1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

Atomtöltetek

Diskurzus a(z) 'Ballisztikus és taktikai nukleáris, biológiai és v' témában - hiryu által indítva @ 2013. november 2..

  1. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Igen (3 hozzászólás múlva), mivel a kis államok többség más utat járt be mint az eddig ismertetett amcsik.
     
  2. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Castle Bravo

    1954 március 1-én felrobbantott, első termonukleáris LiD (Lítium-Deuterid) töltetű kísérlet neve volt Castle Bravo, ami komoly balesetet okozott.

    [​IMG]
    4.5m hosszú, 1.4m átmérőjű, és 10.7t tömegű Castle Bravo eszköz

    [​IMG]
    A henger kidudorodásába építették be az elsődleges Mk.7 DT gázzal növelt hatóerejű implóziós plutónium töltetet, melynek teljes tömege 830kg, átmérője 77cm, hatóereje 60kt.

    [​IMG]
    400kg LiD alkotta a másodlagos töltetet, melynek közepén egy 18kg tömegű plutónium rúd szolgált gyújtóként (sparkplug).
    A másodlagos töltet tartályát 2.5cm vastag 37.5% dúsítású urán alkotta.


    Mivel a szükséges mennyiségű Litium-6 nem állt rendelkezésre, így a LiD töltet csak 37%-os ⁶LiD dúsítottságot ért el.
    ⁶LiD töltet tömege: 400kg · 37% = 148kg

    Számítsuk ki Castle Bravo hatóerejét;

    Első hasadási fázis. (0..2ns) Tellernek igaza volt, így az elsődleges implóziós plutónium töltet hatóerejét (~60kt) teljesen figyelmen kívül hagyhatjuk, mivel hatóerejének nagyságrendje a további számításban már csak kerekítési hiba…
    :cool:

    Másodlagos töltet, első - hasadási fázis; (2..4ns) a másodlagos töltet begyújtásának pillanatában, a középen lévő plutónium rúd (sparkplug - gyújtógyertya) eléri a kritikus tömeget, és begyújtja a Jetter ciklust (hasadás – fúzió – hasadás - …).

    A plutónium rúd 98%-os hatásfokkal hasad, a Jetter ciklus közepén, hatóereje így;
    18kg · 98% · 17kt/kg = 300kt

    Másodlagos töltet, második - fúziós fázis; (2..4ns) 25%-os Jetter ciklus hatásfokot feltételezhetünk 2ns alatt, aminek hatóereje így;
    148kg · 25% · 50kt/kg = 1.8Mt

    Másodlagos töltet, harmadik - hasadási fázis; (2..4ns) A Jetter ciklus során egy neutron hasadást okoz a Lítium-6 izotópban, ami egy Trícium atomot, egy Hélium-4 izotópot, és 4.8 MeV magenergia felszabadulását okozza.
    n + ⁶Li −> T + ⁴He + (4.8 MeV)
    A fent keletkezett Trícium atom, a Lítium-Deuterid (LiD) Deutérium magjával fúzióra lép, aminek a végén egy Hélium-4 izotóp, egy extra neutron, és 17.6 MeV magenergia keletkezik.
    T + D −> ⁴He + n + (17.6 MeV)
    A második fúzió során keletkezett neutron, újabb Lítium-6 atomot hasíthat fel, és a láncreakció folytatódik.

    Feltételezve, hogy ezeknek az extra neutronoknak legalább az ötöde maghasadást okoz a Deutériumot körbevevő 37.5%-os dúsítású ²³⁵U urán tartályban, számítsuk ki a fúzió alatt keletkező neutronok számát.

    Mivel egy kilotonna…
    1 kt = 2.61 × 10²⁵ MeV
    … magenergia felszabadulását jelenti, a fent kiszámolt második fázis 1.85Mt fúziója alatt…
    1850kt · 2.61 × 10²⁵ MeV = 4.82 x 10²⁸ MeV
    … magenergia szabadul fel.

    Számítsuk ki a fenti magenergia mennyiségből, hogy mennyi T + D fúziót jelent ez;
    4.28 x 10²⁸ MeV / 17.6 MeV = 2.84 × 10²⁷

    Mivel minden T + D fúzió alatt keletkezik egy neutron, és ezeknek a neutronoknak feltételezésünk szerint az ötöde, a 37.5%-os dúsítású ²³⁵U urán tartály hasadását okozza 180MeV magenergia felszabadulásával, így a harmadik fázisban a hasadási reakcióból…
    1/5 · 2.84 x 10²⁷ · 180 MeV = 1.02 x 10²⁹ MeV
    …magenergia szabadul fel.

