Skillnad mellan kontrollerad och okontrollerad kedjereaktion

Huvudskillnad - Kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion
 

De nyckelskillnad mellan kontrollerade och okontrollerade kedjereaktioner är det kontrollerade kedjereaktioner leder inte till några explosiva effekter, medan okontrollerade kedjereaktioner leder till explosiv energiutsläpp.

Termerna kontrollerade kedjereaktioner och okontrollerade kedjereaktioner diskuteras under kärnkemi. En kärnkedjereaktion uppstår när en kärnreaktion orsakar progressionen av några andra kärnreaktioner senare. Dessa kedjereaktioner frigör en mycket hög mängd energi.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är kontrollerad kedjereaktion
3. Vad är okontrollerad kedjereaktion
4. Jämförelse vid sida vid sida - Kontrollerad mot okontrollerad kedjereaktion i tabellform
5. Sammanfattning

Vad är kontrollerad kedjereaktion?

En kontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som därefter äger rum under kontrollerade förhållanden. Låt oss förstå detta begrepp med hjälp av kärnfissionreaktioner som ett exempel. En fissionskedjereaktion sker när en neutron och en fissil isotop interagerar med varandra. Denna interaktion orsakar frisättningen av några neutroner från den klyvbara kärnan. Dessa frisatta neutroner kan interagera med andra fissila isotoper och orsaka initiering av efterföljande fissionsreaktioner. När dessa reaktioner kontrolleras och regleras ordentligt kallas det en kontrollerad kedjereaktion. Kontrollerade fissionsreaktioner kan utföras i närvaro av moderatorer.

Kärnkraftverk använder kontrollerade kedjereaktioner. Där kontrolleras kedjereaktionerna genom att kontrollera kärnreaktionshastigheten. Kontrollerade kedjereaktioner kan enkelt omvandlas till okontrollerad form. Reaktionerna kan regleras genom att reglera mängden använt utgångsmaterial (fissilisotopen). Om exempelvis använd mängd av uran är hög, är reaktionshastigheten också hög, eftersom sannolikheten för en neutron som interagerar med en klyvbar isotop är hög. Då blir reaktionen okontrollerbar. Och även genom att reglera reaktionstiden kan en kärnkedjereaktion göras till en kontrollerad reaktion. När reaktionstiden minskas är sannolikheten för en neutron som interagerar med en klyvbar isotop låg. Då kan reaktionen lätt styras.

Vad är okontrollerad kedjereaktion?

En okontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som äger rum senare, men inte under kontrollerade förhållanden. Därför kan en okontrollerad kedjereaktion bli mycket explosiv. Det beror på att dessa reaktioner kan frigöra en mycket hög mängd energi åt gången.

Figur 01: En okontrollerad kedjereaktion

Till exempel kan den radioaktiva isotopen Uran-235 genomgå nukleär fission att frigöra neutron långsamt. En isotop frigör tre neutroner åt gången. Dessa tre neutroner kan reagera med tre andra uran-235-isotoper som frisätter 9 neutroner (3 neutroner per varje isotop). Likaså kommer kedjereaktionen att utvecklas och frigöra en mycket hög mängd energi. Dessa okontrollerade kärnreaktioner används i kärnbomber.

Vad är skillnaden mellan kontrollerad och okontrollerad kedjereaktion?

Kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion
En kontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som därefter äger rum under kontrollerade förhållanden.	En okontrollerad kedjereaktion är en kedja av kärnreaktioner som äger rum senare, men inte under kontrollerade förhållanden.
Komponenter
En kontrollerad kedjereaktion utförs i närvaro av moderatorer.	En okontrollerad kedjereaktion utförs i frånvaro av moderatorer.
Kontrollåtgärder
En kärnkedjereaktion omvandlas till en kontrollerad kedjereaktion genom reglering av mängden fissila isotoper närvarande, reducering av reaktionstiden och användning av moderatorer.	En okontrollerad kedjereaktion har inga kontrollåtgärder.
tillämpningar
Kontrollerade kedjereaktioner används i kärnkraftverk för att generera el.	Okontrollerade kedjereaktioner används i kärnbomber.

Sammanfattning - Kontrollerad vs okontrollerad kedjereaktion

Kärnkedjereaktioner kan huvudsakligen ses om kärnfissionreaktioner. Kärnfission är uppdelningen av en instabil atomkärna. Skillnaden mellan kontrollerade och okontrollerade kedjereaktioner är att kontrollerade kedjereaktioner inte leder till några explosiva effekter, medan okontrollerade kedjereaktioner leder till explosiv energifrisättning.

Referens:

1. Ramakrishnan, Dinesh. "Infofavor". Kärnklyvning - Kontrollerade och okontrollerade klyvningsreaktioner. Tillgänglig här
2. "Controlled Fission vs Uncontrolled Fission." JISIBHLPhysics - Controlled Fission vs Uncontrolled Fission. Tillgänglig här 
3. "Kärnkedjereaktion". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31 mars 2018. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1. "Kärnreaktionskedjereaktion" Av MikeRun - Egent arbete, (CC BY-SA 4,0) via Commons Wikimedia