atomska bomba

Tehnika. Kako deluje...? Zakaj ne moremo narediti...?
Odgovori
ROK

atomska bomba

Odgovor Napisal/-a ROK »

Kako deluje moderni sprožilni mehanizem na atomski bombi? Slišal sem da se visoko obogaten in nizko obogaten uran združita in se tako sproži, če je to točno ali mi kdo zna to razložit zakaj tako? Hvala

Pishcotec
Prispevkov: 14
Pridružen: 17.8.2003 12:31
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Pishcotec »

hehe, kaj bi rad delau atomsko?

supermrty
Prispevkov: 1
Pridružen: 30.8.2003 12:15

Odgovor Napisal/-a supermrty »

Jedrska bomba ali nuklearna (nukleo-jedro) ali nepravilno imenovana atomska bomba, deluje na principu jedrskega razcepa (fisije) jeder težkih, neobstojnih in radioaktivnih kovin (predvsem 235U -uran in 239Pu -plutonij) in v širšem pomenu, kadar gre za termonuklearno ali vodikovo jedrsko bombo, tudi jedrskega zlitja (fuzije) jeder lahkih elementov (npr.: 2H -devterij in 3H -tritij oz. tricij) . Te reakcije ne potekajo med atomi (nepravilno imenovanje atomske bombe) in pri tem se ne tvorijo ali razcepljajo kemijske vezi (kemijska vez-skupni elektronski par), ampak so to reakcije med jedri. Pri jedrskih reakcijah se sprosti milijonkrat in več energije, kot pri navadnih kemijskih.

Pri jedrski bombi se 50% energije sprosti v obliki udarnega vala (uniči vse pred sabo, izgleda kot val, ki se širi pri tleh. Na začetku je hitrost tega vala nadzvočna, nato se mu hitrost postopoma zmanjša), 35% v obliki toplotnega sevanja (sežge vnetljive snovi, beton ali železo se stopita oz. izparita), 5% v obliki takojšnega sevanja (gama žarki in nevtroni v trenutku eksplozije, ki so živim bitjem smrtno nevarni) in 10% v obliki zapoznelega sevanja (radioaktivni prah in dež, ki še nekaj let ogroža živa bitja).

Osnovni princip jedrske bombe: Vsaka jedrska bomba ima dva ali več kosov urana-235 ali plutonija-239. Vsak izmed kosov mora imeti maso manjšo od kritične mase (pri uranu-235 je kr. masa 12 kg (po drugih virih 45 kg, po tretjih virih pa naj bi bila kr. masa le 0,242 kg - kroglica s premerom 2,8 cm) pri kosu urana okrogle oblike, pri drugačni obliki je kritična masa večja). Najprej eksplodira klasičen kemijski eksploziv, ki stisne oba kosa skupaj. Oba kosa skupaj imata nadkritično maso. To povzroči verižno reakcijo in s tem sprostitev ogromne količine energije (eksplozija). Zaradi kritične mase pa jedrska bomba ne more vsebovati poljubno maso urana, ampak le tolikšno, da posamezen kos nima kritične mase.
Kasneje so moč jedrskih bomb povečevali z uporabo več kosov urana z podkritično maso. Kosi urana pa morajo biti zelo sinhronizirani (točneje od 10-6 s), drugače bomba že prej eksplodira in dodatni kosi urana prav nič ne prispevajo k moči, saj se vsa energija sprosti, ko so kosi urana še skupaj (ko je bomba še cela), v trenutku eksplozije pa kosi urana in bomba izparijo (vrelišče urana je 38180C, železa 30000C temperatura jedrske eksplozije pa je na začetku nekaj 10 do 100 milijonov 0C) in s tem se verižna reakcija prekine. Če bi nadkritična masa ostala skupaj, bi jedrska reakcija potekala toliko časa, dokler se ne bi porabil ves višek urana nad kritično maso, šele nato bi se reakcija prenehala, a to v praksi ni mogoče.

Moč jedrske bombe se da povečati tudi (predvsem) z izkoristkom urana (oz. nevtronov) pri eksploziji:

To dosežemo z zelo čistim uranom 235, uranom 233 ali plutonijem 239 (nečistoče absorbirajo nevtrone).

Z primerno geometrijsko obliko (razmerje P/V mora biti čim manjše, temu pa ustreza krogla)

Z uporabo čim boljšega reflektorja nevtronov (berilij, tantal,..)

