Download
1 / 40
410 likes | 730 Views
כורים ונשק גרעיני נועם סוקר הפקולטה לפיסיקה בטכניון 2011. פיצוץ אטומי ראשון: 16.7.1945. פצצות. איש שמן. ילד קטן. רוברט אופנהיימר. Enola Gay. B-29. נאגסקי. נזקים בהירושימה. הירושימה: גשר במרחק 800 מטר מנקודת הפיצוץ. גנרל גרוב בוחר מטרות. ניוטרון גורם לביקוע. גרעין אורניום 235.
E N D
כורים ונשק גרעינינועם סוקרהפקולטה לפיסיקה בטכניון 2011
פצצות איש שמן ילד קטן רוברט אופנהיימר Enola Gay B-29
נזקים בהירושימה הירושימה: גשר במרחק 800 מטר מנקודת הפיצוץ. גנרל גרוב בוחר מטרות
ניוטרון גורם לביקוע גרעין אורניום 235 אוטו האן ליזה מייטנר פריץ שטרסמן 1968-1878 גילוי הביקוע הגרעיני: 1938
כור גרעיני ראשון 12.2.1942 ליאו סילאד אנריקו פרמי Oak Ridge (אין כאן כור גרעיני)אורניום לפצצות (הירושימה) Hanford יצור פלוטוניום לפצצות (נאגסקי)
ניוטרון גורם לביקוע גרעין אורניום 235 אורניום 23592 פרוטונים143 ניוטרונים הביקוע הגרעיני:שיחרור ניוטרונים ואנרגיה 1896גילוי הרדיואקטיביות ; 1932גילוי הניוטרון; 1938 גילוי הביקוע; 1942 כור גרעיני ראשון; 1945 פיצוץ אטומי ראשון; 1952 פצצת מימן קריפטון 92 36 פרוטונים56 ניוטרונים בריום 141 56 פרוטונים85 ניוטרונים ניוטרונים
הביקוע הגרעיני:תהליך שרשרת • אסור שיברחו יותר מדי ניוטרונים • מסה קריטית • חומר שמחזיר ניוטרונים פנימה: שמיכה
Rb דוגמה למוצרי ביקוע קירור מידי בכור. בדרך כלל לא בעיה. Cs אכסון במקום מבודד ויציב קירור לאורך זמן של שנים
יוד יוד 13153 פרוטונים78 ניוטרונים זמן מחצית חיים של 8 ימים קסנון 54 פרוטונים79 ניוטרונים קרינות מסוכנות קרינת גאמא אלקטרון
היתוך (מיזוג) גרעינימשמש להגברת פצצת אטום, ומתקיים בפצצת מימן דאוטריום (מימן על כבד: פרוטון + 2 ניוטרונים) טריטיום (מימן על כבד: פרוטון + 2 ניוטרונים) הליום2 פרוטונים + 2 ניוטרונים) ניוטרון
פצצות האטום שנזרקו של יפן: תאור סכמטי, ואופן יצירת המסה הקריטית בזמן קצר מאוד
פצצות האטום שנזרקו של יפן: תאור סכמטי, ואופן יצירת המסה הקריטית בזמן קצר מאוד טבעות אורניום חומר נפץ קליע אורניום
פצצות האטום שנזרקו של יפן: תאור סכמטי, ואופן יצירת המסה הקריטית בזמן קצר מאוד קליפת פלוטוניום בגודל של תפוז (טריטיום ודאוטריום להגברת הפיצוץ) לא היה בפצצת נאגאסקי שמיכה חומר נפץ
יצור חומר בקיע (דלק גרעיני) על יפן נזרקו שתי פצצות: אחת עשויה אורניום ואחת פלוטוניום. ניתן לבנות כור גרעיני מבוסס על אורניום טבעי (0.7% העשרה). לפצצה דרושה העשרה של 90%. בכורים ליצור חשמל בדרך כל ההעשרה היא של 3%. יצור אורניום:בטבע מוצאים אורניום-238 (92 פרוטונים + 146 ניוטרונים) אורניום-235(92 פרוטונים + 143 ניוטרונים). אורניום-235 הוא הדלק. על כל 993 גרעיני אורניום-238 יש 7 גרעינים של אורניום-235. לשני האיזוטופים תכונות כימיות זהות. ולכן ההפרדה קשה מאוד: מתבססת על הבדל המסה. יוצרים גז של אורניום עם פלואור. בצנטריפוגות או דיפוזיה (לפצצת הירושימה), בשלבים רבים מפרידים ביניהם. מעשירים את האורניום באורניום-235. אין צורך בכור גרעיני!
