Ero alakriittisen kriittisen ja ylikriittisen massan välillä

Avainero - Subkriitinen vs. kriittinen vs.
 

Alikriittinen, kriittinen ja ylikriittinen massa tarkoittavat ydinketjureaktioissa käytetyn halkeamiskelpoisen materiaalin massamäärää. Keskeinen ero alikriitisen, kriittisen ja ylikriittisen massan välillä on tämä alikriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ydinketjureaktion ylläpitämiseen, kun taas kriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, jota tarvitaan ydinketjureaktion ylläpitämiseksi, ja halkeamiskelpoisen materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeeksi ydinketjureaktion ylläpitämiseksi.

Ydinketjureaktio on sarja halkeamisreaktioita. Ydinfissioreaktio on prosessi, jolla vapautetaan neutroni epävakaasta atomiytimestä. Kun tämä vapautunut neutroni on vuorovaikutuksessa toisen epästabiilin isotoopin kanssa, uusi isotooppi myös läpi ydinfission, vapauttaen toisen neutronin. Samoin tapahtuu reaktioketju.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on alikriittinen massa
3. Mikä on kriittinen massa
4. Mikä on ylikriittinen massa
5. Vertailu rinnakkain - alikriittinen vs. kriittinen vs. ylikriittinen massa taulukkomuodossa
6. Yhteenveto

Mikä on alikriittinen massa?

Subkriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ydinketjureaktion ylläpitämiseen. Fissioketjureaktion käynnistämiseksi halkeamiskelpoisen isotoopin massan tulisi olla vähimmäismäärä (tunnetaan kriittisenä massana). Alikriittinen massa on aina pienempi määrä kuin kriittinen massa; siksi halkeamiskelpoisen materiaalin alakriittinen massa ei voi ylläpitää halkeamisketjureaktiota.

Halkeamiskelpoisen materiaalin alakriittisessä massassa läsnä olevien neutronien lukumäärä 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 halkeamman materiaalin pienin massa, jota tarvitaan ydinketjureaktion ylläpitämiseksi. Kriittisen massan määrä riippuu halkeamiskelpoisen materiaalin ydinominaisuuksista, tiheydestä, muodosta ja halkeamiskelpoisen materiaalin rikastuksesta.

Kuva 1: Isotooppien massa määrää halkeamien lukumäärän.

Isotoopin puhtaus on myös tärkeä määritettäessä kriittisen massan määrää. Esimerkiksi, jos puhtaus on korkea, kriittinen massa on alhainen. Kriittisen massan arvoon vaikuttavat ulkoiset tekijät ovat halkeamiskelpoisen materiaalin lämpötila ja ympäröivä alue.

Mikä on ylikriittinen massa?

Halkeamiskelpoisen materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeellinen ydinketjureaktion ylläpitämiseksi. Kun järjestelmässä, jossa on halkeamisketjureaktioita, on ylikriittistä massaa, halkeamisnopeus kasvaa ajan myötä. Tämä johtuu siitä, että todennäköisyys neutronin vuorovaikutuksesta isotoopin kanssa on erittäin suuri, siinä järjestelmässä on monia isotooppeja. Jonkin ajan kuluttua järjestelmä kuitenkin saavuttaa tasapainotilan, jossa massan määrä on laskettu kriittiseen massaan.

Mitä eroa alikriittisen ja kriittisen massan välillä on??

Alikriittinen vs. kriittinen vs. ylikriittinen massa
Subkriittinen massa	Subkriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ydinketjureaktion ylläpitämiseen.
Kriittinen massa	Kriittinen massa on halkeamman materiaalin pienin massa, jota tarvitaan ydinketjureaktion ylläpitämiseksi.
Ylikriittinen massa	Halkeamiskelpoisen materiaalin ylikriittinen massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeellinen ydinketjureaktion ylläpitämiseksi.
Massamäärä
Subkriittinen massa	Alikriittinen massa on pienempi määrä kuin kriittinen massa.
Kriittinen massa	Kriittinen massa on pienin massamassa, jota tarvitaan fissioketjureaktion aloittamiseen.
Ylikriittinen massa	Ylikriittinen massa on suurempi määrä kuin kriittinen massa.
Reaktionopeus
Subkriittinen massa	Reaktionopeus laskee ajan myötä alikriitisen massan läsnä ollessa.
Kriittinen massa	Reaktionopeus laskee ajan myötä kriittisen massan ollessa läsnä.
Ylikriittinen massa	Reaktionopeus laskee ajan myötä superkriittisen massan ollessa läsnä.

Yhteenveto - Subkriittinen kriittinen vs.

Ydinfissioreaktio voi käynnistää useita seuraavia fissioita, mikä johtaa fissioketjureaktioiden syntyyn. Perustuen massamäärään, joka tarvitaan etenemiseen ja ketjureaktion ylläpitämiseen, on olemassa kolme tyyppisiä massoja, joita kutsutaan alikriittiseksi massaksi, kriittiseksi massaksi ja superkriittiseksi massiksi. Alikriittinen kriittisen ja ylikriittisen massan välinen ero on, että alakriittinen massa on halkeamiskelpoisen materiaalin massa, joka ei riitä ylläpitämään ydinketjureaktiota, kun taas kriittinen massa on jatkuvaan ydinketjureaktioon tarvittavan halkeamiskelpoisen materiaalin massa ja ylikriittinen massa Halkeamiskelpoisen materiaalin massa on massa, joka on enemmän kuin tarpeellinen ydinketjureaktion ylläpitämiseksi.

Viite:

1. ”Kriittinen massa.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31. maaliskuuta 2018, saatavana täältä.
2. "Mikä on kriittinen massa?" Innovateus.net, saatavana täältä.

Kuvan kohteliaisuus:

1. ”Kriittinen massa” (Public Domain) Commons Wikimedian kautta