Ключевая разница - докритическая, критическая и сверхкритическая масса
Подкритическая, критическая и сверхкритическая масса относится к количеству массы делящегося материала, используемого в цепных ядерных реакциях. Ключевое различие между подкритической, критической и сверхкритической массой заключается в том, что подкритическая масса - это масса делящегося материала, которой недостаточно для поддержания цепной ядерной реакции, тогда как критическая масса - это масса делящегося материала, необходимая для поддержания цепной ядерной реакции, и сверхкритическая масса делящегося материала - это масса, которой более чем достаточно для поддержания цепной ядерной реакции.
Цепная ядерная реакция представляет собой серию реакций деления. Реакция ядерного деления – это процесс высвобождения нейтрона из нестабильного атомного ядра. Когда этот высвобожденный нейтрон взаимодействует с другим нестабильным изотопом, новый изотоп также подвергается ядерному делению, высвобождая другой нейтрон. Точно так же происходит цепочка реакций.
Что такое докритическая масса?
Подкритическая масса – это масса делящегося материала, которой недостаточно для поддержания цепной ядерной реакции. Чтобы инициировать цепную реакцию деления, должна существовать минимально необходимая масса делящегося изотопа (известная как критическая масса). Подкритическая масса всегда меньше критической массы; поэтому докритическая масса делящегося материала не может выдержать цепную реакцию деления.
Количество нейтронов, присутствующих в подкритической массе делящегося материала, со временем будет экспоненциально уменьшаться, потому что не существует достаточного количества изотопов, способных высвобождать больше нейтронов, взаимодействуя с существующими нейтронами.
Что такое критическая масса?
Критическая масса – это наименьшее количество массы делящегося материала, необходимое для поддержания цепной ядерной реакции. Величина критической массы зависит от ядерных свойств делящегося материала, плотности, формы и обогащения делящегося материала.
Рисунок 1: Масса изотопов определяет количество делений.
Чистота изотопа также важна при определении величины критической массы. Например, если чистота высока, критическая масса низка. Внешними факторами, влияющими на значение критической массы, являются температура и окружающая среда делящегося материала.
Что такое сверхкритическая масса?
Сверхкритическая масса делящегося материала – это масса, которой более чем достаточно для поддержания цепной ядерной реакции. При наличии сверхкритической массы в системе, в которой происходят цепные реакции деления, скорость деления со временем будет увеличиваться. Это связано с тем, что вероятность взаимодействия нейтрона с изотопом очень высока, поскольку в этой системе присутствует много изотопов. Однако через некоторое время система достигает равновесного состояния, при котором количество массы снижается до критической массы.
В чем разница между докритической критической и сверхкритической массой?
Субкритическая, критическая и сверхкритическая масса |
|
| Подкритическая масса | Подкритическая масса – это масса делящегося материала, которой недостаточно для поддержания цепной ядерной реакции. |
| Критическая масса | Критическая масса – это наименьшее количество массы делящегося материала, необходимое для поддержания цепной ядерной реакции. |
| Сверхкритическая масса | Сверхкритическая масса делящегося материала – это масса, которой более чем достаточно для поддержания цепной ядерной реакции. |
| Количество массы | |
| Подкритическая масса | Подкритическая масса меньше критической массы. |
| Критическая масса | Критическая масса – это наименьшее количество массы, необходимое для начала цепной реакции деления. |
| Сверхкритическая масса | Сверхкритическая масса больше критической массы. |
| Скорость реакции | |
| Подкритическая масса | Скорость реакции уменьшается со временем в присутствии докритической массы. |
| Критическая масса | Скорость реакции уменьшается со временем при наличии критической массы. |
| Сверхкритическая масса | Скорость реакции уменьшается со временем в присутствии сверхкритической массы. |
Резюме – Докритическая критическая масса против сверхкритической массы
Ядерная реакция деления может инициировать несколько последующих делений, что приводит к созданию цепных реакций деления. В зависимости от количества массы, необходимой для развития и поддержания цепной реакции, существует три типа масс, называемых докритической массой, критической массой и сверхкритической массой. Ключевое различие между подкритической критической и сверхкритической массой заключается в том, что подкритическая масса - это масса делящегося материала, которого недостаточно для поддержания цепной ядерной реакции, в то время как критическая масса - это масса делящегося материала, необходимая для устойчивой цепной ядерной реакции и сверхкритической массы. делящегося материала - это масса, которой более чем достаточно для поддержания цепной ядерной реакции.
