Alamkriitilise ja ülekriitilise massi erinevus

Peamine erinevus - alakriitiline vs kriitiline vs ülekriitiline mass
 

Alamkriitiline, kriitiline ja ülekriitiline mass tähistab lõhustuva materjali massi hulka, mida kasutatakse tuumaahela reaktsioonides. Alamkriitilise, kriitilise ja ülekriitilise massi peamine erinevus on see alamkriitiline mass on lõhustuva materjali mass, millest ei piisa tuumaahela reaktsiooni jätkamiseks, samas kui kriitiline mass on lõhustuva materjali mass, mis on vajalik tuumaahela reaktsiooni läbiviimiseks, ja lõhustuva materjali ülekriitiline mass on mass, mis on rohkem kui tuumaahela reaktsiooni püsimiseks piisavalt.

Tuumaahelreaktsioon on lõhustumisreaktsioonide seeria. Tuuma lõhustumisreaktsioon on neutroni vabastamine ebastabiilsest aatomituumast. Kui see vabastatud neutron interakteerub teise ebastabiilse isotoobiga, toimub uus isotoop ka tuuma lõhustumisel, vabastades veel ühe neutroni. Samamoodi toimub reaktsioonide ahel.

SISU

1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on alakriitiline mass
3. Mis on kriitiline mass
4. Mis on ülekriitiline mass
5. Kõrvuti võrdlus - alakriitiline vs kriitiline vs ülekriitiline mass tabelina
6. Kokkuvõte

Mis on alakriitiline mass?

Alamkriitiline mass on lõhustuva materjali mass, mis ei ole tuumaahela reaktsiooni toimumiseks piisav. Lõhustumise ahelreaktsiooni käivitamiseks peaks olema minimaalne vajalik lõhustuva isotoobi mass (tuntud kui kriitiline mass). Alamkriitiline mass on alati väiksem kui kriitilisel massil; seetõttu ei suuda lõhustuva materjali subkriitiline mass lõhustumisahela reaktsiooni pidada.

Lõhustuva materjali subkriitilises massis esinevate neutronite arv väheneb ajaga eksponentsiaalselt, kuna pole piisavalt isotoope, mis olemasolevate neutronitega suheldes suudaksid vabastada rohkem neutroneid.

Mis on kriitiline mass?

Kriitiline mass on lõhustuva materjali väikseim massikogus, mis on vajalik tuumaahela reaktsiooni toimumiseks. Kriitilise massi suurus sõltub lõhustuva materjali tuumaomadustest, tihedusest, kujust ja lõhustuva materjali rikastumisest.

Joonis 1: isotoopide mass määrab lõhustumiste arvu.

Kriitilise massi määramisel on oluline ka isotoobi puhtus. Näiteks kui puhtus on kõrge, on kriitiline mass madal. Kriitilise massi väärtust mõjutavad välistegurid on lõhustuva materjali temperatuur ja ümbritsev temperatuur.

Mis on ülekriitiline mass?

Lõhustuva materjali ülekriitiline mass on mass, mis on enam kui piisav tuumaahela reaktsiooni püsimiseks. Kui lõhustumisahela reaktsioonidega süsteemis on ülekriitiline mass, suureneb lõhustumiskiirus aja jooksul. Selle põhjuseks on asjaolu, et neutroni interaktsiooni tõenäosus isotoobiga on väga suur, selles süsteemis on palju isotoope. Mõne aja pärast saavutab süsteem siiski tasakaaluseisundi, mille korral massi kogus on langetatud kriitilise massini.

Mis vahe on subkriitilisel ja kriitilisel massil??

Alamkriitiline vs kriitiline vs ülekriitiline mass
Alamkriitiline mass	Alamkriitiline mass on lõhustuva materjali mass, mis ei ole tuumaahela reaktsiooni toimumiseks piisav.
Kriitiline mass	Kriitiline mass on lõhustuva materjali väikseim massikogus, mis on vajalik tuumaahela reaktsiooni toimumiseks.
Ülekriitiline missa	Lõhustuva materjali ülekriitiline mass on mass, mis on enam kui piisav tuumaahela reaktsiooni püsimiseks.
Massi suurus
Alamkriitiline mass	Alamkriitiline mass on väiksem kui kriitiline mass.
Kriitiline mass	Kriitiline mass on väikseim massikogus, mis on vajalik lõhustumisahela reaktsiooni käivitamiseks.
Ülekriitiline missa	Ülekriitiline mass on suurem kui kriitiline mass.
Reaktsioonimäär
Alamkriitiline mass	Subkriitilise massi olemasolul reaktsiooni kiirus väheneb aja jooksul.
Kriitiline mass	Reaktsioonikiirus väheneb kriitilise massi juuresolekul aja jooksul.
Ülekriitiline missa	Ülekriitilise massi juuresolekul reaktsioonikiirus väheneb aja jooksul.

Kokkuvõte - alakriitiline kriitiline vs ülekriitiline mass

Tuuma lõhustumisreaktsioon võib käivitada mitu järgnevat lõhustumist, mis viib lõhustumisahela reaktsioonide tekkeni. Lähtudes massi hulgast, mis on vajalik progresseerumiseks ja ahelreaktsiooni toetamiseks, on kolme tüüpi masse, mida nimetatakse subkriitiliseks massiks, kriitiliseks massiks ja ülekriitiliseks massiks. Alamkriitilise ja ülekriitilise massi peamiseks erinevuseks on see, et subkriitiline mass on lõhustuva materjali mass, mis ei ole tuumaahela reaktsiooni jaoks piisav, samas kui kriitiline mass on pideva tuumaahela reaktsiooniks vajaliku lõhustuva materjali mass ja ülekriitiline mass lõhustuva materjali mass on mass, mis on enam kui piisav tuumaahela reaktsiooni püsimiseks.

Viide:

1. “Kriitiline mass”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31. märts 2018, saadaval siin.
2. “Mis on kriitiline mass?” Innovateus.net, saadaval siin.

Pilt viisakalt:

1. Commonsis Wikimedia kaudu „kriitiline mass” (avalik domeen)