Belangrijk verschil - Subkritische versus kritieke versus superkritische massa
Subkritische, kritische en superkritische massa verwijzen naar de hoeveelheid massa van een splijtbaar materiaal dat wordt gebruikt bij nucleaire kettingreacties. Het belangrijkste verschil tussen subkritische, kritische en superkritische massa is dat subkritische massa de massa is van een splijtbaar materiaal dat niet genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden, terwijl kritische massa de massa is van een splijtbaar materiaal dat nodig is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden, en superkritische massa van een splijtstof is de massa die meer dan genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden.
Een nucleaire kettingreactie is een reeks splijtingsreacties. Een kernsplijtingsreactie is het proces waarbij een neutron vrijkomt uit een onstabiele atoomkern. Wanneer dit vrijgekomen neutron interageert met een andere onstabiele isotoop, ondergaat de nieuwe isotoop ook kernsplijting, waardoor een ander neutron vrijkomt. Op dezelfde manier vindt er een kettingreactie plaats.
Wat is subkritische massa?
Subkritische massa is de massa van een splijtstof die niet voldoende is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. Om een splijtingskettingreactie te starten, moet er een minimaal vereiste hoeveelheid massa van de splijtbare isotoop zijn (bekend als de kritische massa). De subkritische massa is altijd kleiner dan die van de kritische massa; daarom kan de subkritische massa van een splijtstof geen kettingreactie van splijting ondersteunen.
Het aantal neutronen dat aanwezig is in een subkritische massa van splijtbaar materiaal zal met de tijd exponentieel afnemen omdat er niet voldoende isotopen zijn die in staat zijn om meer neutronen vrij te geven door interactie met de bestaande neutronen.
Wat is kritische massa?
Kritische massa is de kleinste hoeveelheid massa van een splijtstof die nodig is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. De hoeveelheid kritische massa hangt af van de nucleaire eigenschappen van de splijtstof, dichtheid, vorm en verrijking van splijtstof.
Figuur 1: De massa van isotopen bepa alt het aantal splijtingen.
De zuiverheid van de isotoop is ook belangrijk bij het bepalen van de hoeveelheid kritische massa. Als de zuiverheid bijvoorbeeld hoog is, is de kritische massa laag. De externe factoren die de waarde van de kritische massa beïnvloeden zijn de temperatuur en de omgeving van de splijtstof.
Wat is superkritische massa?
Superkritische massa van een splijtstof is de massa die meer dan genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. Wanneer er superkritische massa is in een systeem met kettingreacties van splijting, zal de snelheid van splijting met de tijd toenemen. Dit komt omdat de kans dat een neutron een interactie aangaat met een isotoop erg groot is, er zijn veel isotopen in dat systeem. Na enige tijd bereikt het systeem echter een evenwichtstoestand waarbij de hoeveelheid massa is verlaagd tot de kritische massa.
Wat is het verschil tussen subkritische en superkritische massa?
Subkritische versus kritieke versus superkritische massa |
|
| Subkritische massa | Subkritische massa is de massa van een splijtstof die niet voldoende is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. |
| Kritische massa | Kritische massa is de kleinste hoeveelheid massa van een splijtstof die nodig is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. |
| Superkritische massa | Superkritische massa van een splijtstof is de massa die meer dan genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden. |
| Aantal massa | |
| Subkritische massa | Subkritische massa is een kleinere hoeveelheid dan kritische massa. |
| Kritische massa | Kritische massa is de kleinste hoeveelheid massa die nodig is om een kettingreactie van splijting op gang te brengen. |
| Superkritische massa | Superkritische massa is een grotere hoeveelheid dan kritische massa. |
| Reactiesnelheid | |
| Subkritische massa | De reactiesnelheid neemt af met de tijd in aanwezigheid van subkritische massa. |
| Kritische massa | De reactiesnelheid neemt af met de tijd in aanwezigheid van kritische massa. |
| Superkritische massa | De reactiesnelheid neemt af met de tijd in aanwezigheid van superkritische massa. |
Samenvatting – Subkritische kritieke versus superkritische massa
Een kernsplijtingsreactie kan verschillende opeenvolgende splijtingen initiëren die leiden tot het ontstaan van splijtingskettingreacties. Op basis van de hoeveelheid massa die nodig is voor de progressie en om een kettingreactie in stand te houden, zijn er drie soorten massa's die worden genoemd als subkritische massa, kritische massa en superkritische massa. Het belangrijkste verschil tussen subkritische kritische en superkritische massa is dat subkritische massa de massa is van een splijtbaar materiaal dat niet genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden, terwijl kritische massa de massa is van een splijtbaar materiaal dat nodig is voor een aanhoudende nucleaire kettingreactie en superkritische massa van een splijtstof is de massa die meer dan genoeg is om een nucleaire kettingreactie in stand te houden.
