Spaltbombe: Wie viel davon verbrennt?

Ich wundere mich über gemessene Daten darüber, wie effizient Spaltbomben waren, sagen wir die ersten.

Da die Spaltung in der Kettenreaktion in Sekundenbruchteilen große Energiemengen freisetzt, stelle ich mir vor, dass das Material explodiert, wenn der schnelle Wärmeanstieg die notwendige thermische Bewegungsenergie zur Ausdehnung liefert.

Aber ich kann mir vorstellen, dass dies passieren könnte, bevor das gesamte spaltbare Material verbrannt ist, und vielleicht könnte die Kenntnis der relativen Anteile der Produkte (spaltbare Fragmente) eine solche Schätzung geben.

Sie können die Energie der Druckwelle messen, indem Sie die Druckänderung in der Stoßwelle messen. Siehe zum Beispiel die Antwort http://physics.stackexchange.com/a/222184/59023 . Sobald Sie dies haben, können Sie (grob) die bei der Explosion freigesetzte Energie bestimmen, was Ihnen eine Schätzung gibt, wie viele Atome sich spalten ...
Wie Nicola schrieb, deutet die Analyse der Bomben von Hiroshima und Nagasaki darauf hin, dass nur wenige Prozent des vorhandenen spaltbaren Materials tatsächlich einer Spaltung unterzogen wurden. Vermutlich sind moderne Bomben weitaus effizienter (um das Wort "effizient" auf schreckliche Weise zu missbrauchen).

Antworten (1)

Grundsätzlich hängt die Effizienz der Spaltbombe erheblich von der Intensität des Neutronenflusses ab, bevor sie sich selbst auseinanderbläst, daher sind die zu berücksichtigenden Elemente

  • der Mechanismus, der verwendet wird, um überkritische Masse zu erreichen
  • die „Neutronen-Boosting“-Strategie

Soweit ich mich erinnern kann, verwendete Little Boy in Bezug auf den Mechanismus zur Erzeugung der kritischen Masse einen Waffentyp, der sehr ineffizient war (unter 2%) [1]. Eine große Verbesserung um eine Größenordnung [1] wurde zuerst an Fat Man getestet und später mit Explosive Lens [2] fein abgestimmt, um eine divergente Wellenfront, die durch konventionellen Sprengstoff erzeugt wird, in eine konvergente umzuwandeln. Diese Technik wird verwendet, um eine Implosion zu erzeugen, um eine kritische Masse zu erreichen, die viel größer ist, als jeder Kanonenmechanismus erzeugen kann.

In Bezug auf die Neutronenverstärkungsstrategie nutzt sie im Wesentlichen die hohe Temperatur, die in den ersten Stadien der Spaltungskettenreaktion erreicht wird, um die Kernfusion in einer kleinen Menge Deuterium und Tritium auszulösen, um so zusätzliche Neutronen zu erzeugen und den effektiven Fluss zu erhöhen, der mit dem Brennstoff interagiert. Das Boosten sollte eine Verbesserung um eine weitere Größenordnung in Bezug auf Nur-Implosions-Vorrichtungen ermöglichen.

[1] http://www.atomicheritage.org/history/little-boy-and-fat-man

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_lens

Der Wert 2% bezieht sich auf "Prozentsatz des spaltbaren Materials, das einer Spaltung unterzogen wurde"? Irgendein Hinweis auf diesen Wert?
Bearbeitet, Hinzufügen der Referenz für die Effizienz sowie ihrer Definition