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¿Por qué exactamente bombas atómicas explotan?

En las bombas atómicas, las reacciones nucleares proporcionan la energía de la explosión. En cada reacción, un neutrón térmico alcanza una plutonio o uranio núcleo, una reacción de fisión tiene lugar, y dos o tres neutrones y $\gamma$ de la radiación se producen. Sé que todo sucede en un tiempo muy corto, y una enorme cantidad de energía se libera, que puede ser calculada a partir de la masa de la diferencia entre el$m_\mathrm{starting}$$m_\mathrm{reaction\ products}$.

Así que mi pregunta es: ¿por Qué exactamente hace explotar? Lo que hace que la onda de choque y por qué es tan poderoso? (Aquí me refiero a la pura onda de choque que no es reflejada por una superficie aún) no entiendo las reacciones que tienen lugar en bombas nucleares, pero no entiendo por qué es exactamente lo que conduce a una poderosa explosión, en vez de sólo una ráfaga de radiación ionizante.

57voto

No entiendo por qué es exactamente lo que conduce a una poderosa explosión, en vez de sólo una ráfaga de radiación ionizante.

Esta radiación, que representan la mayor parte de la energía inicial de la salida de un arma nuclear, es rápidamente absorbido por la materia que lo rodea. Éste a su vez, calienta casi instantáneamente a temperatura extremadamente alta, por lo que tiene la casi instantánea de la creación de una pelota de muy alta energía cinética del plasma. Esto a su vez significa un prodigioso aumento en la presión, y es esta presión la que da lugar a la onda expansiva.

El mismo argumento se aplica a los neutrones y otros fragmentos de fisión / fusión de productos de inmediato producido por la reacción. Pero el estallido inicial de la radiación que en su abrumadora mayoría, se crea la bola de fuego en una atmósfera de detonación, y la bola de fuego que se expande para producir la mayor parte de la onda expansiva.

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JEB Puntos 325

En una implosión bomba de fisión, la mayor parte de las reacciones nucleares (100 GJ) se producen en el último microsegundo--es una cantidad tremenda de energía - $10^{17}$ Watts. Este poder es objeto de dumping en el comprimido de la Pu del pit-que es un par de kilogramo con una densidad de 100 g/cm^3-es pequeña.

El material nuclear se calienta a una temperatura extremadamente alta, decenas de millones de K--cuerpo negro irradia (rayos X) a la más cercana de material: el "frío" componentes de bombas (aire entre comillas porque ellos han estado involucrados en una explosión convencional). Se calienta a una menor temperatura, que cuerpo negro irradia isótropa, calefacción material más lejos de la bomba. Tenga en cuenta que la atmósfera es opaca a estos rayos X, por lo que el proceso de radiación de difusión continúa por varios cientos de metros. Esto se llama la bola de fuego-es todo acerca de los fotones y radiación de difusión. Como se difunde hacia el exterior, en algún momento se vuelve más lento que una onda de choque, por lo que una onda de choque se separa de la bola de fuego, que ahora está en el orden de unos pocos cientos de miles de K. (En las fotografías de la bola de fuego en el 1er pocos milisegundos, cuando es de 100 metros, las "sombras" de los componentes de bombas puede todavía ser visto).

La onda de choque se calienta el aire a medida que pasa, pero no es tan caliente como la bola de fuego. Es al menos 50.000 K, tal vez 100.000 K, por lo que es al menos tan radiante como un rayo, pero no es transitoria, y podría sobrepasan un mayor ángulo sólido, de ahí el enorme daño térmico. Sin embargo, es considerablemente más frío que el material detrás de él.

Como la onda de choque se propaga, se debilita un tiempo ya no está calienta el aire de luminancia--en este punto, la tradicional bola de fuego ha alcanzado su tamaño máximo. (Me dicen tradicional, porque lo vemos en la cantidad de pruebas, pero debe ser distinguido de la inicial de la bola de fuego que se radiatively difusión de los fotones con algunos de plasma lanzado en, y la radiación es el modo dominante de transferencia de energía, aunque la carcasa de la bomba puede tener velocidades hipersónicas.)

Ahora para una explosión con aire la onda expansiva que se refleja en el movimiento de tierra a través de aire caliente, y por lo tanto es más rápido que el directo de la onda de choque: las capturas de arriba y los dos se combinan para una más eficaz de choque, llamado el Mach madre. Esto va a producir el daño de explosión, como fuerzas de flotación levantar la bola de fuego, la producción de la infame nube en forma de hongo.

Para las pruebas como Starfish Prime, que se produjo en el espacio, la inicial de rayos X (muy difícil de rayos X) de la bomba, los componentes no son absorbidas por el aire--que siguen a la parte superior de la atmósfera donde la amplia escala de dispersión de Compton produce una enorme y repentino de corriente, dando lugar a escala continental EMP.

Una aclaración: dado que el OP se le preguntó acerca de la onda de choque de la formación--como otros señalado, el aumento de la temperatura conduce a una enorme presión, lo que conduce a una onda de choque, pero no la forma en que la bola de fuego--el radiativo de la difusión es en principio mucho más rápido, y es sólo cuando la bola de fuego petters que la onda de choque se separa de ella.

3voto

user185917 Puntos 16

La manera más fácil de contestar esta es dirigir a una explicación de los productos de la fisión nuclear y sus componentes de la energía. Estás en lo correcto al pensar que la radiación ionizante es liberado. Sin embargo, es sólo una pequeña parte de la liberación de energía. Para U235, la energía liberada en una sola fisión es de alrededor de 195 MeV. De que, 170 MeV, en la energía cinética de las dos fragmentos de fisión (la física es agradable en la limitación de las cosas a dos fragmentos de la mayoría de las veces). Otro de 12 MeV está en la energía cinética de los neutrones que puede causar la auto-perpetuación de la reacción en cadena. Sólo alrededor de 8 MeV, que se encuentra en la liberación de radiación gamma. El calor generado es entonces, debido a la transferencia de energía cinética en la colisión con otro asunto. Dado que la mayoría de la inicial de liberación de energía se produce dentro de 10E-12 segundos de la absorción de la inicial de neutrones, y las colisiones comienzan poco después de que, la generación de calor comienza en fracciones de segundo. El plasma de expansión, aumento de la presión, y la onda expansiva seguir.

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user185930 Puntos 8

La onda de choque se crea cuando las altas temperaturas de la explosión vaporizar material circundante dando lugar a su rápida expansión.

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