    A fent kiszámolt ²³⁸U természetes urán hasadási magenergia hatóereje;
    1.02x10²⁹ / 2.61 × 1025 = 3’908 kt = 3.9Mt

    Az eddig kiszámolt másodlagos töltet 3 fázisának hatóerejét összeadva…
    0.3kt + 1.8Mt + 3.9Mt = 6Mt
    … teljes hatóerő adódik.

    [​IMG]
    A 7km átmérőjű tűzgömb 40km magasban stabilizálódott, ahol végül 100km átmérőjű gombafelhőt alkotott.

    [​IMG]
    Castle Bravo 2km átmérőjű, és 75m mély krátere

    Az előzetesen számolthoz képest 2.5x-ös hatóerejű (15Mt) robbanás az összes mérőműszert elpárologtatta, a Bikini Atollon tartózkodó tudósok a sugárzás miatt órákon át nem tudták elhagyni a bunkerüket.

    [​IMG]
    A kiszóródás 18’000km²-t érintett

    A váratlanul nagy kiszóródási felhő telibe kapta a Rongelap és Rongerik atollokat, ahol a lakosok súlyos sugárterhelést szenvedtek el.
    A Daigo Fukuryū Maru japán halászhajó szintén belekerült a kiszóródási felhőbe, és annak legénysége is súlyos sugárterhelést szenvedett el.

    Hogy hol volt a két és félszeres hiba a fenti számításban?
    Mivel a szükséges mennyiségű Litium-6 nem állt rendelkezésre, így a LiD töltet csak 37%-os ⁶LiD dúsítottságot ért el.
    ⁶LiD töltet tömege: 400kg · 37% = 148kg
    A maradék ⁷LiD töltet 252kg-ot tett ki, amiről úgy vélték, hogy egyáltalán nem termel majd hatóerőt.

    Elvileg egy neutron befogása után a Lítium-7 izotóp Lítium-8 izotóppá alakul, ami majd csak több másodperc múlva hasad tovább spontán módon, bőven a töltet szétrepülése után.
    n + ⁷L -> ⁸Li

    Nos úgy tűnik, hogy a fenti befogási reakció helyett az esetek felében a Lítium-7 egy Hélium-4 izotópra, egy Trícium atomra, és egy további neutronra hasadt, a Jetter ciklus 30keV 330millió fokos hőmérsékletén.
    n + ⁷L -> ⁴He + T + n
    Az inert Lítium-7-ből hasadással keletkező Trícium egy további Deutérium maggal fúzióra lépett, és az extra neutron is tovább erősítette a láncreakciót…


    Következik a legnagyobb gyártmány…
     
  3. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    A 202-es kísérleti gyártmány

    Minden idők legnagyobb termonukleáris robbantását a 1961 október 30-án végezte el a Szovjetunió, a Novaja Zemlja kísérleti terepen.

    [​IMG]
    202-es gyártmány méretei

    Összefoglalva a viszonylag kevés információt, ami rendelkezésre áll, és az abból levonható következtetéseket;
    - Az elméleti teljes hatóerő (100Mt) csak egy részét tartalmazta a 202-es kísérleti gyártmány, ami így 58Mt hatóerejű volt.
    - Szinte teljesen tiszta robbantás volt, nem volt a Castle Bravo-hoz hasonló kiszóródás.
    - A Szovjet másodlagos termonukleáris ⁶LiD töltetek henger helyett gömb alakúak voltak, és ezek héját alkotta urán.

    Az első két információból megállapíthatjuk, hogy a másodlagos töltet héja urán helyett valamilyen inert anyagból csinálták, ami a Jetter ciklus alatt keletkező neutronok által nem hasadt (például ólomból, alumíniumból, esetleg acélból).

    A tiszta Jetter ciklus miatt a felesleges neutronok további hasadási reakció nélkül szétszóródtak, így ezt a kísérletet tekinthetjük egyben a világ első neutron bombájának is.

