Ero hallitun ja kontrolloimattoman ketjureaktion välillä

Avainero - hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio
 

avainero hallittujen ja hallitsemattomien ketjureaktioiden välillä on se hallitut ketjureaktiot eivät johda räjähtäviin vaikutuksiin, kun taas hallitsemattomat ketjureaktiot johtavat räjähtävän energian vapautumiseen.

Termejä hallitut ketjureaktiot ja hallitsemattomat ketjureaktiot keskustellaan ydinkemiassa. Ydinketjureaktio tapahtuu, kun yksi ydinreaktio aiheuttaa jonkin muun ydinreaktion etenemisen myöhemmin. Nämä ketjureaktiot vapauttavat erittäin suuren määrän energiaa.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on hallittu ketjureaktio
3. Mikä on hallitsematon ketjureaktio
4. Vertailu rinnakkain - hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio taulukkomuodossa
5. Yhteenveto

Mikä on hallittu ketjureaktio?

Hallittu ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin kontrolloiduissa olosuhteissa. Ymmärtäkäämme tämä käsite käyttämällä ydinfissioreaktioita esimerkkinä. Fissioketjureaktio tapahtuu, kun neutroni ja halkeamiskelpoinen isotooppi ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tämä vuorovaikutus aiheuttaa joidenkin neutronien vapautumisen halkeamisydämestä. Nämä vapautuneet neutronit voivat olla vuorovaikutuksessa muiden halkeamiskelpoisten isotooppien kanssa ja aiheuttaa seuraavien halkeamisreaktioiden käynnistymisen. Kun näitä reaktioita hallitaan ja säädellään kunnolla, sitä kutsutaan kontrolloiduksi ketjureaktioksi. Hallitut fissioreaktiot voidaan suorittaa moderaattorien läsnä ollessa.

Ydinvoimalaitokset käyttävät hallittuja ketjureaktioita. Ketjureaktioita hallitaan siellä kontrolloimalla ydinreaktioiden nopeutta. Ohjatut ketjureaktiot voidaan helposti muuntaa hallitsemattomaan muotoon. Reaktioita voidaan hallita säätelemällä käytetyn lähtöaineen (fissioisotoopin) määrää. Esimerkiksi, jos käytetyn uraanin määrä on suuri, niin myös reaktionopeus on suuri, koska silloin todennäköisyys neutronin vuorovaikutuksesta fissioituvan isotoopin kanssa on suuri. Sitten reaktio muuttuu hallitsemattomaksi. Ja myös, säätelemällä reaktion aikaa, ydinketjureaktio voidaan tehdä kontrolloiduksi reaktioksi. Kun reaktioaika lyhenee, todennäköisyys neutronin vuorovaikutuksesta fissioituvan isotoopin kanssa on pieni. Sitten reaktio voidaan helposti hallita.

Mikä on hallitsematon ketjureaktio?

Hallitsematon ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin, mutta ei kontrolloiduissa olosuhteissa. Siksi hallitsematon ketjureaktio voi tulla erittäin räjähtävä. Tämä johtuu siitä, että nämä reaktiot voivat vapauttaa erittäin suuren määrän energiaa kerrallaan.

Kuva 01: Hallitsematon ketjureaktio

Esimerkiksi radioaktiivinen isotooppi Uranium-235 voi tapahtua ydinfissiolla vapauttamalla neutronia hitaasti. Yksi isotooppi vapauttaa kolme neutronia kerrallaan. Nämä kolme neutronia voivat reagoida kolmen muun uraani-235-isotoopin kanssa vapauttaen 9 neutronia (3 neutronia kutakin isotooppia kohti). Samoin ketjureaktio etenee ja vapauttaa erittäin suuren määrän energiaa. Näitä hallitsemattomia ydinketjureaktioita käytetään ydinpommeissa.

Mikä on ero hallitun ja hallitsemattoman ketjureaktion välillä??

Hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio
Hallittu ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin kontrolloiduissa olosuhteissa.	Hallitsematon ketjureaktio on ydinreaktioiden ketju, joka tapahtuu myöhemmin, mutta ei kontrolloiduissa olosuhteissa.
komponentit
Hallittu ketjureaktio suoritetaan moderaattorien läsnä ollessa.	Hallitsematon ketjureaktio suoritetaan moderaattoreiden poissa ollessa.
Valvontatoimenpiteet
Ydinketjureaktio muunnetaan hallittuksi ketjureaktioksi säätelemällä läsnä olevien halkeamiskelpoisten isotooppien määrää, lyhentämällä reaktioaikaa ja käyttämällä moderaattoreita.	Hallitsemattomassa ketjureaktiossa ei ole valvontatoimenpiteitä.
Sovellukset
Ydinvoimalaitoksissa käytetään valvottuja ketjureaktioita sähkön tuottamiseen.	Ydinpommeissa käytetään hallitsemattomia ketjureaktioita.

Yhteenveto - Hallittu vs. hallitsematon ketjureaktio

Ydinketjureaktiot löytyvät pääasiassa ydinfissioreaktioista. ydinfissio on epävakaan atomin ytimen hajoaminen. Ero hallittujen ja hallitsemattomien ketjureaktioiden välillä on se, että hallitut ketjureaktiot eivät johda räjähtäviin vaikutuksiin, kun taas hallitsemattomat ketjureaktiot johtavat räjähtävään energian vapautumiseen.

Viite:

1. Ramakrishnan, Dinesh. ”Infofavour.” Ydinfissio - hallitut ja kontrolloimattomat fissioreaktiot. Saatavilla täältä
2. ”Hallittu fissio vs. hallitsematon fissio.” JISIBHLFysiikka - Hallittu fissio vs. Saatavilla täältä 
3. ”Ydinketjureaktio.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31. maaliskuuta 2018. Saatavilla täältä

Kuvan kohteliaisuus:

1. 'Ydinfissioketjureaktio' - kirjoittanut MikeRun - Oma työ, (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta