Βασική διαφορά – Υποκρίσιμη έναντι κρίσιμης έναντι υπερκρίσιμης μάζας
Η υποκρίσιμη, η κρίσιμη και η υπερκρίσιμη μάζα αναφέρονται στην ποσότητα μάζας ενός σχάσιμου υλικού που χρησιμοποιείται σε πυρηνικές αλυσιδωτές αντιδράσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ υποκρίσιμης, κρίσιμης και υπερκρίσιμης μάζας είναι ότι η υποκρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που δεν είναι αρκετή για να διατηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση ενώ η κρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που απαιτείται για τη διατήρηση μιας πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης και υπερκρίσιμη μάζα ενός σχάσιμου υλικού είναι η μάζα που είναι υπεραρκετή για να συντηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση.
Μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση είναι μια σειρά αντιδράσεων σχάσης. Μια αντίδραση πυρηνικής σχάσης είναι η διαδικασία απελευθέρωσης ενός νετρονίου από έναν ασταθή ατομικό πυρήνα. Όταν αυτό το απελευθερωμένο νετρόνιο αλληλεπιδρά με ένα άλλο ασταθές ισότοπο, το νέο ισότοπο υφίσταται επίσης πυρηνική σχάση, απελευθερώνοντας ένα άλλο νετρόνιο. Ομοίως, λαμβάνει χώρα μια αλυσίδα αντιδράσεων.
Τι είναι η Υποκρίσιμη Μάζα;
Υποκρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που δεν είναι αρκετή για να συντηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. Για να ξεκινήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης, θα πρέπει να υπάρχει μια ελάχιστη απαιτούμενη ποσότητα μάζας του σχάσιμου ισοτόπου (γνωστή ως κρίσιμη μάζα). Η υποκρίσιμη μάζα είναι πάντα μικρότερη από αυτή της κρίσιμης μάζας. Επομένως, η υποκρίσιμη μάζα ενός σχάσιμου υλικού δεν μπορεί να διατηρήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης.
Ο αριθμός των νετρονίων που υπάρχουν σε μια υποκρίσιμη μάζα σχάσιμου υλικού θα μειωθεί εκθετικά με την πάροδο του χρόνου, επειδή δεν υπάρχουν επαρκή ισότοπα που μπορούν να απελευθερώσουν περισσότερα νετρόνια αλληλεπιδρώντας με τα υπάρχοντα νετρόνια.
Τι είναι η κρίσιμη μάζα;
Κρίσιμη μάζα είναι η μικρότερη ποσότητα μάζας ενός σχάσιμου υλικού που απαιτείται για τη διατήρηση μιας πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης. Η ποσότητα της κρίσιμης μάζας εξαρτάται από τις πυρηνικές ιδιότητες του σχάσιμου υλικού, την πυκνότητα, το σχήμα και τον εμπλουτισμό του σχάσιμου υλικού.
Εικόνα 1: Η μάζα των ισοτόπων καθορίζει τον αριθμό των σχάσεων.
Η καθαρότητα του ισοτόπου είναι επίσης σημαντική για τον προσδιορισμό της ποσότητας της κρίσιμης μάζας. Για παράδειγμα, εάν η καθαρότητα είναι υψηλή, η κρίσιμη μάζα είναι χαμηλή. Οι εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν την τιμή της κρίσιμης μάζας είναι η θερμοκρασία και το περιβάλλον του σχάσιμου υλικού.
Τι είναι η υπερκρίσιμη μάζα;
Υπερκρίσιμη μάζα ενός σχάσιμου υλικού είναι η μάζα που είναι υπεραρκετή για να διατηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. Όταν υπάρχει υπερκρίσιμη μάζα σε ένα σύστημα που έχει αλυσιδωτές αντιδράσεις σχάσης, ο ρυθμός της σχάσης θα αυξάνεται με το χρόνο. Αυτό συμβαίνει επειδή η πιθανότητα αλληλεπίδρασης ενός νετρονίου με το ισότοπο είναι πολύ υψηλή, υπάρχουν πολλά ισότοπα σε αυτό το σύστημα. Ωστόσο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το σύστημα αποκτά μια κατάσταση ισορροπίας στην οποία η ποσότητα της μάζας έχει μειωθεί στην κρίσιμη μάζα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υποκρίσιμης κρίσιμης και της υπερκρίσιμης μάζας;
Υποκρίσιμη έναντι κρίσιμης έναντι υπερκρίσιμης μάζας |
|
| Υποκρίσιμη μάζα | Υποκρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που δεν είναι αρκετή για να συντηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. |
| Κρίσιμη Μάζα | Κρίσιμη μάζα είναι η μικρότερη ποσότητα μάζας ενός σχάσιμου υλικού που απαιτείται για τη διατήρηση μιας πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης. |
| Υπερκρίσιμη μάζα | Υπερκρίσιμη μάζα ενός σχάσιμου υλικού είναι η μάζα που είναι υπεραρκετή για να διατηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. |
| Ποσό Μάζας | |
| Υποκρίσιμη μάζα | Η υποκρίσιμη μάζα είναι μικρότερη ποσότητα από την κρίσιμη μάζα. |
| Κρίσιμη Μάζα | Κρίσιμη μάζα είναι η μικρότερη ποσότητα μάζας που απαιτείται για να ξεκινήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης. |
| Υπερκρίσιμη μάζα | Η υπερκρίσιμη μάζα είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη μάζα. |
| Ρυθμός αντίδρασης | |
| Υποκρίσιμη μάζα | Ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται με το χρόνο παρουσία υποκρίσιμης μάζας. |
| Κρίσιμη Μάζα | Ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται με το χρόνο παρουσία κρίσιμης μάζας. |
| Υπερκρίσιμη μάζα | Ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται με το χρόνο παρουσία υπερκρίσιμης μάζας. |
Σύνοψη – Υποκρίσιμη κρίσιμη έναντι υπερκρίσιμης μάζας
Μια αντίδραση πυρηνικής σχάσης μπορεί να προκαλέσει πολλές επακόλουθες σχάσεις που οδηγούν στη δημιουργία αλυσιδωτών αντιδράσεων σχάσης. Με βάση την ποσότητα μάζας που απαιτείται για την εξέλιξη και για τη διατήρηση μιας αλυσιδωτής αντίδρασης, υπάρχουν τρεις τύποι μαζών που ονομάζονται υποκρίσιμη μάζα, κρίσιμη μάζα και υπερκρίσιμη μάζα. Η βασική διαφορά μεταξύ υποκρίσιμης κρίσιμης και υπερκρίσιμης μάζας είναι ότι η υποκρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που δεν είναι αρκετή για να διατηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση ενώ η κρίσιμη μάζα είναι η μάζα ενός σχάσιμου υλικού που απαιτείται για μια παρατεταμένη πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση και υπερκρίσιμη μάζα ενός σχάσιμου υλικού είναι η μάζα που είναι υπεραρκετή για να διατηρήσει μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση.
