Unterschied zwischen kontrollierter und unkontrollierter Kettenreaktion

Schlüsseldifferenz - kontrolliert vs Unkontrollierte Kettenreaktion
 

Das Hauptunterschied zwischen kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen ist das Kontrollierte Kettenreaktionen führen nicht zu explosiven Effekten, unkontrollierte Kettenreaktionen führen zu explosiver Energiefreisetzung.

Die Begriffe kontrollierte Kettenreaktionen und unkontrollierte Kettenreaktionen werden unter Kernchemie diskutiert. Eine nukleare Kettenreaktion tritt auf, wenn eine Kernreaktion anschließend das Fortschreiten einiger anderer Kernreaktionen verursacht. Diese Kettenreaktionen setzen sehr viel Energie frei.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist kontrollierte Kettenreaktion?
3. Was ist eine unkontrollierte Kettenreaktion?
4. Side-by-Side-Vergleich - Kontrollierte vs. unkontrollierte Kettenreaktion in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was ist kontrollierte Kettenreaktion??

Eine kontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die anschließend unter kontrollierten Bedingungen ablaufen. Lassen Sie uns dieses Konzept am Beispiel der Kernspaltungsreaktionen verstehen. Eine Spaltkettenreaktion findet statt, wenn ein Neutron und ein spaltbares Isotop miteinander interagieren. Diese Wechselwirkung bewirkt die Freisetzung einiger Neutronen aus dem spaltbaren Kern. Diese freigesetzten Neutronen können mit anderen spaltbaren Isotopen in Wechselwirkung treten und nachfolgende Spaltreaktionen auslösen. Wenn diese Reaktionen richtig kontrolliert und reguliert werden, spricht man von einer kontrollierten Kettenreaktion. Kontrollierte Spaltreaktionen können in Gegenwart von Moderatoren durchgeführt werden.

Kernkraftwerke setzen kontrollierte Kettenreaktionen ein. Dort werden die Kettenreaktionen durch Steuerung der Geschwindigkeit der Kernreaktionen gesteuert. Kontrollierte Kettenreaktionen können leicht in unkontrollierte Form umgewandelt werden. Die Reaktionen können durch Regulieren der Menge des eingesetzten Ausgangsmaterials (des spaltbaren Isotops) gesteuert werden. Wenn beispielsweise die Menge an verwendetem Uran hoch ist, ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit hoch, da dann die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass ein Neutron mit einem spaltbaren Isotop interagiert. Dann wird die Reaktion unkontrollierbar. Durch Regulierung der Reaktionszeit kann auch eine Kettenreaktion in eine kontrollierte Reaktion überführt werden. Wenn die Reaktionszeit reduziert wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Neutron mit einem spaltbaren Isotop interagiert, gering. Dann kann die Reaktion leicht kontrolliert werden.

Was ist eine unkontrollierte Kettenreaktion??

Eine unkontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die anschließend stattfinden, jedoch nicht unter kontrollierten Bedingungen. Daher kann eine unkontrollierte Kettenreaktion hochexplosiv werden. Das liegt daran, dass diese Reaktionen gleichzeitig sehr viel Energie freisetzen können.

Abbildung 01: Eine unkontrollierte Kettenreaktion

Beispielsweise kann das radioaktive Isotop Uran-235 eine Kernspaltung durchlaufen, wobei Neutron langsam freigesetzt wird. Ein Isotop gibt jeweils drei Neutronen frei. Diese drei Neutronen können mit drei anderen Uran-235-Isotopen reagieren, wobei 9 Neutronen freigesetzt werden (3 Neutronen pro Isotop). Ebenso wird die Kettenreaktion fortschreiten und sehr viel Energie freisetzen. Diese unkontrollierten Kettenreaktionen werden in Atombomben eingesetzt.

Was ist der Unterschied zwischen kontrollierter und unkontrollierter Kettenreaktion??

Kontrollierte vs. unkontrollierte Kettenreaktion
Eine kontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die anschließend unter kontrollierten Bedingungen ablaufen.	Eine unkontrollierte Kettenreaktion ist eine Kette von Kernreaktionen, die anschließend stattfinden, jedoch nicht unter kontrollierten Bedingungen.
Komponenten
Eine kontrollierte Kettenreaktion wird in Gegenwart von Moderatoren durchgeführt.	Eine unkontrollierte Kettenreaktion wird in Abwesenheit von Moderatoren durchgeführt.
Kontrollmaßnahmen
Eine Kernkettenreaktion wird in eine kontrollierte Kettenreaktion umgewandelt, indem die Menge der vorhandenen spaltbaren Isotope reguliert wird, die Reaktionszeit verkürzt wird und Moderatoren verwendet werden.	Eine unkontrollierte Kettenreaktion hat keine Kontrollmaßnahmen.
Anwendungen
Kontrollierte Kettenreaktionen werden in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt.	In Atombomben werden unkontrollierte Kettenreaktionen eingesetzt.

Zusammenfassung - kontrolliert vs Unkontrollierte Kettenreaktion

Kernkettenreaktionen können hauptsächlich in Bezug auf Kernspaltungsreaktionen gefunden werden. Kernspaltung ist der Zusammenbruch eines instabilen Atomkerns. Der Unterschied zwischen kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen besteht darin, dass kontrollierte Kettenreaktionen nicht zu explosiven Effekten führen, während unkontrollierte Kettenreaktionen zu explosiver Energiefreisetzung führen.

Referenz:

1. Ramakrishnan, Dinesh. "Infofavour". Kernspaltung - kontrollierte und unkontrollierte Spaltungsreaktionen. Hier verfügbar
2. "Kontrollierte Spaltung gegen unkontrollierte Spaltung". JISIBHLPhysics - Kontrollierte Spaltung gegen unkontrollierte Spaltung. Hier verfügbar 
3. "Nuclear Chain Reaction". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 31. März 2018. Hier verfügbar

Bildhöflichkeit:

1. 'Kernreaktion der Kernspaltung' Von MikeRun - Eigene Arbeit, (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia