Klíčový rozdíl – kontrolovaná vs. nekontrolovaná řetězová reakce
Klíčový rozdíl mezi řízenými a nekontrolovanými řetězovými reakcemi je ten, že řízené řetězové reakce nevedou k žádným explozivním efektům, zatímco nekontrolované řetězové reakce vedou k explozivnímu uvolnění energie.
Pojmy řízené řetězové reakce a neřízené řetězové reakce jsou diskutovány v rámci jaderné chemie. Jaderná řetězová reakce nastane, když jedna jaderná reakce způsobí postup některých dalších jaderných reakcí následně. Tyto řetězové reakce uvolňují velmi velké množství energie.
Co je řízená řetězová reakce?
Řízená řetězová reakce je řetězec jaderných reakcí, které následně probíhají za řízených podmínek. Pojďme pochopit tento koncept pomocí jaderných štěpných reakcí jako příkladu. Při vzájemné interakci neutronu a štěpného izotopu dochází k štěpné řetězové reakci. Tato interakce způsobí uvolnění některých neutronů z štěpného jádra. Tyto uvolněné neutrony mohou interagovat s jinými štěpnými izotopy a způsobit iniciaci následných štěpných reakcí. Když jsou tyto reakce řízeny a regulovány správně, nazývá se to řízená řetězová reakce. Řízené štěpné reakce lze provádět za přítomnosti moderátorů.
Jaderné elektrárny využívají řízené řetězové reakce. Tam jsou řetězové reakce řízeny řízením rychlosti jaderných reakcí. Řízené řetězové reakce lze snadno převést do neřízené formy. Reakce lze řídit regulací množství použitého výchozího materiálu (štěpného izotopu). Pokud je například množství použitého uranu vysoké, pak bude rychlost reakce také vysoká, protože pak je vysoká pravděpodobnost interakce neutronu se štěpným izotopem. Pak se reakce stává nekontrolovatelnou. A také regulací doby reakce lze z jaderné řetězové reakce udělat řízenou reakci. Když se zkrátí doba reakce, pravděpodobnost interakce neutronu se štěpným izotopem je nízká. Pak lze reakci snadno ovládat.
Co je to nekontrolovaná řetězová reakce?
Nekontrolovaná řetězová reakce je řetězec jaderných reakcí, které probíhají následně, ale ne za kontrolovaných podmínek. Nekontrolovaná řetězová reakce se proto může stát vysoce výbušnou. Je to proto, že tyto reakce mohou uvolnit velmi velké množství energie najednou.
Obrázek 01: Nekontrolovaná řetězová reakce
Například radioaktivní izotop Uran-235 může podléhat jadernému štěpení a pomalu uvolňovat neutron. Jeden izotop uvolňuje tři neutrony najednou. Tyto tři neutrony mohou reagovat se třemi dalšími izotopy uranu-235 za uvolnění 9 neutronů (3 neutrony na každý izotop). Stejně tak řetězová reakce bude postupovat a uvolní velmi vysoké množství energie. Tyto nekontrolované jaderné řetězové reakce se používají v jaderných bombách.
Jaký je rozdíl mezi řízenou a nekontrolovanou řetězovou reakcí?
Kontrolovaná vs nekontrolovaná řetězová reakce |
|
| Řízená řetězová reakce je řetězec jaderných reakcí, které následně probíhají za kontrolovaných podmínek. | Nekontrolovaná řetězová reakce je řetězec jaderných reakcí, které probíhají následně, ale ne za kontrolovaných podmínek. |
| Komponenty | |
| Za přítomnosti moderátorů probíhá řízená řetězová reakce. | V nepřítomnosti moderátorů probíhá neřízená řetězová reakce. |
| Kontrolní opatření | |
| Jaderná řetězová reakce se přemění na řízenou řetězovou reakci regulací množství přítomných štěpných izotopů, zkrácením doby reakce a použitím moderátorů. | Nekontrolovaná řetězová reakce nemá žádná kontrolní opatření. |
| Aplikace | |
| V jaderných elektrárnách se k výrobě elektřiny používají řízené řetězové reakce. | V jaderných bombách se používají neřízené řetězové reakce. |
Shrnutí – řízená vs. nekontrolovaná řetězová reakce
Jaderné řetězové reakce lze nalézt především v souvislosti s reakcemi jaderného štěpení. jaderné štěpení je rozpad nestabilního atomového jádra. Rozdíl mezi řízenými a nekontrolovanými řetězovými reakcemi je ten, že řízené řetězové reakce nevedou k žádným výbušným efektům, zatímco nekontrolované řetězové reakce vedou k explozivnímu uvolnění energie.
