Ist es unmöglich, Uran in Reaktorqualität zur Detonation zu bringen?

Ja, Uran in Nuklearqualität kann aus verschiedenen Gründen niemals im Sinne einer Atombombe explodieren.
1) Nur Uran 235 ist in der Lage, nukleare Kettenreaktionen aufrechtzuerhalten, und wie Sie sagten, hat Uran in Reaktorqualität nur 3-4% davon, während die Bombe abgeworfen wurde Hiroshima hatte weit über 80%
2) Kritische Masse : Der Begriff bedeutet einfach, dass genügend spaltbares Material vorhanden ist, um eine Kettenreaktion aufrechtzuerhalten, und eine überkritische Masse ist dort, wo genügend Material vorhanden ist, um die Spaltungsrate zu erhöhen.
Eine Atomwaffe ist so konzipiert, dass sie ihre gesamte Energie in einer unglaublich zerstörerischen Explosion freisetzt, was bedeutet, dass das Material so dicht wie möglich mit spaltbarem Material in einer (fast) homogenen Kugel gepackt werden soll.
Während Reaktorkerne eine stetige, kontrollierte Freisetzung von Energie erzeugen sollen, kann selbst die Art des Energieaufbaus, der für eine Kernschmelze erforderlich ist, niemals die Geschwindigkeit und Intensität erreichen, die für eine explosive Freisetzung von Kernenergie erforderlich sind. Die geometrische Anordnung von Uran-235 in einem Kernreaktor ist einfach grundsätzlich nicht förderlich für die kugelförmige Anordnung, die für eine explosive Kettenreaktion erforderlich ist, und die Menge an nicht spaltbarem Uran-238 in Uran in Reaktorqualität stoppt auch alle außer Kontrolle geratenen Reaktionen.

Um Prabhdeep Singhs richtige Antwort zu ergänzen , gibt es einen weiteren grundlegenden Grund, warum ein Reaktor niemals wie eine Bombe explodieren würde, selbst wenn hochangereichertes Uran verwendet würde. Und das ist einfach so, dass eine explodierende kritische Masse, nun ja, explodiert, sich also auflöst und somit die Reaktion löscht. Darüber hinaus neigen Temperaturerhöhungen auch dazu, die Reaktion abzubrechen. Kritische Massen neigen nicht dazu, große nukleare Explosionen zu machen, es sei denn, sie sind sehr sorgfältig entworfen: Sie neigen dazu, sich selbst in die Luft zu sprengen.

Wenn Sie eine Bombe bauen müssen, müssen Sie die Dinge so konstruieren, dass das spaltbare Material lange genug in einer überkritischen Masse zusammenbleibt, damit ein beträchtlicher Teil davon fusionieren kann. In einer Spaltwaffe vom Implosionstyp muss man eine riesige akustische Kugelwelle aufbauen, die das spaltbare Material perfekt symmetrisch zerkleinert, so dass der eintretende Impuls des Materials es lange genug zusammenhält, bevor die explosive Reaktionslöschung dem gesamten Prozess ein Ende setzt.

Es gab einige berühmte Unfälle, bei denen sich versehentlich kritische Massen von U235 versammelten, mit grausamen Folgen, aber keines dieser Folgen war eine Explosion. Siehe meine Antwort hier für weitere Details.

Natürlich setzt ein Kernreaktor eine riesige Menge Wärme frei, sodass er zwar nicht in einer nuklearen Explosion enden kann, aber wenn die Bediener die Kontrolle über die Reaktion verlieren, kann die bloße Wärmeabgabe zu katastrophalen Explosionen führen (normalerweise durch Blitzverdampfung von Wasser, wie z geschehen in Tschernobyl) oder Zerstörung der Anlage und Austritt von radioaktivem Material.

Ein thermischer Reaktor verwendet Brennstoff mit einer Anreicherung von etwa 4 % und erfordert einen kritischen Moderator; Die Lebensdauer der sofortigen Neutronenerzeugung ist zu lang, um einen solchen niedrig angereicherten Brennstoff als Atomwaffe zu verwenden.

Ein schneller Reaktor verwendet höher angereicherten Brennstoff (etwa 20 %) und benötigt keinen kritischen Moderator; es hat eine ausreichend kurze Neutronenlebensdauer, so dass es möglich ist, dass der schnelle Reaktorbrennstoff genommen und zu einem Kernsprengstoff konfiguriert werden könnte (siehe Willrich und Taylor, Nuclear Theft Risks and Safeguards). Die Anreicherung ist jedoch nicht annähernd so hoch wie die Uran (hoch angereichert), das in einer Atomwaffe verwendet wird. Die USA verwenden derzeit Plutonium, nicht hoch angereichertes Uran (etwa 90 %), als Kernspaltungsprimär für Atomwaffen im Lager.

Der Bedarf an hoch/hoch angereichertem Uran für eine effektive Kernspaltungswaffe ist der Grund, warum der Umfang, in dem der Iran Uran mit Hilfe von Zentrifugen anreichert, all die Aufmerksamkeit erhält.

Die obige Diskussion befasst sich damit, den Reaktorbrennstoff zu nehmen und zu versuchen, ihn als Waffe zu konfigurieren, nicht den Reaktor als Waffe zu verwenden. Ein Atomreaktor kann nicht wie eine Atomwaffe explodieren. Im Reaktor (schnell oder thermisch) gibt es keinen Mechanismus zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer superschnellen kritischen Anordnung, die ausreichend lang ist, um eine signifikante Freisetzung von Energie aus der Spaltung zu erreichen. Sie müssen wirklich hart arbeiten, um das richtige Material zusammenzustellen, um eine Atomwaffe herzustellen. Sie müssen ein System schaffen, das mit schnellen Neutronen superschnell kritisch ist und so lange bleibt, dass die Kettenreaktion genug Energie erzeugt, bevor der Druck die Zerlegung in eine nicht kritische Konfiguration verursacht. Mit superschnell kritisch ist superkritisch nur bei den schnellen Neutronen gemeint, ohne dass auf den Beitrag der verzögerten Neutronen gewartet werden muss. In Betrieb, Reaktoren sind kritisch, aber nicht unmittelbar kritisch; Für die Kritikalität sind verzögerte Neutronen erforderlich.