Springen naar inhoud

[fysica] werking gun-type bom


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Krypton

    Krypton


  • 0 - 25 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 22 mei 2009 - 23:07

Goedenavond,

ik had een vraagje in verband met de werking van een atoombom, meer specifiek de werking van de gun-type bom.
Een korte schets van wat het is:
2 subkritieke massa's 235U of 239Pu worden op elkaar afgevuurd, waardoor de massa superkritiek wordt. Neutronen die vrijkomen botsen met hoge of lage energie tegen de kerndeeltjes waardoor deze splijten en o.a. energie vrijkomt. deze enegriehoeveelheden zijn enorm waardoor heel het boeltje ontploft.

Nu was mijn vraag:
1. men moet deze 2 delen subkritieke massa zo snel mogelijk bij elkaar brengen, d.w.z. een tijdspanne sneller vergeleken met de tijd dat er spontaan neutronen kunnen vrijkomen.
maar is dat omdat:
-die vrijgekomen neutronen al een vervroegde kettingreactie veroorzaken door al tegen die kerndeletjes te botsen waardoor er energie verlore gaat.
of
-doordat de splijtingsdichtheid van zo'n te splijten kern (U of Pu) zo klein is, de kans dat de neutronen tegen zo'n kerndeeltje botsen zeer klein is, waardoor de neutronen meer kans hebben om gewoon te ontsnappen en bijgevolg geen enkel effect hebben gehad.

deze 2 theorieen spreken elkaar wat tegen. persoonlijk denk ik dat de eerste theorie klopt omdat het volgens mij niet uitmaakt ofdat er nu een paar neutronen weggaan, maar ik vind nergens het antwoord op het internet. maar de kans dat de neutron tegen zo'n kerndeeltje botst is dan toch ook klein, waardoor het mogelijk risico van een vervroegde kettingreactie dan weer niet kan?

als iemand mij kan helpen: hartelijk dank!

(ps: mijn zinnen kloppen niet altijd, maar het is laat ;))

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Emveedee

    Emveedee


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 mei 2009 - 23:15

Voor zover ik het begrepen heb, is je doel om die kritieke massa zo lang mogelijk in stand te houden. Zodra ze nl. bij elkaar in de buurt komen komt die kettingreactie tot stand, en dan komt er zoveel energie vrij dat ze weer uit elkaar knallen (explosie). Om dus een zo groot mogelijke explosie te krijgen wil je die kettingreactie zo lang mogelijk laten verlopen. Ik had laatst ergens gelezen (kan de bron zo snel even niet vinden) dat in de atoombommen die gebruikt waren in WWII maar een paar gram (of zelfs nog minder) massa in energie was omgezet.

Veranderd door Emveedee, 22 mei 2009 - 23:15

Give a man a fire and he's warm for a day. Set a man on fire and he's warm for the rest of his life.

#3

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 23 mei 2009 - 00:02

Nu was mijn vraag:
1. men moet deze 2 delen subkritieke massa zo snel mogelijk bij elkaar brengen, d.w.z. een tijdspanne sneller vergeleken met de tijd dat er spontaan neutronen kunnen vrijkomen.
maar is dat omdat:
-die vrijgekomen neutronen al een vervroegde kettingreactie veroorzaken

ja

door al tegen die kerndeletjes te botsen waardoor er energie verlore gaat.

nou, op dat beetje verlies komt het niet aan.

Het punt is gewoon, kenmerk van een geslaagde ontploffing is zoveel mogelijk energie laten vrijkomen in zo kort mogelijke tijd.

Als je ze te langzaam bij elkaar brengt ontstaat er onderweg al een zo hoge neutronendichtheid dat er voldoende energie vrijkomt om de bom te laten smelten of "zachtjes" ploffen, maar daardoor komen de twee subkritische massa's nooit meer dicht genoeg bijeen, en ontstaat er daardoor nooit meer voldoende neutronendichtheid om voldoende uraniumkernen in zeer korte tijd aan een kernreactie te laten deelnemen om een chte poef te veroorzaken. Dat geeft dan mogelijk nog steeds een ongelofelijke klap, maar toch verre van de beoogde. Dit heet dan in vaktermen een "fizzle".



Ik had laatst ergens gelezen (kan de bron zo snel even niet vinden) dat in de atoombommen die gebruikt waren in WWII maar een paar gram (of zelfs nog minder) massa in energie was omgezet.