יצור חומר בקיע (דלק גרעיני) יצור פלוטוניום: דרוש כור גרעיני. הדלק בכור הוא אורניום טבעי. זה דורש נוכחות של גרפיט או מים כבדים, כי מים רגילים בולעים יותר מדיי ניוטרונים. אורניום-235 (ריכוז של 0.7%) מתבקע ושומר על תהליך שרשרת. חלק מהניוטרונים נבלעים באורניום-238: נוצר אורניום-239. בשני שלבים בהם בכל אחד ניוטרון הופך לפרוטון, נוצר יסוד מלאכותי פלוטוניום-239. פלוטוניום-239 הוא חומר בקיע מצוין. את הפלוטוניום מפרידים מהאורניום ומוצרי הביקוע בתהליך כימי (ראה ערך "מרפסת גולדה"). דימונה (קמ"ג): כור אורניום טבעי עם מים כבדים.
חומר נפץ פצצת מימן:שלב ראשון אורך הראש הקרבי 1.75 מטר מקור נווטרונים פלוטוניום נדחס פנימה ומתחיל תהליך שרשרת השמיכה מחזירה ניוטרונים לפלוטוניום טריטיום ודאוטריום יוצרים עוד ניוטרונים קרינה מחממת וניוטרונים קצף מתפשט ודוחס
חומר נפץ פצצת מימן:שלב שני מקור נווטרונים ליתיום+ניוטרון הליום+טריטיום פלוטוניום נדחס פנימה ומתחיל תהליך שרשרת דאוטריום+טריטיום ניוטרון+הליום השמיכה מחזירה ניוטרונים לפלוטוניום טריטיום ודאוטריום יוצרים עוד ניוטרונים קרינה מחממת וניוטרונים ניוטרונים מבקעים מסה עצומה של אורניום 238 קצף מתפשט ודוחס אורניום מתבקע ומשחרר ניוטרונים נוספים
פרוק המתקן הגרמני בסיום המלחמה (Haigerloch )
פצצה חזקה פי 12 מזו של הירושימה:קרינה חזקה גורמת כוויות ומציתה חומרים דליקים. הורגת עד ק"מ. אחרי 1 שנייה: גל ההדף במרחק 700 מטר: הורס והורג הכול. אחרי 4 שניות: גל הדף במרחק 1600 מטר. גל ההדף מכבה הרבה שרפות. בניינים חזקים שורדים בחוץ, אך מהלחץ נהרסים החלקים הפנימיים. שברי זכוכית. אחרי 6 שניות: גל ההדף במרחק 2400 מטר. בניינים חזקים שורדים. 50% גל הדף 35% קרינה (חום) 10% קרינה מנשורת 5% קרינה מיידית
התקלה באי שלושת המיילים • המקום: אי שלושת המיילים, פנסילבניה ארה"ב. • זמן: 28.3.1979 4 לפנות בוקר. • תקלה במערכת הקירור המשנית. • בניסיון לתקן, המפעילים בטעות סוגרים מי קירור לליבה. • בתוך 10 שניות הליבה מתחממת, נוצר קיטור, הכור מופסק אוטומטית. • תקלה בשסתום חרום שנפתח אך לא נסגר, גורמת לאיבוד מים בכור. המפעילים לא מודעים לבעיה, ולא מזרימים מים נוספים. • מוטות הדלק ניתכים, ומטפטפים על ריצפת הכור. • בנס לא נוצר הסינדרום הסיני.
ממצאי האולטרא-סאונד 20טון של דלק שהותך
התקלה אי שלושת המיילים כניסה לבניין לאחר שנה. את הליבה חקרו עם אולטרא-סאונד
בשנת 1999 הסתבר שיש פצצות היתוך בהן החלק הראשוני אינו כדורי.
קרינה תרמית קרינה מייננת נזק של הפיצוץ: גל הלם
שימושים היסטוריה תרמית של סלעים. בריאקציות גרעיניות מסוימות נוצרים גזים אצילים (הליום או ארגון). קצב הדיפוזיה של הגזים מתוך סלע או גרגר גבוה יותר כאשר הטמפרטורה גבוהה יותר. ריכוז הגז במקומות שונים בסלע מעיד על ההיסטוריה התרמית של הסלע לאורך מיליונים עד מאות מיליונים של שנים. ביקוע ספונטאני של אורניום-238 יוצר פגמים בגביש שמתאחים מהר יותר בטמפרטורה גבוהה יותר. (מאורע נדיר מאוד עם זמן מחצית חיים של ) וההמשכים של השרשרת.
