Ключова разлика – подкритична срещу критична срещу суперкритична маса
Подкритичната, критичната и суперкритичната маса се отнася до количеството маса на делящ се материал, използван в ядрени верижни реакции. Ключовата разлика между подкритичната, критичната и суперкритичната маса е, че подкритичната маса е масата на делящ се материал, който не е достатъчен за поддържане на ядрена верижна реакция, докато критичната маса е масата на делящ се материал, необходим за поддържане на ядрена верижна реакция, и суперкритична маса на делящ се материал е масата, която е повече от достатъчна за поддържане на ядрена верижна реакция.
Ядрената верижна реакция е поредица от реакции на делене. Реакцията на ядрено делене е процес на освобождаване на неутрон от нестабилно атомно ядро. Когато този освободен неутрон взаимодейства с друг нестабилен изотоп, новият изотоп също претърпява ядрено делене, освобождавайки друг неутрон. По подобен начин протича верига от реакции.
Какво е подкритична маса?
Субкритичната маса е масата на делящ се материал, която не е достатъчна за поддържане на ядрена верижна реакция. За да започне верижна реакция на делене, трябва да има минимално необходимо количество маса на делящия се изотоп (известно като критична маса). Подкритичната маса винаги е по-малка от тази на критичната маса; следователно субкритичната маса на делящ се материал не може да поддържа верижна реакция на делене.
Броят на неутроните, присъстващи в субкритична маса от делящ се материал, ще намалее експоненциално с времето, защото няма достатъчно изотопи, които да могат да отделят повече неутрони чрез взаимодействие със съществуващите неутрони.
Какво е критична маса?
Критичната маса е най-малкото количество маса от делящ се материал, което е необходимо за поддържане на ядрена верижна реакция. Количеството критична маса зависи от ядрените свойства на делящия се материал, плътността, формата и обогатяването на делящия се материал.
Фигура 1: Масата на изотопите определя броя на деленията.
Чистотата на изотопа също е важна при определяне на количеството критична маса. Например, ако чистотата е висока, критичната маса е ниска. Външните фактори, които влияят върху стойността на критичната маса, са температурата и околната среда на делящия се материал.
Какво е суперкритична маса?
Свръхкритичната маса на делящ се материал е масата, която е повече от достатъчна за поддържане на ядрена верижна реакция. Когато има свръхкритична маса в система, която има верижни реакции на делене, скоростта на делене ще нараства с времето. Това е така, защото вероятността неутрон да взаимодейства с изотоп е много висока, в тази система има много изотопи. Въпреки това, след известно време, системата получава равновесно състояние, при което количеството маса е намалено до критичната маса.
Каква е разликата между подкритична критична и суперкритична маса?
Подкритична срещу критична срещу суперкритична маса |
|
| Подкритична маса | Субкритичната маса е масата на делящ се материал, която не е достатъчна за поддържане на верижна ядрена реакция. |
| Критична маса | Критичната маса е най-малкото количество маса от делящ се материал, което е необходимо за поддържане на ядрена верижна реакция. |
| Свръхкритична маса | Свръхкритичната маса на делящ се материал е масата, която е повече от достатъчна за поддържане на ядрена верижна реакция. |
| Количество маса | |
| Подкритична маса | Подкритичната маса е по-малко от критичната маса. |
| Критична маса | Критичната маса е най-малкото количество маса, необходимо за започване на верижна реакция на делене. |
| Свръхкритична маса | Свръхкритичната маса е по-голямо количество от критичната маса. |
| Скорост на реакция | |
| Подкритична маса | Скоростта на реакцията намалява с времето в присъствието на подкритична маса. |
| Критична маса | Скоростта на реакцията намалява с времето при наличие на критична маса. |
| Свръхкритична маса | Скоростта на реакцията намалява с времето в присъствието на суперкритична маса. |
Обобщение – Подкритична критична срещу суперкритична маса
Ядрената реакция на делене може да инициира няколко последващи деления, което води до създаването на верижни реакции на делене. Въз основа на количеството маса, необходимо за прогресията и за поддържане на верижна реакция, има три вида маси, наречени субкритична маса, критична маса и суперкритична маса. Ключовата разлика между субкритичната критична и суперкритичната маса е, че субкритичната маса е масата на делящ се материал, който не е достатъчен за поддържане на ядрена верижна реакция, докато критичната маса е масата на делящ се материал, необходим за продължителна ядрена верижна реакция и суперкритична маса на делящ се материал е масата, която е повече от достатъчна за поддържане на ядрена верижна реакция.
