Galvenā atšķirība - kontrolēta un nekontrolēta ķēdes reakcija
Galvenā atšķirība starp kontrolētām un nekontrolētām ķēdes reakcijām ir tāda, ka kontrolētas ķēdes reakcijas neizraisa nekādas sprādzienbīstamas sekas, turpretim nekontrolētas ķēdes reakcijas izraisa sprādzienbīstamas enerģijas izdalīšanos.
Jēdzieni kontrolētas ķēdes reakcijas un nekontrolētas ķēdes reakcijas ir apspriesti kodolķīmijā. Kodolķēdes reakcija notiek, ja viena kodolreakcija izraisa dažu citu kodolreakciju progresēšanu. Šīs ķēdes reakcijas atbrīvo ļoti lielu enerģijas daudzumu.
Kas ir kontrolētā ķēdes reakcija?
Kontrolēta ķēdes reakcija ir kodolreakciju ķēde, kas pēc tam notiek kontrolētos apstākļos. Izpratīsim šo jēdzienu, kā piemēru izmantojot kodola skaldīšanas reakcijas. Sadalīšanās ķēdes reakcija notiek, kad neitrons un skaldāmais izotops mijiedarbojas viens ar otru. Šī mijiedarbība izraisa dažu neitronu izdalīšanos no skaldāmā kodola. Šie atbrīvotie neitroni var mijiedarboties ar citiem skaldāmiem izotopiem un izraisīt turpmāku skaldīšanas reakciju sākšanos. Ja šīs reakcijas tiek pareizi kontrolētas un regulētas, to sauc par kontrolētu ķēdes reakciju. Kontrolētas skaldīšanas reakcijas var veikt moderatoru klātbūtnē.
Atomelektrostacijas izmanto kontrolētas ķēdes reakcijas. Tur ķēdes reakcijas tiek kontrolētas, kontrolējot kodolreakciju ātrumu. Kontrolētas ķēdes reakcijas var viegli pārvērst nekontrolētā formā. Reakcijas var kontrolēt, regulējot izmantotā izejmateriāla (skaldāmā izotopa) daudzumu. Piemēram, ja izmantotā urāna daudzums ir liels, tad arī reakcijas ātrums būs liels, jo tad ir augsta neitrona mijiedarbības iespējamība ar skaldāmo izotopu. Tad reakcija kļūst nekontrolējama. Un arī, regulējot reakcijas laiku, kodola ķēdes reakciju var pārvērst par kontrolētu reakciju. Kad reakcijas laiks tiek samazināts, neitrona mijiedarbības iespējamība ar skaldāmo izotopu ir maza. Tad reakciju var viegli kontrolēt.
Kas ir nekontrolēta ķēdes reakcija?
Nekontrolēta ķēdes reakcija ir kodolreakciju ķēde, kas notiek vēlāk, bet ne kontrolētos apstākļos. Tāpēc nekontrolēta ķēdes reakcija var kļūt ļoti sprādzienbīstama. Tas ir tāpēc, ka šīs reakcijas vienlaikus var atbrīvot ļoti lielu enerģijas daudzumu.
Attēls 01: Nekontrolēta ķēdes reakcija
Piemēram, radioaktīvais izotops Urāns-235 var tikt pakļauts kodola skaldīšanai, lēnām atbrīvojot neitronus. Viens izotops vienlaikus atbrīvo trīs neitronus. Šie trīs neitroni var reaģēt ar trim citiem urāna-235 izotopiem, atbrīvojot 9 neitronus (3 neitroni uz katru izotopu). Tāpat ķēdes reakcija progresēs un atbrīvos ļoti lielu enerģijas daudzumu. Šīs nekontrolētās kodolķēdes reakcijas tiek izmantotas kodolbumbās.
Kāda ir atšķirība starp kontrolētu un nekontrolētu ķēdes reakciju?
Kontrolēta pret nekontrolētu ķēdes reakciju |
|
| Kontrolēta ķēdes reakcija ir kodolreakciju ķēde, kas pēc tam notiek kontrolētos apstākļos. | Nekontrolēta ķēdes reakcija ir kodolreakciju ķēde, kas notiek vēlāk, bet ne kontrolētos apstākļos. |
| Komponenti | |
| Moderatoru klātbūtnē tiek veikta kontrolēta ķēdes reakcija. | Moderatoru prombūtnes laikā tiek veikta nekontrolēta ķēdes reakcija. |
| Kontroles pasākumi | |
| Kodola ķēdes reakcija tiek pārveidota par kontrolētu ķēdes reakciju, regulējot esošo skaldāmo izotopu daudzumu, samazinot reakcijas laiku un izmantojot moderatorus. | Nekontrolētai ķēdes reakcijai nav kontroles pasākumu. |
| Lietojumprogrammas | |
| Kontrolētas ķēdes reakcijas tiek izmantotas atomelektrostacijās, lai ražotu elektroenerģiju. | Kodolbumbās tiek izmantotas nekontrolētas ķēdes reakcijas. |
Kopsavilkums - kontrolēta pret nekontrolētu ķēdes reakciju
Kodolķēdes reakcijas galvenokārt ir saistītas ar kodola skaldīšanas reakcijām. kodola skaldīšana ir nestabila atoma kodola sadalīšanās. Atšķirība starp kontrolētām un nekontrolētām ķēdes reakcijām ir tāda, ka kontrolētas ķēdes reakcijas neizraisa nekādas sprādzienbīstamas sekas, turpretim nekontrolētas ķēdes reakcijas izraisa sprādzienbīstamas enerģijas izdalīšanos.