    Becsüljük meg egy ⁶LiD gömb átmérőjét, amely 58Mt hatóerőt képes önmagában kifejteni. (az elsődleges töltetet elhanyagoljuk)

    50%-os LiD Jetter ciklus hatásfokot feltételezve, kiszámolhatjuk a szükséges ⁶LiD gömb tömegét:
    50% · M · 50kt/kg = 58’000kt
    M = 58’000kt / (50kt/kg · 50%) = 2’320kg = 2.32t

    Számoljuk ki akkor 2.32 tonna ⁶LiD térfogatát, ha tudjuk hogy a ⁶LiD sűrűsége 0.8kg/dm³:
    2’320kg / 0.8kg/dm³ = 2’900dm³

    2900dm³ térfogatú gömb átmérője:
    V = 4/3 · R³ · π
    R³ = 3/4 · V / π = 3/4 · 2’900dm³ / π = 692.32
    R = 8.85dm
    D = 2 · R = 17.7dm = 1.77m

    Vagyis a fenti 2.1m átmérőjű bomba közepén lehetett az 1.77m átmérőjű, és 2.32t tömegű ⁶LiD gömb.
    A fenti értéknek örülünk, mivel belefér a 202-es gyártmány átmérőjébe.

    Számítsuk ki, hogy mekkora tömegűnek kellett volna minimum lennie az uránium héjnak, ha annak 10%-os hasadása plusz 42Mt extra hatóerőt jelentett volna (hogy meglegyen a kívánt 100Mt összhatóerő):
    10% · M · 17kt/kt = 42’000kt
    M = 42’000kt / (10% · 17kt/kg) = 24.7t

    Számoljuk ki, hogy mekkora gömböt alkotna, ha 2.32 tonna tömegű, és 1.77m átmérőjű ⁶LiD gömböt körül vennénk egy 24.7 tonna természetes urán héjjal.

    24.7 tonna természetes urán térfogata:
    24’700kg / 19kg/dm³ = 1’300dm³

    ⁶LiD gömb plusz az urán héj átmérője:
    Vu = (4/3 · Ru³ · π) – 2’900dm³
    1’300dm³ + 2’900dm³ = 4/3 · R³ · π
    R³ = 3/4 · V / π = 3/4 · 4’200dm³ / π = 1’000dm³
    R = 10dm
    D = 2 · R = 20dm = 2m

    A fenti becslés szerint a 202-es gyártmány egy 1.77m átmérőjű és 2.32 tonna tömegű ⁶LiD gömböt, és az azt körbevévő 23cm vastag 24.7t urán héjat, ami összesen 2m átmérőjű másodlagos termonukleáris töltet gömböt alkotott.
    Persze volt még elsődleges implóziós plutónium töltet is.
    1961 október 30-i kísérletben az urán héj kimaradt, így a hatóerő mindössze 58Mt volt.

    Becslésünket alátámasztja a 202-es gyártmány átmérője.

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]
    ejtőernyők helye

    [​IMG]
    800kg ejtőernyők

    [​IMG]
    202-es gyártmány adattáblája
     
  4. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    A képek beágyazása nem sikerült, a végé levők nagyon kicsik.
     
  5. rudi

    rudi Well-Known Member

    Szerintem az a videó feltétlen ide tartozik

    (ha valaki ért hozzá hogy kell csinálni az feliratozhatná..)
     
  6. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Fancy videó, de a bomba belsejét elég viccesen képzeli, mondjuk ehhez a könyvhöz képes...
    ;)

    [​IMG]
     
    fishbed, Python and gacsat like this.
  7. gacsat

    gacsat Well-Known Member

  8. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    Az auto angol fordítás bekapcsolható. Kb. elvan vele az ember.
     
  9. jani22

    jani22 Well-Known Member

  10. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Inkább túl nagyok.
    A tablet-en nekem is kicsi ikonként mutatja, de a gépemen megnyitja eredeti méretben.
     
  11. jOkA

    jOkA Active Member

    "Neutron initatornak" ami a plutonium gömbben van mit szoktak használni, illetve annak mi a működési elve?
     
  12. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    Hát, nekem sem a Chrome se az FF nem hajlandó felnagyítani a "thumbnaileket".
     
  13. wolfram

    wolfram Well-Known Member

    Ugyanazzal a verziószámú Firefox-szal (és azonos Win 7 oprendszerrel) az egyik gépemen kicsi, a másik gépemen meg nagy méretűek. Érdekes.
     
