Uránhasításkor honnét veszik a kezdő neutront?

22:42

Nyugodtan megesküdhetsz rá! :-) Pontosan így csinálják.

Pedro

Szóljatok, ha valamit elszúrtam (nem vagyok fizikus, este is van...), de szerintem a bombába már kell egy neutronforrás is.

Egy reaktorban (pl a paksi) van durván 10 tonna urán, ami nagyjából 10 a 30-dikon, 10 a 29-diken darab uránatomot jelet. Ennek nagy része 238-as urán, így lustaságból csak ezek spontán hasadását veszem figyelembe.

A 238-as felezési ideje 4,47*10^9 év. Ennek a reciproka durván, nagyjából egyenlő azzal, hogy mekkora valószínűséggel bomlik el egy év alatt a 238-as urán.

Ez pedig= 2,24*10^-10

Mivel nem egy év alatt kell, hogy beinduljon a láncreakció, hanem minél gyorsabban (elvégre bevételkiesés) ezért megnéztem, hogy 10 perc alatt mekkora eséllyel bomlik a 238-as urán. (Tudom, hogy az exponenciális eloszlást kellett volna integrálni 0-tól 10 percre, és nem beosztani a napok, órák számával, és még hattal; de csak közelítő pontosság kell)

Az jött ki, hogy 4,26*10^-15

A wikipédia szerint 5,4*10^-7 a hasadás valószínúsége, HA már bomlik. (feltételes valószínűség)

Tehát annak az valószínűsége, hogy 1 db 238-as urán elbomlik 10 perc alatt a két fenti szám szorzata=2,3*10^-21.

Egy reaktorban, ahol van 10^29 darab urán várhatóan 10 perc alatt jó sok urán fog elhasadni, de egy atombombában 3 nagyságrenddel kevesebb uránatom van. Ráadásul a 235-ös uránnál a hasadás aránya bomlásonként 4 nagyságrenddel kisebb, mint a 238-asnál, igaz, hogy durván 10-szer gyakrabban bomlik.

Tehát a bombában:

3 nagyságrenddel kevesebb urán van, mint a paksi reaktorokba

235-ös urán van túlnyomó részt, ami 3 nagyságrenddel ritkábban hasad

Ráadásul nem is 10 perc alatt kell beindulnia a láncreakciónak, hanem még mielőtt földet ér. Szóval a kritikus tömeg összelövése után kevesebb mind egy másodperc alatt. De az is lehet, hogy tized, század ... másodperc alatt

Szóval szerintem a bombáknál, legalábbis a 235-ös uránnal működőknél használnak neutronforrást.

helyesbítés:

Tehát annak az valószínűsége, hogy 1 db 238-as urán elbomlik 10 perc alatt a két fenti szám szorzata=2,3*10^-21

helyett:

Tehát annak az valószínűsége, hogy 1 db 238-as urán ELHASAD (és nem csak bomlik) 10 perc alatt a két fenti szám szorzata=2,3*10^-21

tényleg este van már, és amúgy sincs kedvem utánadszámolni- elhiszem, hogy nem tévedtél a számolásban.

egy dolgot azonban nem vettél figyelembe, és ez borít mindent:

az erőművekben használt hasadóanyag jóval kevéssé van dúsítva, mint a bombában használatos és a láncreakció "hevessége" a neutronsűrűség függvénye.

az erőművekben ezért nem lehetséges atomrobbanás, és ezért lehetséges a bombában.

szóval nincs szükség semmiféle plusz neutronforrásra a bomba működéséhez.

Igen, használnak neutronforrást, de nem ezért. :-D

A kritikus mennyiség felett a reakció beindulna magától is (elméletileg egyetlen "kósza" neutrontól is), csak a kezdeti kis (???) robbanási energia szétszórná az urán legnagyobb részét, ami miatt az egyes darabok már a kritikus mennyiség alatt lennének, azaz leállna a reakció, és az urán nagy része veszendőbe menne.

Ezért használnak aktív neutronforrást, amivel egy adagban jószerint az egész urántömböt besugározzák, így tulajdonképpen "egyszerre" kezd bomlani az egész, ezért jóval kevesebb urán megy veszendőbe, tehát sokkal nagyobb a bomba "hatásfoka".

Pedro

ezt elcsesztem :(

valóban kell plusz neutronforrás

mea culpa

(de amit a dúsítási különbségről mondtam, az igaz :)

re Nandras

Szerintem félreértettük egymst. Én nem azt mondtam, hogy az erőműben könyen lehet szuperkritikus a láncreakció (akár promt neutronokra), hanem azt, hogy míg egy erőműben jó eséllyel beindul a láncreakció néhány perccel/másodpercccel a kritikus tömeg létrejötte után; addig az 50 kilós bombában nincs annyi uránatom, hogy az ott szükséges baromi rövid idő alatt történjen egy spontán hasadás.

Ráadásul annak sem 0 az esélye, hogy a spontán hasadásból keletkező neutron kirepül a fenébe, és nem ütkozik egy másik 235-ös uránnal.

Nem írtam én arról sem, hogy heves lenne a reaktrban a maghasadás, és nagyon jól tudom hogy nem dúsítják a reaktorokhoz az uránt annyira, hogy bomba legyen. Elvégre 6 km-re nőttem föl 4 db reaktortól...

PótPápuaPuapó

...és ettől vagy ilyen SUGÁRZÓAN okos! :-D (nem bántás, nehogy megsértődj!)

Pedro

egyre később van, így egyre nagyobb a valószínűsége, hogy hülyeségeket ír az ember :)

(nem bánatni akarlak, ezt magamra értettem...)

PótPápuaPuapó!

a plusz neutronforrás szükségességében igazad volt, erre már pedro válaszolt- én tévedtem.

a neutron kirepülés esélyében igazad van, de a tervezők gondoltak erre, ezért a bombában, az egyenként, a kritikus tömeg alatti urán/plutónium részeket olyan köpennyel veszik körül, amelyek ezt a "kirepülést" megakadályozzák.

ezen kívül -és ezért nagyméretű a bomba- igen erős acélköpennyel borítják be az egész cuccot, hogy néhány ezredmásodpercig a láncreakció beindulása után is egyben tartsák a felrobbanni készülő energiatömböt, hogy minél több atom vegyen részt a reakcióban, ezáltal is növelve ennek hatásfokát.