Frage von Sternschkens, 45

Kanonenprinzip (Atombombe, Little Boy, unterkritische Masse)?

Hallo liebe Community, ich befasse mich derzeit mit der Atombombe "Little Boy", die über Hiroshima abgeworfen wurde. Derzeit hängt es bei mir bei dem Zündmechanismus von dieser Bombe. Nunja, Little Boy wurde mit dem "Kanonenprinzip" aufgebaut, wo zwei unterkritische Massen (Uranzylinder, Urandorn) zusammen geschossen werden und dadurch eine kritische Masse entsteht, was zu einer Kettenreaktion führt. Meine Frage ist, warum die unterkritischen Massen nicht vorher reagieren? Außerdem wäre es nett, wenn ihr mir erklären könntet, warum Uran nicht sofort zerfällt. Das hat mir mein Freund versucht zu erklären, was ich dann wiederrum nicht verstanden habe. Auf Wikipedia steht dazu nichts, soweit ich es mitbekommen habe. Liebe Grüße Sternschkens

Antwort
von SlowPhil, 32

Fortsetzung:
Du kannst Dir das Material modellhaft als Feld voller gespannter Mausefallen vorstellen, die schon durch einen Ping-Pong-Ball ausgelöst werden können und auf denen weitere Pingpong-Bälle liegen, die beim Auslösen weggeschleudert werden und weitere Mausefallen in der Nachbarschaft auslösen.

Unterschreitet das Feld eine gewisse Größe, dann springen zuviele Ping-Pong-Bälle über die Grenze hinaus ins Mausefallen freie Feld und die Kettenreaktion reißt ab.
Diese Situation entspricht dir der unterkritischen Masse.

Ist das fällt hingegen groß genug, so landen die weggeschleuderten Pingpongbälle oberhalb von Mausefallen die noch nicht ausgelöst wurden, und die Kettenreaktion geht solange weiter, bis die meisten Mausefallen ausgelöst haben. Das ist die Situation bei der überkritischen Masse.

Natürlich werden die Neutronen erst eingebracht, wenn die über kritische Masse zusammen ist. Da die Energiefreisetzung das Material schnell aufheizt, ist es außerdem erforderlich dass darum herum konventioneller Sprengstoff explodiert, um die über kritische Masse lange genug zusammenzuhalten.

Kommentar von Sternschkens ,

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Die hat mir echt weitergeholfen! Einige Sachen hatten wir in Physik usw. noch nicht, weshalb ich es gut finde, dass du sie noch ein bisschen (+anhand eines Beispiels) erklärt hast.

Antwort
von SlowPhil, 23

Das Uran 235 ist zwar instabil, und zwar um ein Vielfaches instabiler als Uran 238 (T_½=7,…×10^8a, verglichen mit T_½=4,5×10^9a bei U 238), aber so instabil, dass es sofort schlagartig zerfallen würde, ist es wieder nicht - sonst würde es weder für Waffen noch für Kraftwerke taugen.

Außerdem ist es ein α-Strahler, d.h. es gibt einen He-4-Atomkern ab und zerbricht nicht spontan in zwei annähernd gleich große Bruchstücke wie bei der Kernspaltung.

Um das zu bewirken, braucht es Neutronen, die eingefangen werden und den Kern zu einem angeregten U-236-Kern und so erst richtig instabil machen. Dann spaltet sich der Kern und setzt weitere Neutronen frei, und zwar gleich mehrere,
Die lösen dann weitere Kernspaltungen aus usw..
Fortsetzung folgt…

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