Hauptunterschied – Kontrollierte vs. unkontrollierte Kettenreaktion
Der Hauptunterschied zwischen kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen besteht darin, dass kontrollierte Kettenreaktionen zu keinen explosiven Effekten führen, während unkontrollierte Kettenreaktionen zu einer explosionsartigen Energiefreisetzung führen.
Die Begriffe kontrollierte Kettenreaktionen und unkontrollierte Kettenreaktionen werden unter Kernchemie diskutiert. Eine Kernkettenreaktion tritt auf, wenn eine Kernreaktion das Fortschreiten einiger anderer Kernreaktionen nacheinander verursacht. Diese Kettenreaktionen setzen sehr viel Energie frei.
Was ist eine kontrollierte Kettenreaktion?
Eine kontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die nacheinander unter kontrollierten Bedingungen ablaufen. Lassen Sie uns dieses Konzept am Beispiel von Kernsp altungsreaktionen verstehen. Eine Sp altkettenreaktion findet statt, wenn ein Neutron und ein sp altbares Isotop miteinander interagieren. Diese Wechselwirkung bewirkt die Freisetzung einiger Neutronen aus dem sp altbaren Kern. Diese freigesetzten Neutronen können mit anderen sp altbaren Isotopen interagieren und die Initiierung nachfolgender Sp altungsreaktionen verursachen. Wenn diese Reaktionen richtig kontrolliert und reguliert werden, spricht man von einer kontrollierten Kettenreaktion. Kontrollierte Sp altungsreaktionen können in Gegenwart von Moderatoren durchgeführt werden.
Atomkraftwerke nutzen kontrollierte Kettenreaktionen. Dort werden die Kettenreaktionen durch Steuerung der Geschwindigkeit von Kernreaktionen gesteuert. Kontrollierte Kettenreaktionen lassen sich leicht in eine unkontrollierte Form überführen. Die Reaktionen können gesteuert werden, indem die Menge des verwendeten Ausgangsmaterials (des sp altbaren Isotops) reguliert wird. Wenn zum Beispiel die Menge an verwendetem Uran hoch ist, dann ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit hoch, weil dann die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass ein Neutron mit einem sp altbaren Isotop wechselwirkt. Dann wird die Reaktion unkontrollierbar. Außerdem kann durch Regulieren der Reaktionszeit eine nukleare Kettenreaktion zu einer kontrollierten Reaktion gemacht werden. Wenn die Reaktionszeit verkürzt wird, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass ein Neutron mit einem sp altbaren Isotop wechselwirkt. Dann lässt sich die Reaktion leicht kontrollieren.
Was ist eine unkontrollierte Kettenreaktion?
Eine unkontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die nacheinander, aber nicht unter kontrollierten Bedingungen ablaufen. Daher kann eine unkontrollierte Kettenreaktion hochexplosiv werden. Das liegt daran, dass diese Reaktionen sehr viel Energie auf einmal freisetzen können.
Abbildung 01: Eine unkontrollierte Kettenreaktion
Zum Beispiel kann das radioaktive Isotop Uran-235 einer Kernsp altung unterzogen werden, indem es langsam Neutronen freisetzt. Ein Isotop setzt drei Neutronen gleichzeitig frei. Diese drei Neutronen können mit drei anderen Uran-235-Isotopen reagieren, wobei 9 Neutronen (3 Neutronen pro Isotop) freigesetzt werden. Ebenso wird die Kettenreaktion fortschreiten und eine sehr große Menge an Energie freisetzen. Diese unkontrollierten nuklearen Kettenreaktionen werden in Atombomben verwendet.
Was ist der Unterschied zwischen kontrollierter und unkontrollierter Kettenreaktion?
Kontrollierte vs. unkontrollierte Kettenreaktion |
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| Eine kontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die nacheinander unter kontrollierten Bedingungen ablaufen. | Eine unkontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die nacheinander, aber nicht unter kontrollierten Bedingungen ablaufen. |
| Komponenten | |
| In Gegenwart von Moderatoren wird eine kontrollierte Kettenreaktion durchgeführt. | In Abwesenheit von Moderatoren findet eine unkontrollierte Kettenreaktion statt. |
| Kontrollmaßnahmen | |
| Eine nukleare Kettenreaktion wird in eine kontrollierte Kettenreaktion umgewandelt, indem die Menge der vorhandenen sp altbaren Isotope reguliert, die Reaktionszeit verkürzt und Moderatoren verwendet werden. | Eine unkontrollierte Kettenreaktion hat keine Kontrollmaßnahmen. |
| Anwendungen | |
| Kontrollierte Kettenreaktionen werden in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt. | Unkontrollierte Kettenreaktionen werden in Atombomben eingesetzt. |
Zusammenfassung – Kontrollierte vs. unkontrollierte Kettenreaktion
Kernkettenreaktionen finden sich hauptsächlich in Bezug auf Kernsp altungsreaktionen. Kernsp altung ist der Zerfall eines instabilen Atomkerns. Der Unterschied zwischen kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen besteht darin, dass kontrollierte Kettenreaktionen zu keinen explosiven Effekten führen, während unkontrollierte Kettenreaktionen zu einer explosionsartigen Energiefreisetzung führen.
