Fissioräjähteen kriittinen massa
Jori M{ntysalo
koosta, erityisesti kuinka pieni ydinpommi voi olla. Sikäli
kuin olen oikein käsittänyt, niin
- Kriittistä massaa pienempi määrä fissioräjähdettä ei räjähdä.
- Kriittinen massa riippuu kappaleen muodosta.
- Pallo on paras muoto, ts. vaatii pienimmän ainemäärän.
Pitääkö paikkansa tähän asti?
Sitten kysymyksiä: Kuinka iso tuo kriittinen massa on eri aineilla
(Plutonium-239, Uraani-235 jne.)? Millä aineella se on pienin?
Onko kriittiselle massalle olemassa teoreettista alarajaa?
Entä alkuperäinen kysymys, kuinka pieneksi ydinpommi voitaisiin
tehdä, kun huomioidaan räjähteen lisäksi muut osat pommista?
--
= = = = Jori Mäntysalo - jm5...@uta.fi = = = =
"Tämän kurssin arvosanat eivät vastaa pärstäkertoimia [...] sinä sait
muuten kolme miinuksen." -RN (paras arvosana on 3.)
Tommi Jokiniemi
>
> Jonkin aikaa sitten kahvipöydässä tuli keskustelua ydinpommien
> koosta, erityisesti kuinka pieni ydinpommi voi olla. Sikäli
> kuin olen oikein käsittänyt, niin
> - Kriittistä massaa pienempi määrä fissioräjähdettä ei räjähdä.
> - Kriittinen massa riippuu kappaleen muodosta.
> - Pallo on paras muoto, ts. vaatii pienimmän ainemäärän.
> Pitääkö paikkansa tähän asti?
>
> Sitten kysymyksiä: Kuinka iso tuo kriittinen massa on eri aineilla
> (Plutonium-239, Uraani-235 jne.)? Millä aineella se on pienin?
> Onko kriittiselle massalle olemassa teoreettista alarajaa?
>
> Entä alkuperäinen kysymys, kuinka pieneksi ydinpommi voitaisiin
> tehdä, kun huomioidaan räjähteen lisäksi muut osat pommista?
>
Enpä väitä liikaa fissioräjähdyksestä tietäväni mutta käsittääksen
suuruusluokkaa ~20-25 kg möykyllä saataisiin tuo kriittinen massa
aikaan. Koko konstruktio saatanee mahtumaan matkalaukun kokoiseen
tilaan.
Pienimmät käytettävät fissiopommit lienevät tykistökranaatteja jolloin
halkaisija taitaa olla ~6 tuumaa ja pötkön pituus ei voine olla paljoa
metriä isompi. sfnet.keskustelu.maanpuolustus saattaa tietää asian
tarkemmin.
F. Forsythin dekkareissa esitetyt asiat omaavat usein todellisuuspohjaa
ja kirjailija on tehnyt taustatutkimukset; eräässä kirjassa hehkuteltiin
matkalaukkukonstruktiolla. Joku TV-dokkarikin demosi tällaisen pommin
mahdollista rakennetta.
Ydinfyysikot korjatkoon biofyysikon virheet...
Tommi Jokiniemi
Henri M Saarikoski
>Entä alkuperäinen kysymys, kuinka pieneksi ydinpommi voitaisiin
>tehdä, kun huomioidaan räjähteen lisäksi muut osat pommista?
Pienin ydinräjähde oli jenkkien singon tyyppisellä laitteella ammuttava
Davy Crocket, jonka räjähdysteho ei vastannut kuin noin kymmentä TNT tonnia.
Paljon pienemmäksi ei varmaan ydinkärkeä kannata edes tehdä. En sitten tiedä
oliko se varsinainen fissioräjähde, vai toimiko se jollakin muulla tavalla.
Poistettu käytostä joka tapauksessa jo kymmeniä vuosia sitten.
--
H.
http://www.hut.fi/~hsaariko/
Otto J. Makela
> Jonkin aikaa sitten kahvipöydässä tuli keskustelua ydinpommien
> koosta, erityisesti kuinka pieni ydinpommi voi olla. Sikäli
> kuin olen oikein käsittänyt, niin
> - Kriittistä massaa pienempi määrä fissioräjähdettä ei räjähdä.
> - Kriittinen massa riippuu kappaleen muodosta.
> - Pallo on paras muoto, ts. vaatii pienimmän ainemäärän.
> Pitääkö paikkansa tähän asti?
>
> Sitten kysymyksiä: Kuinka iso tuo kriittinen massa on eri aineilla
> (Plutonium-239, Uraani-235 jne.)? Millä aineella se on pienin?
> Onko kriittiselle massalle olemassa teoreettista alarajaa?
