Ключевая разница – контролируемая и неконтролируемая цепная реакция
Основное различие между управляемыми и неуправляемыми цепными реакциями заключается в том, что управляемые цепные реакции не приводят к взрывным эффектам, тогда как неуправляемые цепные реакции приводят к взрывному выделению энергии.
Термины «управляемые цепные реакции» и «неуправляемые цепные реакции» обсуждаются в рамках ядерной химии. Цепная ядерная реакция возникает, когда одна ядерная реакция вызывает последовательное развитие некоторых других ядерных реакций. Эти цепные реакции высвобождают очень большое количество энергии.
Что такое управляемая цепная реакция?
Управляемая цепная реакция – это цепь ядерных реакций, последовательно протекающих в контролируемых условиях. Давайте разберемся с этой концепцией на примере ядерных реакций деления. Цепная реакция деления происходит, когда нейтрон и делящийся изотоп взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие вызывает высвобождение некоторого количества нейтронов из делящегося ядра. Эти выпущенные нейтроны могут взаимодействовать с другими делящимися изотопами и вызывать инициирование последующих реакций деления. Когда эти реакции контролируются и регулируются должным образом, это называется управляемой цепной реакцией. Управляемые реакции деления можно проводить в присутствии замедлителей.
Атомные электростанции используют управляемые цепные реакции. Там цепными реакциями управляют, контролируя скорость ядерных реакций. Управляемые цепные реакции легко могут быть переведены в неуправляемую форму. Реакцией можно управлять, регулируя количество используемого исходного материала (делящегося изотопа). Например, если количество используемого урана велико, то скорость реакции также будет высокой, потому что тогда высока вероятность взаимодействия нейтрона с делящимся изотопом. Тогда реакция становится неуправляемой. А также, регулируя время реакции, цепную ядерную реакцию можно превратить в управляемую. При уменьшении времени реакции вероятность взаимодействия нейтрона с делящимся изотопом мала. Тогда реакцию можно легко контролировать.
Что такое неконтролируемая цепная реакция?
Неуправляемая цепная реакция – это цепь ядерных реакций, протекающих последовательно, но не в контролируемых условиях. Поэтому неконтролируемая цепная реакция может стать взрывоопасной. Это потому, что эти реакции могут высвобождать очень большое количество энергии за раз.
Рисунок 01: Неконтролируемая цепная реакция
Например, радиоактивный изотоп урана-235 может подвергаться ядерному делению, медленно высвобождая нейтроны. Один изотоп испускает три нейтрона за раз. Эти три нейтрона могут реагировать с тремя другими изотопами урана-235, высвобождая 9 нейтронов (по 3 нейтрона на каждый изотоп). Точно так же цепная реакция будет прогрессировать и высвобождать очень большое количество энергии. Эти неконтролируемые цепные ядерные реакции используются в ядерных бомбах.
В чем разница между контролируемой и неконтролируемой цепной реакцией?
Контролируемая и неконтролируемая цепная реакция |
|
| Управляемая цепная реакция – это цепь ядерных реакций, последовательно протекающих в контролируемых условиях. | Неуправляемая цепная реакция – это цепь ядерных реакций, протекающих последовательно, но не в контролируемых условиях. |
| Компоненты | |
| Происходит управляемая цепная реакция в присутствии модераторов. | Происходит неуправляемая цепная реакция в отсутствие модераторов. |
| Меры контроля | |
| Цепная ядерная реакция превращается в управляемую цепную реакцию путем регулирования количества присутствующих делящихся изотопов, сокращения времени реакции и использования замедлителей. | Неконтролируемая цепная реакция не имеет мер контроля. |
| Приложения | |
| Управляемые цепные реакции используются на атомных электростанциях для выработки электроэнергии. | Неуправляемые цепные реакции используются в ядерных бомбах. |
Резюме – Контролируемая и неконтролируемая цепная реакция
Ядерные цепные реакции встречаются в основном в отношении ядерных реакций деления. ядерное деление – это распад нестабильного атомного ядра. Разница между управляемыми и неуправляемыми цепными реакциями заключается в том, что управляемые цепные реакции не приводят к взрывным эффектам, тогда как неуправляемые цепные реакции приводят к взрывному выделению энергии.
