionstiden og bruge moderatorer. | En ukontrolleret kædereaktion har ingen kontrolforanst altninger. |
| Applications | |
| Kontrollerede kædereaktioner bruges i atomkraftværker til at generere elektricitet. | Ukontrollerede kædereaktioner bruges i atombomber. |
Opsummering – kontrolleret vs ukontrolleret kædereaktion
Nukleare kædereaktioner kan hovedsageligt findes vedrørende nukleare fissionsreaktioner. Nuklear fission er nedbrydningen af en ustabil atomkerne. Forskellen mellem kontrollerede og ukontrollerede kædereaktioner er, at kontrollerede kædereaktioner ikke fører til nogen eksplosive effekter, hvorimod ukontrollerede kædereaktioner fører til eksplosiv energifrigivelse.
