Miből szabadul fel az energia a nukleáris bombákban?

A kritikus tömeg az a tömeg (valójában térfogat, de ez ne zavarjon meg), amelynél a hasadáskor keletkező neutronok már nem szöknek el, mielőtt újabb hasadást okoznának.

Tehát ha nincs mega kritikus tömeg, akkor nem következik be az atomvillanás, legfeljebb szétszórtad a detonátorral a radioaktív anyagot "piszkosbomba"-ként.

A kérdés másik felére sajna nem tudok választ. Valami bazz van a kötőerőkkel, de hogy mi...

Van egy kis keveredés tömeggel kapcsolatban.

1.Az igaz hogy egy magban levő nukleonok össztömege kevesebb mint az alkotó nukleonok tömegének összege.

2.Mind fúzónál és hasadásnál a végtermék tömege kevesebb mint a kezdeti mag vagy magok tömege és pont a felszabaduló energiának (E=m *c^2) megfelelő tömeg hiányzik.

3. Mindig a kötési energia szabadul fel mert a nukleonok mélyebb kötésbe kerülnek.

4. Beindul a hasadás a cucc felrobban de a robbanás elmarad a várttól.

Maghasadásnál így fogd fel: Az urán- vagy plutóniummagokban lévő protonok és neutronok közt összenyomott rugók vannak, amelyek igyekszenek szétfeszíteni őket. De vékony fonalak is összekötik őket, így maguktól nem tudnak szétrepülni. Amikor a magot eléri egy neutron, akkor mintegy "elvágja" ezeket a fonalakat, és a megfeszített rugók szétlökik az egészet. A rugók az elektromos taszításnak felelnek meg, a fonalak a magerőknek.

A fúziós bombát nehezebb elképzelni, mert ott már a protonokon és neutronokon belüli kvarkok közti erőknek van szerepe, és bonyolultabban zajlik le a dolog. Ez kb olyan, mint amikor a hidrogén és oxigénmolekulák vízmolekulákká egyesülnek. Ott is az elektronok bonyolult átrendeződése okozza végül is azt, hogy a keletkező két vízmolekula nagyobb sebességgel hagyja el a reakció színterét.

A kritikus tömeg azt jelenti, hogy az atommag elhasadásakor keletkező neutronokból egynél több marad az anyagban, és okoz újabb hasadást. Uránmag hasadásánál például 3 neutron keletkezik. Ha ebből csak 1 hagyja el az anyagot, akkor a másik 2 újabb hasadást okoz, amitől újabb 6 neutron keletkezik. Ebből már 4 marad bent, ami újabb 4 hasadás, amiből 8 neutron marad bent stb. Tehát bent maradó neutronok száma, és így a hasadások száma a 2 hatványai szerint növekszik.

Ha a 3 neutronból egynél kevesebb marad bent, akkor a reakció szép lassan leáll.

Ha pontosan 1 marad bent, akkor minden lépésben ugyanannyi atommag hasad el. Ez a szabályozott láncreakció, ez játszódik le az atomreaktorokban. A kritikus tömeg azt jelenti, hogy ez a szám pontosan 1.

A tömeg (és a geometria) ebben a dologban azért számít, mert a nagyobb tömegű anyagban a neutronnak vastagabb rétegen kell áthaladnia, hogy kijusson, ez alatt viszont nagyobb eséllyel találkozik egy másik atommaggal, és okoz újabb maghasadást.

#4-re válasz

A 2. válaszolónak igaza van. Természetesen neked is igazad van. A gond, hogy itt több dolgot keversz össze.

Ha egy proton és egy neutron egyesül deutériummá, kisebb lesz a tömege az eredeti részecskéknél (nem tudom, hogy ez gyakorlatban hogyan valósítható meg, de elméleti szempontból ez nem lényeges). Ha ezt a deutériumot szétválasztod protonra és neutronra, akkor ezek tömege nagyobb lesz a deutériuménál. Ez azért lesz, mivel rengeteg energiát be kell fektetni a szétválasztáshoz, és emiatt a tömeg-energia ekvivalencia elv alapján nő a részecskék össztömege. Viszont ez magától nem megy végbe, hiszen igencsak energiaigényes.

Azonban van olyan eset, amikor a fisszió termékeinek tömege kisebb lesz az eredeti mag tömegénél. Ez nehéz magok esetében következik be (például urán, plutónium). Ebben az esetben ugyanis a termékekben az egy nukleonra jutó kötési energia nagyobb, mint a kiindulási atommagban.

Az 56-os tömegszámú vas atommag a legstabilabb. Az ennél könnyebb magok fúzióra hajlamosak, a nehezebbek fisszióra.

Nyilván olyan fúziós és hasadásos magreakció estére értettem ami lejátszódik a természetben.

A vas atommagban vannak a nukleonok a legmélyebb energia állapotban ezért a mag tömege ott a legkisebb az alkotó nukleonok össztömegéhez képest.

#7

Bocs, én nem voltam elég egyértelmű. Egy atommag tömege mindig kisebb, mint az őt alkotó (különálló) nukleonok össztömege. Ez azért van, mivel az atommagban a nukleonok (a kötési energia miatt) alacsonyabb energiaszintre kerülnek. Olyan mag, aminek a tömege nagyobb, mint az őt alkotó nukleonok össztömege, egy pillanatig sem maradna meg.

Ahogy szigula is írja, az 56-os vas atommagban a legnagyobb az egy nukleonra jutó kötési energia, azaz ilyen atommagban lesznek a nukleonok a legkedvezőbb energia állapotban. Épp ezért minden atommag ilyen állapotra "törekszik". Ezt a vasnál kisebb atommagok fúzióval tudják elérni, a nagyobbak pedig fisszióval.