En la reacción de fusión nuclear, ¿cuál es el porcentaje de masa convertida en energía?

Question

He leído en alguna parte que es de alrededor de uno por ciento de la masa, pero esto me parece demasiado alto. También he hecho algunos cálculos, por ejemplo, la Tsar Bomba fue de 50 MT de la bomba y pesaba alrededor de 27 toneladas. Aunque no sé cuánto exactamente de la fusión del combustible utilizado, creo que es seguro asumir que un gran porcentaje de este 27 toneladas, fue la fusión de combustible. Por lo tanto, si queremos obtener la misma cantidad de energía de la ecuación de masa-energía, necesitaríamos algo con una masa de 2.2 kg. Lo que demuestra lo que quiero decir : si la reacción de la fusión de convertir uno por ciento de la masa de combustible para la energía, entonces necesitaríamos sólo 100*2.2 kg = 220 kg de combustible de fusión para hacer la Tsar Bomba, que me parece mucho menor que el número real.

Dime lo que piensas, por favor.

Answer 1

WolframAlpha es la herramienta perfecta para este tipo de cálculos:

1. Fracción de masa convertida en energía, el resultado es 0.0037681, menos del 0.4%.

2. ¿De cuánto es el defecto de masa de 50 toneladas de TNT, el resultado es de 2,3 kg.

Como para Tsar Bomba de la fusión de material es, por supuesto, sólo una pequeña parte del dispositivo real.

Answer 2

En la nuclear de fusión reacción, ¿cuál es el porcentaje de la masa convertida en energía?

Primero una nota.

Una fusión de la bomba genera una gran cantidad de su energía por fisión

Brevemente la secuencia es algo como esto:

1. Conjunto de una pequeña bomba de fisión.
   Esto genera rayos X y neutrones.
2. Los rayos x se utilizan con un Cajero Ulam dispositivo para comprimir una fusión parcial. Este contendrá algunos de combustible tales como el litio deuteride. (No Tritio porque es raro y tiene un molesto corto de la mitad viven de 12.3 años. Y su decae producto es He3 que le gusta absorber neutrones).
3. Más de la fusión del combustible que se genera por los neutrones.
   Neutrón + Li6 -> neutrones + Él + tritio.
   Alternativamente Li7 puede ser utilizado (como descubrió inesperadamente durante Castillo Bravo).
4. El comprimido de tritio y deuterio reacciona, la producción de energía y más neutrones.
5. Los neutrones libres reaccionan con el resto de la fisión material (ya sea en el dispositivo inicial, o en la bujía, o con las manipulaciones que pueden hacerse de U238.

He leído en alguna parte que es de alrededor de uno por ciento de la masa, pero esto me parece demasiado alto. También he hecho algunos cálculos, por ejemplo, la Tsar Bomba fue de 50 MT de la bomba y el pesaba alrededor de 27 toneladas.

Bien, usted sabe que el rendimiento de la bomba (algo más de 50 Megatones de TNT).
Así que usted puede ver la cantidad de energía que es liberada por 50 Megatones de TNT
A continuación, convertir ese número a la masa.

Aunque no sé cuánto exactamente de la fusión del combustible utilizado, creo que es seguro asumir que un gran porcentaje de este 27 toneladas, fue la fusión de combustible.

No estoy tan seguro. El Zar bomba fue un 100MT de diseño, que utiliza uranio de manipulación. Más tarde fue degradado a 50MT para evitar una gran cantidad de contaminación. Así, en el diseño inicial de al menos la mitad de los rendimientos no han sido generados directamente por fusión, sino por la fisión. También U238 o del plomo (como alternativa manipulación) son muy pesados, mientras que la fusión de combustible es probable litio deuteride.

(Concedido, los neutrones para liberar la energía de las manipulaciones son en su mayoría generados por la reacción de fusión).

Por lo tanto, si queremos obtener la misma cantidad de energía de la ecuación de masa-energía, necesitaríamos algo con una masa de 2.2 kg. Lo que demuestra lo que quiero decir : si la reacción de fusión convertido el uno por ciento de la masa de combustible para la energía, entonces necesitaríamos sólo 100*2.2 kg = 220 kg de de la fusión del combustible para hacer la Tsar Bomba, que me parece mucho menor que el número real.

Cuando la fisión del combustible que se usa no cambiar por completo a la energía. En su lugar, el átomo es aplastado aparte y hay varias piezas. Normalmente suele ser de 2 o 3 neutrones y 2 más pequeños átomos (por ejemplo, 92U a 50Tin, 42Molybdenum y neutrones).

Es justo que la suma de las masas de estos fragmentos es ligeramente más pequeña.
No es el caso que de un tiempo átomo desaparece y de alguna manera libera energía.
Parte de la energía será el nuevo fragmento, que por lo general se mueven a una velocidad muy alta. Y este será el resultado de las colisiones de rayos-x, y, así, el calor. Mucho de ello.

Answer 3

Me doy cuenta de que esto es de dos años, pero todavía me gustaría señalar esto:

Cuando se dice que el 1% de la masa de combustible se convierte en energía, sólo significa que el porcentaje de la masa de lo de combustible en realidad sufre de fusión.

Por lo tanto, su 2,2 kg de combustible convierten la energía representaría 2200kg (edit: uy, 220kg) de combustible que, en realidad, se sometió a la fusión, NO la cantidad que figuraba en la bomba. Ese número es el QUE va a ser muy variable, depende de la eficiencia del diseño y construcción del dispositivo. En este caso, parecería que aproximadamente el 1% del combustible (dependiendo de cuánto fue de combustible y la bomba no estructura + de fisión trigger) reaccionó, y el otro 98+% sólo consiguió soplado hacia fuera a alta velocidad.