Warum verursachte "Kitzeln am Drachenschwanz" von Louis Slotin keine Explosion?

Ihr Verständnis ist ziemlich richtig und Ihre Frage ganz natürlich.

Der Kern reagierte: Die Freisetzung von Energie erhitzte den Kern und die Hüllen schnell und veränderte so den Neutroneneinfangquerschnitt für das Plutonium im Kern. Die Fähigkeit eines Plutoniumatoms (oder eines beliebigen spaltbaren Atoms), ein Neutron einzufangen und sich einer Spaltung zu unterziehen, hängt schwach von der Temperatur ab: Sie nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Als sich der Kern erwärmte, bedeutete die verringerte Fähigkeit, Neutronen einzufangen, dass der Kern tatsächlich ziemlich schnell unterkritisch wurde, wodurch die Kettenreaktion gelöscht wurde. Wenn Slotin die obere Schale nicht abgehoben hätte, würde der unkritische Kern dann anfangen abzukühlen und wieder kritisch zu werden, wodurch sich der Vorgang wiederholt.

Im Allgemeinen und zum Glück sind Urknalle sehr schwer mit nuklearen Kettenreaktionen zu provozieren. Die immense Energiefreisetzung auf kleinem Raum bedeutet, dass sich die kritische Masse sehr schnell aufheizt und die Reaktion abbricht. Wenn es zur Explosion kommt, sprengt sich die Masse selbst auseinander und löscht die Reaktion noch schneller. Wenn also keine ganz besonderen Bedingungen vorliegen, wird der Knall nicht groß sein: gerade genug, um den Apparat auseinanderzubrechen und alle Lebenden zu durchnässen Ding in der Nähe in einer tödlichen Dosis von Neutronen. Große nukleare Explosionen passieren nur, wenn der Prozess des Zusammenbaus der kritischen Masse so schnell ist und der Prozess des Zerkleinerns der kritischen Masse und des Einschließens so lange dauert, dass eine riesige Menge an Material Zeit hat, sich zu spalten, bevor der Kern sich selbst in die Luft jagt und macht dem ganzen Prozess ein Ende. Bei einer Plutoniumbombe

Ich kann nur qualitativ antworten:

Das Experiment, bei dem der Tod auftrat, fand an einer unterkritischen Plutoniummasse statt, und Reflektoren wurden verwendet, um die Anzahl der Neutronen auf die für die Kritizität erforderliche Anzahl zu bringen .

Die mittlere Generationszeit Λ ist die durchschnittliche Zeit von einer Neutronenemission bis zu einem Einfang, der zu einer Spaltung führt

und l die prompte Neutronenlebensdauer ist, die durchschnittliche Zeit zwischen der Emission von Neutronen und entweder ihrer Absorption im System oder ihrem Austritt aus dem System

k = 1 (Kritikalität): Jede Spaltung verursacht im Durchschnitt eine weitere Spaltung, was zu einem konstanten Spaltungs- (und Leistungs-) Niveau führt. Kernkraftwerke arbeiten mit k = 1, es sei denn, die Leistung wird erhöht oder verringert.

k kleiner als eins ist unterkritisch und k größer als 1 ist überkritisch, die Explosionsstufe von Waffen.

Sie experimentierten damit, einen unterkritischen Klumpen kritisch zu machen, indem sie Reflektoren verwendeten und die Anzahl der Neutronen in der Probe erhöhten.

Die Zeiten in diesen Experimenten von unterkritisch bis kritisch hängen stark von den Randbedingungen ab, und in gewissem Sinne ist der Unfall ein Experiment. Es sagt uns, dass unterkritisch innerhalb von Menschen kontrollierbarer Zeiten, dh Sekunden, kritisch werden kann (obwohl sie nicht überleben). Seine Reaktionen waren schnell genug, um die Kettenreaktion zu stoppen, obwohl nicht klar ist, ob der Plutoniumklumpen überkritisch geworden wäre, wenn die Reflektoren nicht entfernt worden wären. Die nach den Unfällen durchgeführten Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung der Fernbedienung und die Beobachtungen in meilenweiten Entfernungen zeigen, dass die Gefahr bestand.

Wie auch immer, das Experiment sagt uns, dass, obwohl die sofortige Neutronenlebensdauer in Mikrosekunden liegt, der Aufbau der Kettenreaktion für diese spezielle Geometrie und Masse in der Größenordnung von Sekunden liegt, genug für einen Menschen, um zu reagieren.

Für eine nukleare Explosion müssen Sie eine superschnelle kritische Konfiguration erstellen und die Konfiguration für viele Lebensdauern der Neutronenerzeugung aufrechterhalten, während der Druck versucht, das Material in eine nicht kritische Konfiguration zu zerlegen. Die manuelle Montage kann die Konfiguration nicht lange genug aufrechterhalten, damit eine nukleare Explosion auftritt; Es kann eine kurze nukleare Exkursion verursachen, die eine erhebliche Menge an Strahlung freisetzt.

(Ein bestimmter Bruchteil der Neutronen aus der Spaltung ist verzögert, da sie aus dem Zerfall von Spaltprodukten resultieren, im Gegensatz zu sofortigen Neutronen, die zum Zeitpunkt der Spaltung freigesetzt werden. Unverzüglich kritisch bedeutet, dass die sofortigen Neutronen allein kritisch sind, ohne dass die verzögerten Neutronen kritisch sein müssen. Meine Antwort finden Sie unter Warum bildet Kernbrennstoff im Verlauf einer Kernschmelze keine kritische Masse? ( interessant)