  14. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Ezt már tán megválaszoltam itt.
    Lényeg, a plutónium gömbben nem szoknak neutron forrást használni, hacsak a DT gáz fúzióját nem tekintjük annak.
    :D
     
  15. jOkA

    jOkA Active Member

    Trinitynél mi volt? Csak a rajz miatt kérdezem, ott van, hogy neutron initator.
     
  16. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

     
    wolfram, rudi and jOkA like this.
  17. Allesmor Obranna

    Allesmor Obranna Well-Known Member

    Még úgy is, hogy a 24.7 tonnás természetes urán héjat elhagyták, a 202-es gyártmány tömege elérte a 28 tonnát. Ebből sejthető, hogy az inert köpeny a különféle leírásokkal összhangban valóban ólom lehetett.
    A kérdésem, hogy vajon lehetett-e esetleg wolfram is? Az is jó neutron tükröző.
     
  18. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Neutron forrás

    A Polóniumot Marie Skłodowska-Curie és férje, Pierre Curie fedezte fel 1898-ban, miután az uránszurokércet vizsgálva egy tisztán kémiai módszerekkel kivonható, addig ismeretlen, erősen radioaktív anyagra bukkantak.
    Az új elem javaslatukra kapta a polónium nevet Marie hazája, Lengyelország lengyel nevéről (Polska), hogy ezzel arra emlékeztessék a világot, hogy az Oroszország, Poroszország és az Osztrák–Magyar Monarchia közt felosztott lengyel nép még mindig nem szabad.
    (Ezzel a polónium lett az első kémiai elem, amely egy vitatott politikai ügyről kapta a nevét.)

    A felfedezéskor a Curie-házaspár az uránszurokérc radioaktivitását vizsgálta.
    Miután kivonták belőle az uránt és a tóriumot, az érc még mindig radioaktívabb maradt, mint a kivont urán és tórium együtt.
    Ezért kezdtek el az ércben további radioaktív anyagokat keresni.

    ²¹⁰Po Polónium nagyon erősen radioaktív anyag, felezési ideje 138.4 nap!!!
    Folyamatosan alfa részecskéket (⁴He) bocsájt ki, egyetlen grammja is 140W teljesítményt produkál, gerjeszti a körülötte lévő levegőt, kék fényben ragyog.

    [​IMG]
    Polónium – Berillium pellet

    Amennyiben Polónium Berilliummal keveredik, akkor az erős neutron sokszorozóként szolgál.
    ²¹⁰Po -> ⁴He
    ⁹Be + ⁴He -> ¹²C + n
    ⁹Be + n -> 2 · (⁴He) + 2 · n


    Neutron forrásra csak a Plutónium hasadásának hatásfokát javítandó alkalmazták, nélküle is működött volna a Trinity.
    Érdekesség, hogy a Little Boy-ba is került neutron forrás.

    Katonai szempontból tragikusan rossz ötlet a használata.
    Mivel a Plutónium mag közepén van, és a Polónium felezési ideje 4 hónap, azt jelenti hogy negyed évente az összes atomtöltetet ripityára szét kellett szedni, és kicserélni az eszméletlenül radioaktív, és mérgező (lásd Litvinenko) neutron forrást.

    Csak a töltetek legelső generációjánál használták, a 60-as évektől elterjedt fegyvergenerációk már elektronikus neutron forrást alkalmaztak, amit nem kellett cserélni, nem volt velük nyűg, a Plutónium töltet közepébe meg inkább DT (Deutérium-Trícium) gázt engedtek a töltet hatóerejének növelésére.
     
    Bleroka, Horizon, Python and 11 others like this.
  19. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    V.D. Kiryushkin "az igazság Kuzkin anyjáról"-ban tán acélt írt (nem vagyok biztos benne, érdemes olvasni), ő amúgy a RFNC-VNIITF történésze.

    [​IMG]

    Ebben esett le, hogy miért nem RDSz-202 lett a bomba neve 1961-ben, meg jópofa hogy az alapanyagokra is gyártmány számot alkalmaztak volt;
    208-as gyártmány - ²³⁸U - Urán-238 izotóp
    213-as gyártmány - T – Trícium, (³H - Hidrogén-3 izotópja)
    226-os gyártmány - ⁶Li – Lítium-6 izotóp
    ...
    :rolleyes:
     
    svajcibeka, Python, wolfram and 4 others like this.
  20. gacsat

    gacsat Well-Known Member

Ezen oldal megosztása