Kriittinen massa riippuu myös aineen tiheydestä, ts. metallista
reaktiomassaaa voidaan puristaa voimakkaalla räjähdyspanoksella
niin että se menee ylikriittiseksi. Tyypillisesti tällöin myös
puristetaan reaktiomassan ympärillä neutroniheijastinta joka
myös alentaa kriittistä massaa.
Heijastimeton pallomainen kriittinen massa Pu-239 painaa 10.5kg ja
on halkaisijaltaan 10.1cm -- varsinaista räjähdettä varten tarvitaan
kyllä hieman enemmän massaa.
Kriittistä massaa voitaisiin teoriassa alentaa myös ulkopuolista
neutronilähdettä käyttäen, mutta tätä ei ole taidettu kehitellä.
> Entä alkuperäinen kysymys, kuinka pieneksi ydinpommi voitaisiin
> tehdä, kun huomioidaan räjähteen lisäksi muut osat pommista?
Pieneksi. Carey Sublette ("Nuclear weapons FAQ" kirjoittaja) kertoo
että pienin valmistettu ydinkokeessa käytetty laite (Hardtack Phase II:
Hamilton & Humboldt, 1958) olisi ollut 16kg.
http://www.fas.org/nuke/hew/News/Lebedbomb.html
http://neutrino.nuc.berkeley.edu/neutronics/todd/frame/weapons.html
http://www.milnet.com/milnet/nukeweap/suitcase1.htm
I do not know with what weapons World War 3 will be fought,
but World War 4 will be fought with sticks and stones.
-- Albert Einstein
--
/* * * Otto J. Makela <ot...@cc.jyu.fi> * * * * * * * * * * * * * * * * */
/* Phone: +358 14 613 847, BBS: +358 14 211 562 (V.32bis/USR-HST,24h/d) */
/* Mail: Cygn.k.7 E 46/FIN-40100 Jyvaskyla/Finland, ICBM: 62:14N 25:44E */
/* * * Computers Rule 01001111 01001011 * * * * * * * * * * * * * * * * */
Riku Mattila
> - Kriittistä massaa pienempi määrä fissioräjähdettä ei räjähdä.
> - Kriittinen massa riippuu kappaleen muodosta.
> - Pallo on paras muoto, ts. vaatii pienimmän ainemäärän.
Lisäisin tuohon vielä pari tekijää, nimittäin
- Heijastussuhde (kuinka suuri osa neutroneista saadaan
heijastettua takaisin niin, että ne eivät karkaa)
- Käytettävä fissioituva aine
Fissioituvan aineen "hyvyys" riippuu mm. sen
absorptiovaikutusalasta käytettävillä neutronienergioilla
(yleensä nopeilla neutroneilla), neutronikaappaus/fissio--suhteesta
(ns. alfa-kerroin) sekä fissiota kohti vapautuvien neutronien
määrästä. Pommikelpoisia aineita ovat mm. uraani-235, plutonium-239
sekä hieman eksoottisemmat uraani-233, neptunium-237 sekä amerikium-242m
(Am-242:n metastabiili isomeeri).
> Sitten kysymyksiä: Kuinka iso tuo kriittinen massa on eri aineilla
> (Plutonium-239, Uraani-235 jne.)? Millä aineella se on pienin?
Kriittinen massa voidaan laskea monelle eri tapaukselle, joista
yleisimmät lienevät heijastamaton pallo ja homogeeninen vesiseos.
Nyrkkisääntönä paljaan U-235-pallon kriittinen massa on n. 56
kg ja Pu-239--pallon vastaavasti 11 kg. Käsittääkseni
amerikium-242m:llä olisi mahdollista päästä vielä pienempään
kriittiseen palloon.
Kohtuullisella heijastuksella kriittinen massa on suhteellisen
helppo pudottaa n. puoleen, ja homogeeninen, täydellisesti
heijastettu optimaalinen plutonium-vesi--seos saadaan kriittiseksi
jo n. 320 grammalla. Käytännössä epäpuhtautena esiintyvä
plutonium-240 nostaa kriittisiä massoja jonkin verran.
> Onko kriittiselle massalle olemassa teoreettista alarajaa?
>
Määrittelykysymys. Periaatteessa tällaisena voitaisiin käsittääkseni
pitää täydellisesti heijastetun systeemin kriittistä massaa, mutta
sen määrittäminen käytännössä on melko vaikeaa, koska neutronireaktioiden
vaikutusalat ja fissiossa vapautuvien neutronien määrät riippuvat
neutronien energiasta, jonka muuttuminen fission ja absorption
välisellä taipaleella on varsin monimutkainen ilmiö.
Terv. RM