הבדל מפתח – תגובת שרשרת מבוקרת לעומת בלתי מבוקרת
ההבדל העיקרי בין תגובות שרשרת מבוקרות לבלתי מבוקרות הוא שתגובות שרשרת מבוקרות אינן מובילות להשפעות נפץ, בעוד שתגובות שרשרת בלתי מבוקרות מובילות לשחרור אנרגיה נפיצה.
המונחים תגובות שרשרת מבוקרות ותגובות שרשרת לא מבוקרות נדונים תחת כימיה גרעינית. תגובת שרשרת גרעינית מתרחשת כאשר תגובה גרעינית אחת גורמת להתקדמות של כמה תגובות גרעיניות אחרות לאחר מכן. תגובות שרשרת אלו משחררות כמות גבוהה מאוד של אנרגיה.
מהי תגובת שרשרת מבוקרת?
תגובת שרשרת מבוקרת היא שרשרת של תגובות גרעיניות המתרחשות לאחר מכן בתנאים מבוקרים. הבה נבין מושג זה באמצעות תגובות ביקוע גרעיני כדוגמה. תגובת שרשרת ביקוע מתרחשת כאשר נויטרון ואיזוטופ בקיע מקיימים אינטראקציה זה עם זה. אינטראקציה זו גורמת לשחרור של כמה נויטרונים מהגרעין הבקיע. הנייטרונים המשוחררים הללו יכולים לקיים אינטראקציה עם איזוטופים בקיעים אחרים ולגרום להתחלה של תגובות ביקוע עוקבות. כאשר תגובות אלו נשלטות ומווסתות כראוי, זה נקרא תגובת שרשרת מבוקרת. ניתן לבצע תגובות ביקוע מבוקרות בנוכחות מנחים.
תחנות כוח גרעיניות משתמשות בתגובות שרשרת מבוקרות. שם, תגובות השרשרת נשלטות על ידי שליטה בקצב התגובות הגרעיניות. ניתן להמיר בקלות תגובות שרשרת מבוקרות לצורה בלתי מבוקרת. ניתן לשלוט בתגובות על ידי ויסות כמות חומר המוצא המשמש (האיזוטופ הבקיע).לדוגמה, אם כמות האורניום בשימוש גבוהה, אז גם מהירות התגובה תהיה גבוהה כי אז ההסתברות לאינטראקציה של נויטרון עם איזוטופ בקיע היא גבוהה. ואז התגובה הופכת לבלתי נשלטת. וגם, על ידי ויסות זמן התגובה, ניתן להפוך תגובת שרשרת גרעינית לתגובה מבוקרת. כאשר זמן התגובה מצטמצם, ההסתברות לאינטראקציה של נויטרון עם איזוטופ בקיע נמוכה. אז ניתן לשלוט בקלות על התגובה.
מהי תגובת שרשרת בלתי מבוקרת?
תגובת שרשרת בלתי מבוקרת היא שרשרת של תגובות גרעיניות המתרחשות לאחר מכן, אך לא בתנאים מבוקרים. לכן, תגובת שרשרת בלתי מבוקרת יכולה להפוך לנפיצה ביותר. הסיבה לכך היא שהתגובות הללו יכולות לשחרר כמות גבוהה מאוד של אנרגיה בכל פעם.
איור 01: תגובת שרשרת בלתי מבוקרת
לדוגמה, האיזוטופ הרדיואקטיבי אורניום-235 יכול לעבור ביקוע גרעיני תוך שחרור נויטרונים באיטיות. איזוטופ אחד משחרר שלושה נויטרונים בכל פעם. שלושת הנייטרונים הללו יכולים להגיב עם שלושה איזוטופים אחרים של אורניום-235 ומשחררים 9 נויטרונים (3 נויטרונים לכל איזוטופ). כמו כן, תגובת השרשרת תתקדם ותשחרר כמות גבוהה מאוד של אנרגיה. תגובות שרשרת גרעיניות בלתי מבוקרות אלו משמשות בפצצות גרעיניות.
מה ההבדל בין תגובת שרשרת מבוקרת לבלתי מבוקרת?
תגובת שרשרת מבוקרת לעומת בלתי מבוקרת |
|
| תגובת שרשרת מבוקרת היא שרשרת של תגובות גרעיניות המתרחשות לאחר מכן בתנאים מבוקרים. | תגובת שרשרת בלתי מבוקרת היא שרשרת של תגובות גרעיניות המתרחשות לאחר מכן, אך לא בתנאים מבוקרים. |
| רכיבים | |
| תגובת שרשרת מבוקרת מתבצעת בנוכחות מנחים. | תגובת שרשרת בלתי מבוקרת מתבצעת בהיעדר מנחים. |
| אמצעי בקרה | |
| תגובת שרשרת גרעינית מומרת לתגובת שרשרת מבוקרת באמצעות ויסות כמות האיזוטופים הבקיעים הקיימים, צמצום זמן התגובה ושימוש במנחים. | לתגובת שרשרת בלתי מבוקרת אין אמצעי בקרה. |
| יישומים | |
| תגובת שרשרת מבוקרת משמשת בתחנות כוח גרעיניות לייצור חשמל. | תגובת שרשרת בלתי מבוקרת משמשת בפצצות גרעיניות. |
סיכום – תגובת שרשרת מבוקרת לעומת בלתי מבוקרת
ניתן למצוא תגובות שרשרת גרעיניות בעיקר לגבי תגובות ביקוע גרעיני. ביקוע גרעיני הוא פירוק של גרעין אטום לא יציב. ההבדל בין תגובות שרשרת מבוקרות לבלתי מבוקרות הוא שתגובות שרשרת מבוקרות אינן מובילות להשפעות נפץ כלשהן ואילו תגובות שרשרת בלתי מבוקרות מובילות לשחרור אנרגיה נפיצה.
