Kiemelt különbség – Szubkritikus vs kritikus vs szuperkritikus tömeg
A szubkritikus, kritikus és szuperkritikus tömeg a nukleáris láncreakciókban használt hasadóanyag tömegének mennyiségére vonatkozik. A fő különbség a szubkritikus, kritikus és szuperkritikus tömeg között az, hogy a szubkritikus tömeg a hasadóanyag tömege, amely nem elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához, míg a kritikus tömeg a hasadóanyag tömege, amely a nukleáris láncreakció fenntartásához szükséges, és a hasadóanyag szuperkritikus tömege az a tömeg, amely több mint elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához.
A nukleáris láncreakció a hasadási reakciók sorozata. A maghasadási reakció egy neutron felszabadulásának folyamata egy instabil atommagból. Amikor ez a felszabaduló neutron kölcsönhatásba lép egy másik instabil izotóppal, az új izotóp is maghasadáson megy keresztül, és egy másik neutron szabadul fel. Hasonlóképpen a reakciók láncolata megy végbe.
Mi az a szubkritikus tömeg?
A szubkritikus tömeg egy hasadóanyag tömege, amely nem elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához. A hasadási láncreakció megindításához a hasadó izotóp tömegének minimálisan szükségesnek kell lennie (kritikus tömegként ismert). A szubkritikus tömeg mindig kisebb, mint a kritikus tömegé; ezért a hasadóanyag szubkritikus tömege nem képes fenntartani a hasadási láncreakciót.
A hasadóanyag szubkritikus tömegében jelenlévő neutronok száma idővel exponenciálisan csökkenni fog, mivel nincs elegendő izotóp, amely több neutront képes kiszabadítani a meglévő neutronokkal kölcsönhatásba lépve.
Mi a kritikus tömeg?
A kritikus tömeg a hasadóanyag azon legkisebb tömege, amely a nukleáris láncreakció fenntartásához szükséges. A kritikus tömeg mennyisége a hasadóanyag nukleáris tulajdonságaitól, sűrűségétől, alakjától és a hasadóanyag dúsításától függ.
1. ábra: Az izotópok tömege határozza meg a hasadások számát.
Az izotóp tisztasága is fontos a kritikus tömeg mennyiségének meghatározásában. Például, ha a tisztaság nagy, a kritikus tömeg alacsony. A kritikus tömeg értékét befolyásoló külső tényezők a hőmérséklet és a hasadóanyag környezete.
Mi a szuperkritikus tömeg?
A hasadóanyag szuperkritikus tömege az a tömeg, amely több mint elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához. Ha szuperkritikus tömeg van egy hasadási láncreakcióval rendelkező rendszerben, a hasadás sebessége idővel nő. Ennek az az oka, hogy nagyon nagy a valószínűsége annak, hogy egy neutron kölcsönhatásba lép az izotóppal, sok izotóp van jelen a rendszerben. Egy idő után azonban a rendszer olyan egyensúlyi állapotot kap, amelynél a tömeg mennyisége a kritikus tömegre csökkent.
Mi a különbség a szubkritikus kritikus tömeg és a szuperkritikus tömeg között?
Szubkritikus vs kritikus vs szuperkritikus tömeg |
|
| Szubkritikus tömeg | A szubkritikus tömeg egy hasadóanyag tömege, amely nem elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához. |
| Critical Mass | A kritikus tömeg egy hasadóanyag legkisebb tömege, amely a nukleáris láncreakció fenntartásához szükséges. |
| Szuperkritikus tömeg | A hasadóanyag szuperkritikus tömege az a tömeg, amely több mint elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához. |
| Tömeg mennyisége | |
| Szubkritikus tömeg | A szubkritikus tömeg kisebb, mint a kritikus tömeg. |
| Critical Mass | A kritikus tömeg a hasadási láncreakció elindításához szükséges legkisebb tömeg. |
| Szuperkritikus tömeg | A szuperkritikus tömeg nagyobb, mint a kritikus tömeg. |
| Reakciósebesség | |
| Szubkritikus tömeg | A reakciósebesség idővel csökken szubkritikus tömeg jelenlétében. |
| Critical Mass | A reakciósebesség idővel csökken kritikus tömeg jelenlétében. |
| Szuperkritikus tömeg | A reakciósebesség idővel csökken szuperkritikus tömeg jelenlétében. |
Összefoglaló – Szubkritikus kritikus vs szuperkritikus tömeg
Egy maghasadási reakció több egymást követő hasadást indíthat el, amelyek hasadási láncreakciók létrejöttéhez vezetnek. Az előrehaladáshoz és a láncreakció fenntartásához szükséges tömegmennyiség alapján háromféle tömeg létezik, amelyeket szubkritikus tömegnek, kritikus tömegnek és szuperkritikus tömegnek neveznek. A legfontosabb különbség a szubkritikus kritikus és a szuperkritikus tömeg között az, hogy a szubkritikus tömeg a hasadóanyag tömege, amely nem elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához, míg a kritikus tömeg a hasadóanyag tömege, amely a tartós nukleáris láncreakcióhoz és a szuperkritikus tömeghez szükséges. A hasadóanyag tömege több mint elegendő a nukleáris láncreakció fenntartásához.
