Belangrijk verschil - Gecontroleerde versus ongecontroleerde kettingreactie
Het belangrijkste verschil tussen gecontroleerde en ongecontroleerde kettingreacties is dat gecontroleerde kettingreacties niet leiden tot explosieve effecten, terwijl ongecontroleerde kettingreacties leiden tot het vrijkomen van explosieve energie.
De termen gecontroleerde kettingreacties en ongecontroleerde kettingreacties worden besproken onder nucleaire chemie. Een nucleaire kettingreactie treedt op wanneer een nucleaire reactie de voortgang van enkele andere nucleaire reacties veroorzaakt. Bij deze kettingreacties komt een zeer hoge hoeveelheid energie vrij.
Wat is gecontroleerde kettingreactie?
Een gecontroleerde kettingreactie is een aaneenschakeling van kernreacties die vervolgens onder gecontroleerde omstandigheden plaatsvinden. Laten we dit concept begrijpen met behulp van kernsplijtingsreacties als voorbeeld. Een splijtingskettingreactie vindt plaats wanneer een neutron en een splijtbare isotoop met elkaar interageren. Deze interactie veroorzaakt het vrijkomen van enkele neutronen uit de splijtbare kern. Deze vrijgekomen neutronen kunnen interageren met andere splijtbare isotopen en de initiatie van daaropvolgende splijtingsreacties veroorzaken. Wanneer deze reacties goed worden gecontroleerd en gereguleerd, wordt dit een gecontroleerde kettingreactie genoemd. Gecontroleerde splijtingsreacties kunnen worden uitgevoerd in aanwezigheid van moderators.
Kerncentrales gebruiken gecontroleerde kettingreacties. Daar worden de kettingreacties gecontroleerd door de snelheid van kernreacties te regelen. Gecontroleerde kettingreacties kunnen gemakkelijk worden omgezet in een ongecontroleerde vorm. De reacties kunnen worden gecontroleerd door de hoeveelheid gebruikte uitgangsstof (de splijtbare isotoop) te regelen. Als er bijvoorbeeld veel uranium wordt gebruikt, zal de reactiesnelheid ook hoog zijn omdat de kans dat een neutron een interactie aangaat met een splijtbare isotoop groot is. Dan wordt de reactie oncontroleerbaar. En ook, door de tijd van de reactie te regelen, kan een nucleaire kettingreactie worden omgezet in een gecontroleerde reactie. Wanneer de reactietijd wordt verkort, is de kans dat een neutron een interactie aangaat met een splijtbare isotoop laag. Dan kan de reactie gemakkelijk worden gecontroleerd.
Wat is ongecontroleerde kettingreactie?
Een ongecontroleerde kettingreactie is een keten van kernreacties die daarna plaatsvinden, maar niet onder gecontroleerde omstandigheden. Daarom kan een ongecontroleerde kettingreactie zeer explosief worden. Dat komt omdat bij deze reacties een zeer grote hoeveelheid energie tegelijk kan vrijkomen.
Figuur 01: Een ongecontroleerde kettingreactie
De radioactieve isotoop Uranium-235 kan bijvoorbeeld kernsplijting ondergaan en neutronen langzaam vrijgeven. Eén isotoop laat drie neutronen tegelijk vrij. Deze drie neutronen kunnen reageren met drie andere uranium-235-isotopen, waarbij 9 neutronen vrijkomen (3 neutronen per isotoop). Evenzo zal de kettingreactie voortschrijden en een zeer grote hoeveelheid energie vrijgeven. Deze ongecontroleerde nucleaire kettingreacties worden gebruikt in atoombommen.
Wat is het verschil tussen gecontroleerde en ongecontroleerde kettingreactie?
Gecontroleerde versus ongecontroleerde kettingreactie |
|
| Een gecontroleerde kettingreactie is een aaneenschakeling van kernreacties die vervolgens onder gecontroleerde omstandigheden plaatsvinden. | Een ongecontroleerde kettingreactie is een keten van kernreacties die daarna plaatsvinden, maar niet onder gecontroleerde omstandigheden. |
| Componenten | |
| Een gecontroleerde kettingreactie wordt uitgevoerd in aanwezigheid van moderators. | Een ongecontroleerde kettingreactie wordt uitgevoerd in afwezigheid van moderators. |
| Beheersingsmaatregelen | |
| Een nucleaire kettingreactie wordt omgezet in een gecontroleerde kettingreactie door de hoeveelheid aanwezige splijtbare isotopen te reguleren, de reactietijd te verkorten en moderators te gebruiken. | Een ongecontroleerde kettingreactie kent geen beheersmaatregelen. |
| Toepassingen | |
| Gecontroleerde kettingreacties worden gebruikt in kerncentrales om elektriciteit op te wekken. | Ongecontroleerde kettingreacties worden gebruikt in atoombommen. |
Samenvatting – Gecontroleerde versus ongecontroleerde kettingreactie
Kernkettingreacties zijn vooral te vinden met betrekking tot kernsplijtingsreacties. kernsplijting is de afbraak van een onstabiele atoomkern. Het verschil tussen gecontroleerde en ongecontroleerde kettingreacties is dat gecontroleerde kettingreacties niet leiden tot explosieve effecten, terwijl ongecontroleerde kettingreacties leiden tot het vrijkomen van explosieve energie.
