Keskeinen ero - hallittu ja hallitsematon ketjureaktio
Keskeinen ero hallittujen ja hallitsemattomien ketjureaktioiden välillä on, että kontrolloidut ketjureaktiot eivät aiheuta räjähtäviä vaikutuksia, kun taas hallitsemattomat ketjureaktiot johtavat räjähtävään energian vapautumiseen.
Termejä kontrolloidut ketjureaktiot ja hallitsemattomat ketjureaktiot käsitellään ydinkemiassa. Ydinketjureaktio tapahtuu, kun yksi ydinreaktio aiheuttaa joidenkin muiden ydinreaktioiden etenemisen myöhemmin. Nämä ketjureaktiot vapauttavat erittäin suuren määrän energiaa.
SISÄLLYS
1. Yleiskatsaus ja keskeinen ero
2. Mikä on hallittu ketjureaktio
3. Mikä on hallitsematon ketjureaktio
4. Rinnakkainen vertailu - hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio taulukkomuodossa
5. Yhteenveto
Mikä on kontrolloitu ketjureaktio?
Kontrolloitu ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin kontrolloiduissa olosuhteissa. Ymmärretään tämä käsite käyttämällä ydinfissioreaktioita esimerkkinä. Fissioketjureaktio tapahtuu, kun neutroni ja fissioituva isotooppi ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tämä vuorovaikutus aiheuttaa joidenkin neutronien vapautumisen fissioituvasta ytimestä. Nämä vapautuneet neutronit voivat olla vuorovaikutuksessa muiden halkeamiskykyisten isotooppien kanssa ja aiheuttaa seuraavien fissioreaktioiden alkamisen. Kun näitä reaktioita hallitaan ja säädetään oikein, sitä kutsutaan kontrolloiduksi ketjureaktioksi. Hallitut fissioreaktiot voidaan suorittaa moderaattoreiden läsnä ollessa.
Ydinvoimalaitokset käyttävät kontrolloituja ketjureaktioita. Ketjureaktioita kontrolloidaan siellä kontrolloimalla ydinreaktioiden nopeutta. Kontrolloidut ketjureaktiot voidaan helposti muuntaa kontrolloimattomaan muotoon. Reaktioita voidaan hallita säätämällä käytetyn lähtöaineen määrää (fissioituva isotooppi). Esimerkiksi jos käytetyn uraanin määrä on suuri, reaktionopeus on myös suuri, koska silloin todennäköisyys neutronille vuorovaikutuksessa halkeamiskykyisen isotoopin kanssa on suuri. Sitten reaktio muuttuu hallitsemattomaksi. Ja myös säätämällä reaktion aikaa ydinketjureaktiosta voidaan tehdä kontrolloitu reaktio. Kun reaktioaikaa lyhennetään, neutronin yhteisvaikutus halkeavan isotoopin kanssa on pieni. Sitten reaktiota voidaan helposti hallita.
Mikä on hallitsematon ketjureaktio?
Hallitsematon ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin, mutta ei kontrolloiduissa olosuhteissa. Siksi hallitsematon ketjureaktio voi tulla erittäin räjähtäväksi. Tämä johtuu siitä, että nämä reaktiot voivat vapauttaa erittäin suuren määrän energiaa kerrallaan.
Kuva 01: Hallitsematon ketjureaktio
Esimerkiksi Uranium-235-radioaktiivinen isotooppi voi läpikäydä ydinfission, vapauttaen neutronia hitaasti. Yksi isotooppi vapauttaa kolme neutronia kerrallaan. Nämä kolme neutronia voivat reagoida kolmen muun uraani-235-isotoopin kanssa ja vapauttaa 9 neutronia (3 neutronia kutakin isotooppia kohden). Samoin ketjureaktio etenee ja vapauttaa erittäin suuren määrän energiaa. Näitä hallitsemattomia ydinketjureaktioita käytetään ydinpommissa.
Mikä on ero hallitun ja hallitsemattoman ketjureaktion välillä?
Erilainen artikkeli keskellä taulukkoa
Hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio |
|
| Kontrolloitu ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin kontrolloiduissa olosuhteissa. | Hallitsematon ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin, mutta ei kontrolloiduissa olosuhteissa. |
| Komponentit | |
| Kontrolloitu ketjureaktio suoritetaan moderaattorien läsnä ollessa. | Hallitsematon ketjureaktio suoritetaan ilman moderaattoreita. |
| Kontrollitoimenpiteet | |
| Ydinketjureaktio muunnetaan kontrolloiduksi ketjureaktioksi säätelemällä läsnä olevien halkeavien isotooppien määrää, lyhentämällä reaktion aikaa ja käyttämällä moderaattoreita. | Hallitsemattomalla ketjureaktiolla ei ole kontrollitoimenpiteitä. |
| Sovellukset | |
| Ohjattuja ketjureaktioita käytetään ydinvoimaloissa sähkön tuottamiseen. | Hallitsemattomia ketjureaktioita käytetään ydinpommissa. |
Yhteenveto - hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio
Ydinketjureaktiot löytyvät pääasiassa ydinfissioreaktioista. ydinfissio on epästabiilin atomituuman hajoaminen. Ero kontrolloitujen ja hallitsemattomien ketjureaktioiden välillä on se, että kontrolloidut ketjureaktiot eivät aiheuta räjähtäviä vaikutuksia, kun taas hallitsemattomat ketjureaktiot johtavat räjähtävään energian vapautumiseen.