NB, dat is dus niet omdat er maar een paar gram uranium aan de reactie deelnam, maar puur omdat er bij de splijting van uranium maar zo'n klein percentage van de oorspronkelijke massa vrijkomt als energie. Het leeuwendeel blijft nog altijd als massa in reactieproducten (dochterkernen) zitten.

Maar volgens E=mc geeft een paar gram massadefect al een norme berg energie.

http://www.thephysic.....ar Energy.doc

The atomic bomb dropped in Hiroshima in August 6th, 1945, killing over 140,000 people (called Little Boy) contained 64 kg of uranium, of which 0.7 kg underwent nuclear fission, and of this mass only 0.6 g was transformed into energy (i.e. disappeared),

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#4

Emveedee

    Emveedee


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • VIP

Geplaatst op 23 mei 2009 - 00:59

Wat ik daarmee bedoelde te zeggen is dat er maar heel weinig massa daadwerkelijk in energie wordt omgezet, in vergelijking met wat nodig is om de reactie tot stand te laten komen:

The core of Little Boy contained 64 kg of uranium, of which 50 kg were enriched to 89%, and the remaining 14 kg at 50%.


En die fizzle, kende de term niet, was dus wat ik bedoelde.


Edit:
Hoe weten ze eigenlijk dat er maar zo weinig gereageerd heeft? Hebben ze gekeken hoeveel schade er was en vervolgens teruggerekend / geschat hoeveel energie er dus nodig is geweest?

Veranderd door Emveedee, 23 mei 2009 - 01:00

Give a man a fire and he's warm for a day. Set a man on fire and he's warm for the rest of his life.

#5

Krypton

    Krypton


  • 0 - 25 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 23 mei 2009 - 17:11

ja

nou, op dat beetje verlies komt het niet aan.

Het punt is gewoon, kenmerk van een geslaagde ontploffing is zoveel mogelijk energie laten vrijkomen in zo kort mogelijke tijd.

Als je ze te langzaam bij elkaar brengt ontstaat er onderweg al een zo hoge neutronendichtheid dat er voldoende energie vrijkomt om de bom te laten smelten of "zachtjes" ploffen, maar daardoor komen de twee subkritische massa's nooit meer dicht genoeg bijeen, en ontstaat er daardoor nooit meer voldoende neutronendichtheid om voldoende uraniumkernen in zeer korte tijd aan een kernreactie te laten deelnemen om een chte poef te veroorzaken. Dat geeft dan mogelijk nog steeds een ongelofelijke klap, maar toch verre van de beoogde. Dit heet dan in vaktermen een "fizzle".


ok, dat snap ik! bedankt!
maar er zit mij toch nog iets dwars: bij de implosie-methode gaat men dus eigenlijk hetzlfde principe gebruiken( 2 subkritieke massa's zo snel mogelijk tot een superkritieke eenheid vormen) maar het verschil met de kanon-methode is
gewoon dat men dit gaat doen met met zo'n kracht dat die 2 aparte eenheden die aan het "lichtjes exploderen" zijn toch nog tot 1 geheel kan gevormd worden. Klopt dit?

en als ik het goed begrijp: een subkritieke massa in stilstand gaat niet vanzelf exploderen, maar eenmaal in versnelling wordt de dichtheid groter waardoor hij al lichte superkritieke neigingen krijgt...

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 23 mei 2009 - 17:51

ok, dat snap ik! bedankt!
maar er zit mij toch nog iets dwars: bij de implosie-methode gaat men dus eigenlijk hetzlfde principe gebruiken( 2 subkritieke massa's zo snel mogelijk tot een superkritieke eenheid vormen) maar het verschil met de kanon-methode is
gewoon dat men dit gaat doen met met zo'n kracht dat die 2 aparte eenheden die aan het "lichtjes exploderen" zijn toch nog tot 1 geheel kan gevormd worden. Klopt dit?

