Põhierinevus – kontrollitud vs kontrollimatu ahelreaktsioon
Põhierinevus kontrollitud ja kontrollimatu ahelreaktsiooni vahel on see, et juhitud ahelreaktsioonid ei põhjusta plahvatusohtlikke mõjusid, samas kui kontrollimatud ahelreaktsioonid põhjustavad plahvatusliku energia vabanemise.
Terminiid kontrollitud ahelreaktsioonid ja kontrollimatud ahelreaktsioonid käsitletakse tuumakeemia all. Tuuma ahelreaktsioon tekib siis, kui üks tuumareaktsioon põhjustab hiljem mõne teise tuumareaktsiooni kulgemise. Need ahelreaktsioonid vabastavad väga palju energiat.
Mis on kontrollitud ahelreaktsioon?
Juhitud ahelreaktsioon on tuumareaktsioonide ahel, mis toimub hiljem kontrollitud tingimustes. Mõistame seda kontseptsiooni, kasutades näitena tuuma lõhustumise reaktsioone. Lõhustumisahelreaktsioon toimub siis, kui neutron ja lõhustuv isotoop interakteeruvad üksteisega. See interaktsioon põhjustab mõne neutroni vabanemise lõhustuvast tuumast. Need vabanenud neutronid võivad interakteeruda teiste lõhustuvate isotoopidega ja põhjustada järgnevate lõhustumisreaktsioonide initsiatsiooni. Kui neid reaktsioone kontrollitakse ja reguleeritakse õigesti, nimetatakse seda kontrollitud ahelreaktsiooniks. Kontrollitud lõhustumisreaktsioone saab läbi viia moderaatorite juuresolekul.
Tuumaelektrijaamad kasutavad kontrollitud ahelreaktsioone. Seal juhitakse ahelreaktsioone tuumareaktsioonide kiiruse juhtimisega. Kontrollitud ahelreaktsioone saab kergesti muuta kontrollimatuks vormiks. Reaktsioone saab kontrollida kasutatava lähtematerjali (lõhustuva isotoobi) koguse reguleerimisega. Näiteks kui kasutatud uraani kogus on suur, siis on ka reaktsioonikiirus suur, sest siis on tõenäosus, et neutron interakteerub lõhustuva isotoobiga, suur. Seejärel muutub reaktsioon kontrollimatuks. Ja ka reaktsiooniaega reguleerides saab tuuma ahelreaktsiooni muuta kontrollitavaks reaktsiooniks. Kui reaktsiooniaega lühendatakse, on tõenäosus, et neutron interakteerub lõhustuva isotoobiga, väike. Siis saab reaktsiooni kergesti kontrollida.
Mis on kontrollimatu ahelreaktsioon?
Kontrollimatu ahelreaktsioon on tuumareaktsioonide ahel, mis toimub hiljem, kuid mitte kontrollitud tingimustes. Seetõttu võib kontrollimatu ahelreaktsioon muutuda väga plahvatusohtlikuks. Seda seetõttu, et need reaktsioonid võivad vabastada korraga väga suure koguse energiat.
Joonis 01: Kontrollimatu ahelreaktsioon
Näiteks radioaktiivne isotoop uraan-235 võib tuuma lõhustuda, vabastades aeglaselt neutroneid. Üks isotoop vabastab korraga kolm neutronit. Need kolm neutronit võivad reageerida kolme teise uraan-235 isotoobiga, vabastades 9 neutronit (3 neutronit iga isotoobi kohta). Samuti edeneb ahelreaktsioon ja vabaneb väga palju energiat. Neid kontrollimatuid tuumaahelreaktsioone kasutatakse tuumapommides.
Mis vahe on kontrollitud ja kontrollimatul ahelreaktsioonil?
Kontrollitud vs kontrollimatu ahelreaktsioon |
|
| Juhitud ahelreaktsioon on tuumareaktsioonide ahel, mis toimuvad hiljem kontrollitud tingimustes. | Kontrollimatu ahelreaktsioon on tuumareaktsioonide ahel, mis toimub hiljem, kuid mitte kontrollitud tingimustes. |
| Komponendid | |
| Moderaatorite juuresolekul viiakse läbi kontrollitud ahelreaktsioon. | Moderaatorite puudumisel viiakse läbi kontrollimatu ahelreaktsioon. |
| Kontrollimeetmed | |
| Tuuma ahelreaktsioon muudetakse kontrollitud ahelreaktsiooniks, reguleerides olemasolevate lõhustuvate isotoopide hulka, vähendades reaktsiooniaega ja kasutades moderaatoreid. | Kontrollimatul ahelreaktsioonil pole kontrollimeetmeid. |
| Rakendused | |
| Tuumaelektrijaamades kasutatakse elektri tootmiseks juhitud ahelreaktsioone. | Tuumapommides kasutatakse kontrollimatuid ahelreaktsioone. |
Kokkuvõte – kontrollitud vs kontrollimatu ahelreaktsioon
Tuumaahelreaktsioone võib leida peamiselt tuuma lõhustumise reaktsioonidest. tuuma lõhustumine on ebastabiilse aatomituuma lagunemine. Kontrollitud ja kontrollimatu ahelreaktsiooni erinevus seisneb selles, et juhitud ahelreaktsioonid ei põhjusta plahvatusohtlikke mõjusid, samas kui kontrollimatud ahelreaktsioonid põhjustavad plahvatuslikku energia vabanemist.
