Avainero – alikriittinen vs kriittinen vs ylikriittinen massa
Alikriittinen, kriittinen ja ylikriittinen massa tarkoittavat ydinketjureaktioissa käytetyn halkeamiskelpoisen materiaalin massaa. avainero alikriittisen, kriittisen ja ylikriittisen massan välillä on se, että alikriittinen massa on fissioituvan materiaalin massa, joka ei riitä ylläpitämään ydinketjureaktiota, kun taas kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka tarvitaan ylläpitämään ydinketjureaktiota, ja halkeamiskelpoisen materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeeksi ylläpitämään ydinketjureaktiota.
Ydinketjureaktio on sarja fissioreaktioita. Ydinfissioreaktio on prosessi, jossa neutroni vapautuu epävakaasta atomiytimestä. Kun tämä vapautunut neutroni on vuorovaikutuksessa toisen epävakaan isotoopin kanssa, uusi isotooppi myös läpikäy ydinfission vapauttaen toisen neutronin. Samoin tapahtuu reaktioketju.
Mikä on alikriittinen massa?
Alikriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ylläpitämään ydinketjureaktiota. Fissioketjureaktion käynnistämiseksi halkeavan isotoopin massaa (tunnetaan kriittisenä massana) tulee olla vähimmäismäärä. Alikriittinen massa on aina pienempi määrä kuin kriittinen massa; siksi halkeamiskelpoisen materiaalin alikriittinen massa ei voi ylläpitää fissioketjureaktiota.
Fissioituvan materiaalin alikriittisessä massassa olevien neutronien määrä vähenee eksponentiaalisesti ajan myötä, koska ei ole riittävästi isotooppeja, jotka pystyisivät vapauttamaan enemmän neutroneja vuorovaikutuksessa olemassa olevien neutronien kanssa.
Mikä on kriittinen massa?
Kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin pienin massa, joka tarvitaan ylläpitämään ydinketjureaktiota. Kriittisen massan määrä riippuu halkeamiskelpoisen materiaalin ydinominaisuuksista, tiheydestä, muodosta ja fissioituvan materiaalin rikastuksesta.
Kuva 1: Isotooppien massa määrittää fissioiden lukumäärän.
Isotoopin puhtaus on myös tärkeää määritettäessä kriittisen massan määrää. Esimerkiksi jos puhtaus on korkea, kriittinen massa on pieni. Kriittisen massan arvoon vaikuttavia ulkoisia tekijöitä ovat halkeamiskelpoisen materiaalin lämpötila ja ympäristö.
Mikä on ylikriittinen massa?
Fissioituvan materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeeksi ylläpitämään ydinketjureaktiota. Kun systeemissä on ylikriittistä massaa, jossa on fissioketjureaktioita, fissionopeus kasvaa ajan myötä. Tämä johtuu siitä, että neutronin todennäköisyys vuorovaikutukseen isotoopin kanssa on erittäin korkea, ja järjestelmässä on monia isotooppeja. Jonkin ajan kuluttua järjestelmä kuitenkin saavuttaa tasapainotilan, jossa massan määrä on pudonnut kriittiseen massaan.
Mitä eroa on alikriittisellä ja ylikriittisellä massalla?
Alikriittinen vs kriittinen vs superkriittinen massa |
|
| Alikriittinen massa | Alikriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ylläpitämään ydinketjureaktiota. |
| Kriittinen massa | Kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin pienin massa, joka tarvitaan ylläpitämään ydinketjureaktiota. |
| Superkriittinen massa | Fissioituvan materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeeksi ylläpitämään ydinketjureaktiota. |
| Massan määrä | |
| Alikriittinen massa | Alikriittinen massa on pienempi määrä kuin kriittinen massa. |
| Kriittinen massa | Kriittinen massa on pienin massa, joka tarvitaan fissioketjureaktion alkamiseen. |
| Superkriittinen massa | Ylikriittinen massa on suurempi määrä kuin kriittinen massa. |
| Reaktionopeus | |
| Alikriittinen massa | Reaktionopeus laskee ajan myötä alikriittisen massan läsnä ollessa. |
| Kriittinen massa | Reaktionopeus laskee ajan myötä kriittisen massan läsnä ollessa. |
| Superkriittinen massa | Reaktionopeus laskee ajan myötä ylikriittisen massan läsnä ollessa. |
Yhteenveto – Alikriittinen vs superkriittinen massa
Ydinfissioreaktio voi käynnistää useita myöhempiä fissioita, jotka johtavat fissioketjureaktioiden syntymiseen. Etenemiseen ja ketjureaktion ylläpitämiseen tarvittavan massan määrän perusteella on olemassa kolmenlaisia massoja, joita kutsutaan alikriittiseksi massaksi, kriittiseksi massaksi ja ylikriittiseksi massaksi. avainero alikriittisen ja ylikriittisen massan välillä on se alikriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ylläpitämään ydinketjureaktiota, kun taas kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka tarvitaan jatkuvaan ydinketjureaktioon ja ylikriittiseen massaan. Fissioituvan materiaalin massa on enemmän kuin tarpeeksi ylläpitämään ydinketjureaktiota.
