¿Se puede usar uranio no enriquecido en armas termonucleares de múltiples etapas?

Answer 1

U-238 puede usarse en la etapa secundaria de un arma termonuclear. Es denso y barato (bueno, en comparación con U-235, de todos modos) y es un buen caso. El U-238 requiere neutrones de alta energía (por encima de 1 MeV) para someterse a fisión, pero la probabilidad de que un neutrón realmente desencadene la fisión es muy baja. El enorme flujo de neutrones de las reacciones de fusión en el secundario compensa eso, por lo que puede obtener bastante energía de la fisión del U-238. Por ejemplo, en el caso del primer arma termonuclear verdadera [1], el dispositivo utilizado en la prueba de Ivy Mike en 1952, más de la mitad del rendimiento fue del caso de uranio.

Parece que muchas armas de fusión modernas usan U-235 como la carcasa secundaria, aunque no sé el nivel de enriquecimiento. Tengo entendido que esto es valioso para fabricar armas pequeñas de alto rendimiento.

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[1] La Unión Soviética detonó su dispositivo “Sloika” (una especie de pastel de capas ruso) antes del disparo de Ivy Mike. Si bien produjo reacciones de fusión significativas, no usó los mismos principios que se convertirían en estándar para las armas termonucleares. En particular, el diseño no podía ampliarse en rendimiento.

Answer 2

Todo el uranio es natural.

¿Supongo que te refieres al mineral de uranio excavado en el suelo? No. Debe enriquecerse con el isótopo de uranio 235, mucho menos común. El uranio natural es 99.3% de uranio-238. Necesitas un lote de 90% (ish) de Uranio-235 puro para fabricar cualquier tipo de arma nuclear. Menos si es para fines como combustible para una planta de energía nuclear (creo que eso es 10-20%)

Los números 235 y 238 se refieren al peso atómico de un átomo de uranio. La diferencia se debe a la diferente cantidad de neutrones en cada átomo, lo que afecta la estabilidad de ese isótopo en particular.

Answer 3

Si. Puede ser y se usa en armas termonucleares de varias etapas y en las más grandes generalmente es responsable de la mayor parte del rendimiento.

La fusión de D + T produce muchos neutrones rápidos y estos pueden fisión fácilmente en el U238, lo que aumenta enormemente el rendimiento.

Debe comenzar toda la cadena con un poco de material fisionable en el Teller-Ulam u otros diseños, pero realmente no necesita uranio enriquecido. Pu-239 funcionaría bien al igual que U-233 o U-235.

En teoría, no existe un límite superior en el rendimiento de tales armas, hasta que la gravedad de la bomba comience a importar.

Answer 4

Claro, pero no como material fisionable utilizado en la primaria.

Es posible que U238 se use como sabotaje en algún lugar del dispositivo, generalmente alrededor del secundario. El U238 normalmente no es un material fisionable, por lo que no se puede usar en la etapa primaria para iniciar una reacción de fisión, pero se puede fisionar cuando es golpeado por neutrones rápidos. Estos simplemente son liberados por la reacción de fusión en el secundario.

Entonces, si un diseño de arma termonuclear se describe como un arma de fisión-fusión-fisión de tres etapas, la segunda etapa de fisión es generalmente lo que acabo de describir. Así es como el diseño no probado de Tsar Bomba habría logrado su rendimiento. Sin embargo, hasta donde yo sé, la mayoría de los diseños modernos de armas termonucleares probablemente no incorporan manipulaciones diseñadas para la fisión, a fin de mantener las consecuencias radiactivas al hacer que la mayor cantidad de rendimiento provenga de la fusión. Sin embargo, aún podrían usar bujías fisibles en la secundaria.

Answer 5

La respuesta corta es sí, pero estaría desperdiciando toda la minería y el refinado para no obtener ese 0.7% U-235 fisionable natural del tamper / reflector secundario para una mayor fisión. Por eso se usa el U-238 empobrecido.

No piensas como lo hicieron los físicos e ingenieros nucleares durante la Guerra Fría. Tienes que entender sus economías de escala.

De hecho, tuve la oportunidad de mirar un vehículo de lanzamiento Polaris A-1 hoy, y uno de mis ex compañeros de oficina trabajó en eso, y tiene una forma inusual comparativa que la mayoría de los SLBM posteriores no tenían. Como no tengo autorización Q, no conozco todos los detalles de su diseño, pero más que la mayoría de los civiles.

Answer 6

Sí, el U-238 es fisionable por los neutrones superrápidos de la fusión DT.

Si tiene enriquecimiento, entonces un combustible de fisión de mayor rendimiento para un secundario tiene U-238 y U-235. Los neutrones que se han ralentizado solo pueden fisionar a este último.

Answer 7

No soy un experto, pero déjame intentarlo.

En teoría sí, pero no como el principal explosivo. La “manipulación” en la foto. La manipulación simplemente funciona para aumentar la explosión inicial en el núcleo. Sin plutonio o armas de grado u235 en el núcleo, no se puede obtener una explosión de fisión en primer lugar y no hay nada que impulsar

Si puede usar DU o u238 como manipulación, entonces un poco de “contaminación” u235 podría no ser un problema.

Answer 8

No, el U-238 absorbe demasiados neutrones y se descompone en átomos estables. El arma se esfuma y puede calentarse un poco, pero no explota, más allá de la detonación del disparador.