Zo ongeveer wel ja. De kunst is dan om de explosieven rondom die kernlading z te vormen, en rondom aan de buitenkant z gelijkmatig te ontsteken met vele ontstekers dat er een inwaarts implosiefront wordt gevormd. Dit drukt ten eerste de plutoniummassa samen tot een hogere dan normale dichtheid (in de zin van massa per volume) waardoor de trefkans van elk vrijkomend neutron fors oploopt, en ten tweede houdt het door de enorme drukken naar binnen de boel nt iets langer bij elkaar, waardoor veel meer van het aanwezige splijtstof kan splijten vrdat de zooi uit elkaar klapt en de kernreactie dus stopt. Zo haal je vl meer energie uit een kg splijtstof, bovendien komt die energie op kortere tijd weer vrij . Double whammy .


en als ik het goed begrijp: een subkritieke massa in stilstand gaat niet vanzelf exploderen,.....

nee, dat voelt maar een beetje warm aan. Kun je water mee opwarmen en met de stoom een generator aandrijven. Principe van een kerncentrale.

.....maar eenmaal in versnelling wordt de dichtheid groter waardoor hij al lichte superkritieke neigingen krijgt...

Ik weet niet of je dit goed bedoelt. Met versnelling, of dichtheid in de zin van massa per volume heeft dat bij een kanontype bom eigenlijk niks te maken. Laten we het zo zeggen, in die Hiroshima-bom naderen de subkritieke massa's elkaar (qua afstand), waardoor, naarmate ze elkaar naderen, de trefkans door neutronen steeds groter wordt, want ze gaan van elkaars neutronen "profiteren". De dichtheid van elk stukje splijtstof verandert niet bij dit type bom.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Krypton

    Krypton


  • 0 - 25 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 25 mei 2009 - 19:02

nee, dat voelt maar een beetje warm aan. Kun je water mee opwarmen en met de stoom een generator aandrijven. Principe van een kerncentrale.


eigenlijk is de naam 'subkritiek' dus fout, want het is wel degelijk al bezig met een kettingreactietje. eigenlijk is het dus al superkritiek. bij subkritiek zou er helemaal niets gebeuren..

#8

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 mei 2009 - 19:19

Bedenk, kernsplijtingen treden ook van nature op.
Het invangen van een neutron leidt tot kernsplijting in 235U, daarbij komen als ik het goed heb gemiddeld iets van 2,5 neutronen vrij.
Een hoeveelheid splijtstof is subkritiek als een kernsplijting die optreedt leidt tot minder dan n volgende splijting.
Gaan er van de 2,5 dus 1,6 de splijtstof uit zonder een andere kern te raken, dan knikkert het rustig door en dooft eht op den duur uit, tt de volgende spontane splijting.
Zitten er zoveel splijtbare kernen opeen dat de "ontsnappingskans" van de neutronen kleiner wordt, dan zal n splijtende kern bijvoorbeeld 2 volgende tegelijk aansteken, die weer elk 2, etc.
1-2-4-8-16-32-64-128-256- etc in een mum van tijd gaan er miljarden kernen tegelijkertijd "af". De massa splijtstof is dan duidelijk superkritiek.

In een kerncentrale regel je de trefkans z dat het proces in het gewenste tempo doorgaat.

subkritiek betekent dus niet hetzelfde als dat het hele proces stilstaat. Het betekent dat het doorgaande proces op een zeker niveau blijft hangen, en niet uit de klauwen loopt.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#9

Krypton

    Krypton


  • 0 - 25 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 25 mei 2009 - 19:24

Bedenk, kernsplijtingen treden ook van nature op.
Het invangen van een neutron leidt tot kernsplijting in 235U, daarbij komen als ik het goed heb gemiddeld iets van 2,5 neutronen vrij.
Een hoeveelheid splijtstof is subkritiek als een kernsplijting die optreedt leidt tot minder dan n volgende splijting.
Gaan er van de 2,5 dus 1,6 de splijtstof uit zonder een andere kern te raken, dan knikkert het rustig door en dooft eht op den duur uit, tt de volgende spontane splijting.
Zitten er zoveel splijtbare kernen opeen dat de "ontsnappingskans" van de neutronen kleiner wordt, dan zal n splijtende kern bijvoorbeeld 2 volgende tegelijk aansteken, die weer elk 2, etc.
1-2-4-8-16-32-64-128-256- etc in een mum van tijd gaan er miljarden kernen tegelijkertijd "af". De massa splijtstof is dan duidelijk superkritiek.

In een kerncentrale regel je de trefkans z dat het proces in het gewenste tempo doorgaat.

subkritiek betekent dus niet hetzelfde als dat het hele proces stilstaat. Het betekent dat het doorgaande proces op een zeker niveau blijft hangen, en niet uit de klauwen loopt.


het is me eindelijk volledig duidelijk. bedank!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures