Kľúčový rozdiel – kontrolovaná verzus nekontrolovaná reťazová reakcia
Kľúčový rozdiel medzi riadenými a nekontrolovanými reťazovými reakciami je v tom, že riadené reťazové reakcie nevedú k žiadnym výbušným účinkom, zatiaľ čo nekontrolované reťazové reakcie vedú k výbušnému uvoľneniu energie.
Pojmy riadené reťazové reakcie a nekontrolované reťazové reakcie sú diskutované v rámci jadrovej chémie. Jadrová reťazová reakcia nastáva, keď jedna jadrová reakcia následne spôsobí postup niektorých ďalších jadrových reakcií. Tieto reťazové reakcie uvoľňujú veľmi veľké množstvo energie.
Čo je riadená reťazová reakcia?
Riadená reťazová reakcia je reťazec jadrových reakcií, ktoré následne prebiehajú za kontrolovaných podmienok. Pochopme tento koncept na príklade reakcií jadrového štiepenia. Reťazová štiepna reakcia prebieha, keď neutrón a štiepny izotop navzájom interagujú. Táto interakcia spôsobuje uvoľnenie niektorých neutrónov zo štiepneho jadra. Tieto uvoľnené neutróny môžu interagovať s inými štiepnymi izotopmi a spôsobiť iniciáciu následných štiepnych reakcií. Keď sú tieto reakcie riadené a regulované správne, nazýva sa to riadená reťazová reakcia. Riadené štiepne reakcie je možné vykonávať za prítomnosti moderátorov.
Jadrové elektrárne využívajú riadené reťazové reakcie. Tam sú reťazové reakcie riadené riadením rýchlosti jadrových reakcií. Riadené reťazové reakcie možno ľahko previesť do nekontrolovanej formy. Reakcie môžu byť riadené reguláciou množstva použitého východiskového materiálu (štiepneho izotopu). Napríklad, ak je množstvo použitého uránu vysoké, potom bude rýchlosť reakcie tiež vysoká, pretože potom je vysoká pravdepodobnosť interakcie neutrónu so štiepnym izotopom. Potom sa reakcia stáva nekontrolovateľnou. A tiež reguláciou času reakcie možno z jadrovej reťazovej reakcie urobiť riadenú reakciu. Keď sa skráti čas reakcie, pravdepodobnosť interakcie neutrónu so štiepnym izotopom je nízka. Potom môže byť reakcia ľahko kontrolovaná.
Čo je nekontrolovaná reťazová reakcia?
Nekontrolovaná reťazová reakcia je reťazec jadrových reakcií, ktoré prebiehajú následne, ale nie za kontrolovaných podmienok. Preto sa nekontrolovaná reťazová reakcia môže stať vysoko výbušnou. Je to preto, že tieto reakcie môžu naraz uvoľniť veľmi veľké množstvo energie.
Obrázok 01: Nekontrolovaná reťazová reakcia
Napríklad rádioaktívny izotop urán-235 môže podstúpiť jadrové štiepenie, pričom pomaly uvoľňuje neutrón. Jeden izotop uvoľňuje tri neutróny naraz. Tieto tri neutróny môžu reagovať s tromi ďalšími izotopmi uránu-235, pričom sa uvoľní 9 neutrónov (3 neutróny na každý izotop). Podobne bude reťazová reakcia postupovať a uvoľní veľmi veľké množstvo energie. Tieto nekontrolované jadrové reťazové reakcie sa používajú v jadrových bombách.
Aký je rozdiel medzi riadenou a nekontrolovanou reťazovou reakciou?
Kontrolovaná verzus nekontrolovaná reťazová reakcia |
|
| Riadená reťazová reakcia je reťazec jadrových reakcií, ktoré následne prebiehajú za kontrolovaných podmienok. | Nekontrolovaná reťazová reakcia je reťazec jadrových reakcií, ktoré prebiehajú následne, ale nie za kontrolovaných podmienok. |
| Komponenty | |
| V prítomnosti moderátorov prebieha riadená reťazová reakcia. | V neprítomnosti moderátorov prebieha nekontrolovaná reťazová reakcia. |
| Kontrolné opatrenia | |
| Jadrová reťazová reakcia sa premení na riadenú reťazovú reakciu reguláciou množstva prítomných štiepnych izotopov, skrátením času reakcie a použitím moderátorov. | Nekontrolovaná reťazová reakcia nemá žiadne kontrolné opatrenia. |
| Aplikácie | |
| V jadrových elektrárňach sa na výrobu elektriny používajú riadené reťazové reakcie. | V jadrových bombách sa používajú nekontrolované reťazové reakcie. |
Zhrnutie – kontrolovaná verzus nekontrolovaná reťazová reakcia
Jadrové reťazové reakcie možno nájsť najmä v súvislosti s jadrovými štiepnymi reakciami. jadrové štiepenie je rozpad nestabilného atómového jadra. Rozdiel medzi riadenými a nekontrolovanými reťazovými reakciami je v tom, že riadené reťazové reakcie nevedú k žiadnym výbušným účinkom, zatiaľ čo nekontrolované reťazové reakcie vedú k výbušnému uvoľneniu energie.
