Βασική διαφορά – Ελεγχόμενη έναντι μη ελεγχόμενης αλυσιδωτής αντίδρασης
Η βασική διαφορά μεταξύ ελεγχόμενων και μη ελεγχόμενων αλυσιδωτών αντιδράσεων είναι ότι οι ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις δεν οδηγούν σε εκρηκτικά αποτελέσματα, ενώ οι ανεξέλεγκτες αλυσιδωτές αντιδράσεις οδηγούν σε εκρηκτική απελευθέρωση ενέργειας.
Οι όροι ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις και μη ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις συζητούνται στην πυρηνική χημεία. Μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση συμβαίνει όταν μια πυρηνική αντίδραση προκαλεί την εξέλιξη κάποιων άλλων πυρηνικών αντιδράσεων στη συνέχεια. Αυτές οι αλυσιδωτές αντιδράσεις απελευθερώνουν πολύ υψηλή ποσότητα ενέργειας.
Τι είναι η Ελεγχόμενη Αλυσιδωτή Αντίδραση;
Μια ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση είναι μια αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στη συνέχεια υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Ας κατανοήσουμε αυτήν την έννοια χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα τις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης. Μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης λαμβάνει χώρα όταν ένα νετρόνιο και ένα σχάσιμο ισότοπο αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί την απελευθέρωση ορισμένων νετρονίων από τον σχάσιμο πυρήνα. Αυτά τα απελευθερωμένα νετρόνια μπορούν να αλληλεπιδράσουν με άλλα σχάσιμα ισότοπα και να προκαλέσουν την έναρξη επακόλουθων αντιδράσεων σχάσης. Όταν αυτές οι αντιδράσεις ελέγχονται και ρυθμίζονται σωστά, ονομάζεται ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση. Οι ελεγχόμενες αντιδράσεις σχάσης μπορούν να πραγματοποιηθούν παρουσία συντονιστών.
Οι πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις. Εκεί, οι αλυσιδωτές αντιδράσεις ελέγχονται με έλεγχο του ρυθμού των πυρηνικών αντιδράσεων. Οι ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις μπορούν εύκολα να μετατραπούν σε ανεξέλεγκτη μορφή. Οι αντιδράσεις μπορούν να ελεγχθούν ρυθμίζοντας την ποσότητα της πρώτης ύλης που χρησιμοποιείται (το σχάσιμο ισότοπο). Για παράδειγμα, εάν η ποσότητα του ουρανίου που χρησιμοποιείται είναι υψηλή, τότε η ταχύτητα αντίδρασης θα είναι επίσης υψηλή γιατί τότε η πιθανότητα αλληλεπίδρασης ενός νετρονίου με ένα σχάσιμο ισότοπο είναι μεγάλη. Τότε η αντίδραση γίνεται ανεξέλεγκτη. Και επίσης, ρυθμίζοντας το χρόνο της αντίδρασης, μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση μπορεί να μετατραπεί σε ελεγχόμενη αντίδραση. Όταν μειώνεται ο χρόνος αντίδρασης, η πιθανότητα αλληλεπίδρασης ενός νετρονίου με ένα σχάσιμο ισότοπο είναι μικρή. Τότε η αντίδραση μπορεί εύκολα να ελεγχθεί.
Τι είναι η ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση;
Μια ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση είναι μια αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στη συνέχεια, αλλά όχι υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Επομένως, μια ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση μπορεί να γίνει εξαιρετικά εκρηκτική. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να απελευθερώσουν πολύ υψηλή ποσότητα ενέργειας κάθε φορά.
Εικόνα 01: Μια ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση
Για παράδειγμα, το ραδιενεργό ισότοπο Ουράνιο-235 μπορεί να υποβληθεί σε πυρηνική σχάση και απελευθερώνει αργά νετρόνια. Ένα ισότοπο απελευθερώνει τρία νετρόνια κάθε φορά. Αυτά τα τρία νετρόνια μπορούν να αντιδράσουν με άλλα τρία ισότοπα ουρανίου-235 απελευθερώνοντας 9 νετρόνια (3 νετρόνια ανά ισότοπο). Ομοίως, η αλυσιδωτή αντίδραση θα προχωρήσει και θα απελευθερώσει πολύ υψηλή ποσότητα ενέργειας. Αυτές οι ανεξέλεγκτες πυρηνικές αλυσιδωτές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται σε πυρηνικές βόμβες.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ελεγχόμενης και μη ελεγχόμενης αλυσιδωτής αντίδρασης;
Ελεγχόμενη έναντι μη ελεγχόμενης αλυσιδωτής αντίδρασης |
|
| Μια ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση είναι μια αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στη συνέχεια υπό ελεγχόμενες συνθήκες. | Μια μη ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση είναι μια αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στη συνέχεια, αλλά όχι υπό ελεγχόμενες συνθήκες. |
| Στοιχεία | |
| Πραγματοποιείται ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση παρουσία συντονιστών. | Πραγματοποιείται ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση απουσία συντονιστών. |
| Μέτρα ελέγχου | |
| Μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση μετατρέπεται σε ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση μέσω της ρύθμισης της ποσότητας των σχάσιμων ισοτόπων που υπάρχουν, μειώνοντας τον χρόνο αντίδρασης και χρησιμοποιώντας παράγοντες συντονισμού. | Μια ανεξέλεγκτη αλυσιδωτή αντίδραση δεν έχει μέτρα ελέγχου. |
| Εφαρμογές | |
| Οι ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς σταθμούς για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. | Οι ανεξέλεγκτες αλυσιδωτές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται στις πυρηνικές βόμβες. |
Σύνοψη – Ελεγχόμενη έναντι μη ελεγχόμενης αλυσιδωτής αντίδρασης
Πυρηνικές αλυσιδωτές αντιδράσεις μπορούν να βρεθούν κυρίως όσον αφορά τις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης. Η πυρηνική σχάση είναι η διάσπαση ενός ασταθούς ατομικού πυρήνα. Η διαφορά μεταξύ ελεγχόμενων και μη ελεγχόμενων αλυσιδωτών αντιδράσεων είναι ότι οι ελεγχόμενες αλυσιδωτές αντιδράσεις δεν οδηγούν σε εκρηκτικά αποτελέσματα ενώ οι ανεξέλεγκτες αλυσιδωτές αντιδράσεις οδηγούν σε εκρηκτική απελευθέρωση ενέργειας.