Izkoristek pa se tudi zelo poveča, če nam uspe nadkritično maso obdržati čim dalj časa skupaj, pa čeprav le za malo časa (eksponentna rast). To dosežemo s čimbolj čvrsto konstrukcijo bombe in vztrajnostnim ščitom iz težke kovine (svinec, "navaden" uran 238, volfram,...), ki obkroža sredico in s svojo vztrajnostjo zavira eksplozijo sredice. Povečanje izkoristka najbolje pokaže primer: Če nam uspe obdržati nadkritično maso pri reproduktivnem faktorju 1,4 za 100 razpadnih generacij (okoli 1*10-6 sekunde), razpade pri tem okoli 1021 jeder in pri tem se sprosti energija ekvivalentna le 10 t TNT (povsem neprimerno in neekonomično), če pa nam uspe verižno reakcijo zadržati le še za 10 do 15 razpadnih generacij, se moč znatno poveča (za koliko točno ne vem, lahko bi pa izračunal, če bi znal integrirat). Taka atomska bomba pa je že ekonomična in njena moč je več tisočkrat večja od prejšnje, čeprav je čas le za 10-15 % daljši.

S povečavo gostote jedrskega eksploziva- glej implozijsko konstrukcijo.

Prve atomske bombe so imele izkoristek le nekaj %, kasneje so razvili atomske bombe z izkoristkom 20 % in več. Največji izkoristek se doseže z implozijsko konstrukcijo (glej sliko). Navaden eksploziv stisne votlo kroglo iz urana oz. plutonija v majhno stisnjeno kroglico. Pri tlaku nekaj stotisoč barov (tlak povzroči kemijski eksploziv) se gostota urana poveča približno 2 krat, s čimer se kritična masa zmanjša za 4 krat. Masa urana, ki bi bila pri normalnih pogojih kritična, postane s tem superkritična, to pa poveča faktor reprodukcije z 1,4 na 1,45. To pa znatno poveča izkoristek urana (eksponentna rast) .



Kljub vsem trudom za povečanje moči pa jedrske bombe zaradi različnih tehničnih in drugih težav le zelo redko presežejo moč 500 kt TNT, močnejše jedrske bombe so razvili kasneje na drugem principu- zlivanju jeder (fuzijo), ki ga pa je mogoče vžgati le z jedrsko bombo, ki deluje na principu razcepa jeder ali fisije (glej pod naslov: termonuklearna ali vodikova bomba). Ker pa pri termonuklearnih bombah ni kritične mase, so te bombe poljubno močne. Uporablja se jih za moči večje od 500 kt TNT . Najmočnejša termonuklearna bomba ima moč 59 000 kt TNT oz. 59 Mt TNT, čeprav bi lahko lahko zgradili močnejšo bombo, ker tu ni omejitve- omejitve so le v transportu, saj je tako veliko bombo nemogoče izstreliti z raketo, transportirati jo je mogoče le z velikim strateškim bombnikom, kar pa ni ravno ugodno, saj ga je lahko sestreliti. Poleg tega pa preveč močne jedrske bombe niso ekonomične npr.: namesto ene 80 Mt TNT atomske bombe je (za večji učinek) bolje uporabiti dve atomski bombi z močjo 40 Mt TNT (Ne na istem mestu ampak primerno blizu oz. daleč.). Termonuklearne oz. vodikove bombe se le redko uporabljajo za majhne moči razen pri nevtronski bombi.


Za tole gre zahvala mojemu prijatelju, ki se je potrudil in zbral podatke.

Uporabniški avatar
Majstor
Prispevkov: 87
Pridružen: 22.3.2004 19:03
Kraj: near the white kiosk
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Majstor »

Na osnovi atomske bombe dela tudi nuklearka Krško. Z cepljenjem Uranovih jeder se sprošča ogromna količina toplote, ki jo ohlajajo pri tem ohlajanju pa nastaja para, ki poganja električne turbine.

Gost

Odgovor Napisal/-a Gost »

Princip na kritčno maso je že kar nekej časa zastarel. Sedaj so navdne jedrske bombe ki ne potrebujejo kritične mase. Fisijske in fuzijske bombe pa niso najmočnejše, ker naprimer za isto klasično eksplozijo bombe in za njeno razdejanje bi lahko uporabili mnogo, mnogo manj kot en miligram antimaterije.

Uporabniški avatar
Pentium
Prispevkov: 431
Pridružen: 10.11.2003 19:59
Kraj: Ljubljana
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Pentium »

Na način, ki ga je opisal supermrty se ne da sestaviti plutonijeve bombe, ker bi ta eksplodirala veliko pred popolno združitvijo delov.

Zato so Debeluha naredeli tako, da so podkritično kroglo plutonija stisnili s pomočjo 32 eksplozivov na obodu is posebnimi eksplozijskimi lečami, da je kljub podkritični masi zaradi velike gostote prišlo do reakcije in 81 generacij, ki so potrebne za eksplozijo.

Pri fuzijski bimbi je pa zanimivo to, da v njej eksplodira navadna atomska bomba (za vžig) nato pa še plutonij, devterij in tritij v sredici in na koncu še uran 238 (zelo obstojen in potrebuje veliko energijo za vžig, je pa tudi veliko sprosti) na zunanji strani.

Ta uran je pri prvih vodikovih bombah sprostil okoli 75% moči vodikove bombe.

Odgovori