Ključna razlika – subkritična vs kritična vs superkritična masa
Subkritična, kritična i superkritična masa odnose se na količinu mase fisibilnog materijala koji se koristi u nuklearnim lančanim reakcijama. Ključna razlika između subkritične, kritične i superkritične mase je u tome što je subkritična masa masa fisibilnog materijala koja nije dovoljna da održi nuklearnu lančanu reakciju, dok je kritična masa masa fisibilnog materijala potrebna za održavanje nuklearne lančane reakcije, i superkritična masa fisibilnog materijala je masa koja je više nego dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije.
Nuklearna lančana reakcija je niz reakcija fisije. Reakcija nuklearne fisije je proces oslobađanja neutrona iz nestabilne atomske jezgre. Kada ovaj oslobođeni neutron stupi u interakciju s drugim nestabilnim izotopom, novi izotop također prolazi nuklearnu fisiju, oslobađajući još jedan neutron. Slično se odvija lanac reakcija.
Što je subkritična masa?
Subkritična masa je masa fisibilnog materijala koja nije dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije. Kako bi se pokrenula fisijska lančana reakcija, treba postojati minimalna potrebna količina mase fisibilnog izotopa (poznata kao kritična masa). Potkritična masa uvijek je manja od one kritične mase; stoga subkritična masa fisibilnog materijala ne može održati fisijsku lančanu reakciju.
Broj neutrona prisutnih u subkritičnoj masi fisibilnog materijala eksponencijalno će se smanjivati s vremenom jer nema dovoljno izotopa koji mogu osloboditi više neutrona u interakciji s postojećim neutronima.
Što je kritična masa?
Kritična masa je najmanja količina mase fisibilnog materijala koja je potrebna za održavanje nuklearne lančane reakcije. Količina kritične mase ovisi o nuklearnim svojstvima fisibilnog materijala, gustoći, obliku i obogaćenju fisibilnog materijala.
Slika 1: Masa izotopa određuje broj fisija.
Čistoća izotopa također je važna u određivanju količine kritične mase. Na primjer, ako je čistoća visoka, kritična masa je niska. Vanjski čimbenici koji utječu na vrijednost kritične mase su temperatura i okolina fisibilnog materijala.
Što je superkritična masa?
Superkritična masa fisibilnog materijala je masa koja je više nego dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije. Kada postoji superkritična masa u sustavu koji ima fisijske lančane reakcije, brzina fisije će se povećavati s vremenom. To je zato što je vjerojatnost interakcije neutrona s izotopom vrlo visoka jer je u tom sustavu prisutno mnogo izotopa. Međutim, nakon nekog vremena sustav dobiva ravnotežno stanje u kojem je količina mase smanjena na kritičnu masu.
Koja je razlika između subkritične kritične i superkritične mase?
Subkritična vs kritična vs superkritična masa |
|
| Subkritična masa | Subkritična masa je masa fisibilnog materijala koja nije dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije. |
| kritična masa | Kritična masa je najmanji iznos mase fisibilnog materijala koji je potreban za održavanje nuklearne lančane reakcije. |
| Superkritična masa | Superkritična masa fisibilnog materijala je masa koja je više nego dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije. |
| Količina mase | |
| Subkritična masa | Subkritična masa je manja količina od kritične mase. |
| kritična masa | Kritična masa je najmanja količina mase potrebna za pokretanje lančane reakcije fisije. |
| Superkritična masa | Superkritična masa je veća količina od kritične mase. |
| Stopa reakcije | |
| Subkritična masa | Brzina reakcije opada s vremenom u prisutnosti subkritične mase. |
| kritična masa | Brzina reakcije opada s vremenom u prisutnosti kritične mase. |
| Superkritična masa | Brzina reakcije opada s vremenom u prisutnosti superkritične mase. |
Sažetak – subkritična kritična vs superkritična masa
Reakcija nuklearne fisije može pokrenuti nekoliko uzastopnih fisija koje dovode do stvaranja fisijskih lančanih reakcija. Na temelju količine mase potrebne za napredovanje i održavanje lančane reakcije, postoje tri vrste masa koje se nazivaju subkritična masa, kritična masa i superkritična masa. Ključna razlika između subkritične kritične i superkritične mase je u tome što je subkritična masa masa fisibilnog materijala koja nije dovoljna da održi nuklearnu lančanu reakciju, dok je kritična masa masa fisibilnog materijala potrebna za održivu nuklearnu lančanu reakciju i superkritičnu masu fisibilnog materijala je masa koja je više nego dovoljna za održavanje nuklearne lančane reakcije.
