Skillnad mellan subkritisk kritisk och superkritisk massa

Huvudskillnad - Subcritical vs Critical vs Supercritical Mass
 

Subkritisk, kritisk och superkritisk massa refererar till mängden massa av ett klyvbart material som används i kärnkedjereaktioner. Den viktigaste skillnaden mellan subkritisk, kritisk och superkritisk massa är det subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte räcker till för att upprätthålla en kärnreaktion medan kritisk massa är massan av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnreaktion och superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräckligt för att upprätthålla en kärnreaktion.

En kärnkedjereaktion är en serie av fissionsreaktioner. En kärnfissionreaktion är processen att frigöra en neutron från en instabil atomkärna. När denna frigjorda neutron interagerar med en annan instabil isotop, genomgår den nya isotopen också kärnfission, vilket frigör en annan neutron. På samma sätt sker en reaktionskedja.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är subkritisk massa
3. Vad är kritisk massa
4. Vad är superkritisk massa
5. Jämförelse vid sida vid sida - Subcritical vs Critical vs Supercritical Mass i tabellform
6. Sammanfattning

Vad är subkritisk massa?

Subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte räcker till för att upprätthålla en kärnreaktion. För att initiera en fissionskedjereaktion bör det finnas en minimikravsmängd av den fissila isotopen (känd som kritisk massa). Den subkritiska massan är alltid en mindre mängd än den kritiska massans; Därför kan den underkritiska massan av ett fissilt material inte upprätthålla en fissionskedjereaktion.

Antalet neutroner närvarande i en subkritisk massa av fissilt material kommer att minska exponentiellt med tiden eftersom det inte finns tillräckliga isotoper som kan frigöra mer neutroner genom att interagera med de befintliga neutronerna.

Vad är kritisk massa?

Kritisk massa är den minsta massan av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnreaktion. Mängden kritisk massa beror på kärnegenskaperna hos det fissila materialet, densitet, form och berikning av klyvbart material.

Figur 1: Massan av isotoper bestämmer antalet fissioner.

Renheten av isotopen är också viktig för bestämning av mängden kritisk massa. Till exempel, om renheten är hög är den kritiska massan låg. De yttre faktorer som påverkar värdet av kritisk massa är temperaturen och omgivningen av det fissila materialet.

Vad är superkritisk massa?

Superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräcklig för att upprätthålla en kärnreaktion. När det finns superkritisk massa i ett system som har fissionskedjereaktioner, ökar hastigheten av fission med tiden. Detta beror på att sannolikheten för en neutron som interagerar med isotopen är mycket hög. Det finns många isotoper närvarande i det systemet. Efter en tid erhåller emellertid systemet ett jämviktstillstånd vid vilket mängden massa har sänkts till den kritiska massan.

Vad är skillnaden mellan subkritisk kritisk och superkritisk massa?

Subkritisk vs kritisk vs superkritisk massa
Subkritisk massa	Subkritisk massa är massan av ett klyvbart material som inte räcker till för att upprätthålla en kärnreaktion.
Kritisk massa	Kritisk massa är den minsta massan av ett klyvbart material som krävs för att upprätthålla en kärnreaktion.
Superkritisk massa	Superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräcklig för att upprätthålla en kärnreaktion.
Mängden mängd
Subkritisk massa	Subkritisk massa är en mindre mängd än kritisk massa.
Kritisk massa	Kritisk massa är den minsta mängd massa som krävs för en fissionskedjereaktion som skall initieras.
Superkritisk massa	Superkritisk massa är en högre mängd än kritisk massa.
Reaktionshastighet
Subkritisk massa	Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av subkritisk massa.
Kritisk massa	Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av kritisk massa.
Superkritisk massa	Reaktionshastigheten minskar med tiden i närvaro av superkritisk massa.

Sammanfattning - Subkritisk kritisk vs superkritisk massa

En kärnfissionreaktion kan initiera flera efterföljande fissioner som leder till skapandet av fissionskedjereaktioner. Baserat på mängden massa som krävs för progressionen och för att upprätthålla en kedjereaktion finns tre typer av massor benämnda subkritisk massa, kritisk massa och superkritisk massa. Den viktigaste skillnaden mellan subkritisk kritisk och superkritisk massa är att den subkritiska massan är massan av ett klyvbart material som inte räcker till för att upprätthålla en kärnkedjereaktion medan kritisk massa är massan av ett klyvbart material som krävs för en hållbar kärnreaktion och superkritisk massa av ett klyvbart material är den massa som är mer än tillräcklig för att upprätthålla en kärnreaktion.

Referens:

1. "Kritisk massa". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31 mars 2018, Tillgänglig här.
2. "Vad är kritisk massa?" Innovateus.net, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Kritisk massa" (Public Domain) via Commons Wikimedia