Physics fact

[quimico]

Ieri o l'altro ieri, non ricordo, discutevo con un amico su una questione di fisica che vorrei proporvi. Più che altro perché non siamo arrivati ad una conclusione che ci soddisfi. E non ho ancora chiesto al mio docente di radiochimica...

La diatriba è nata da un'immagine, che sotto vi allego.

Come forse alcuni avranno fatto caso qui c'è un errore. Chi lo trova?

[luigi_67]

La butto li in maniera da "uomo della strada": 20 kg di uranio 238 non raggiungono la massa critica necessaria per autoinnescare la reazione a catena di fissione, cosa invece più facilmente raggiungibile con l'uranio arricchito, che contiene una percentuale più alta dell'isotopo 235, più adatto a questo scopo.
Nella "little boy" la bomba lanciata su Hiroshima ad esempio c'erano circa 64 kg di uranio arricchito, in due masse da circa 38 kg (proiettile) e 25 kg (bersaglio).
Con il plutonio 239 invece la massa critica per raggiungere l'autoinnesco è di poco più di 16 kg, quindi nell'esempio citato, se fosse plutonio, potrebbe verificarsi il famoso cratere...
Con l'uranio 238 probabilmente non accadrebbe nulla, tra l'altro esso è solo debolmente radioattivo. Non sono sicuro neanche che scaldi.


Un saluto
Luigi

[quimico]

L'U-238 NON è fissile, ma è un materiale fertile: può catturare un neutrone lento e dopo due decadimenti beta diventare plutonio-239 fissile. È fissionabile da neutroni veloci, ma non può supportare una reazione a catena perché lo scattering non elastico riduce l'energia neutronica sotto il range dove la fissione veloce di uno o più nuclei di nuova generazione è probabile.

Due masse di 10 kg di U-238 messe assieme NON provocheranno MAI una reazione a catena. Da quello che ricordo l'U-238 va bene per alcuni tipi di reattori nucleari in quanti serve per produrre Pu-239 che è il vero combustibile nucleare, fissile, in questi reattori. Può essere usato per armi atomiche come materiale per riflettere i neutroni ma è il plutonio in queste a farla da protagonista.

Da quello che ricordo l'U-238 si produce dall'U-235 durante la reazione a catena e se non ricordo male l'U-238 assorbe due dei tre neutroni che si formano durante la reazione, togliendoli al processo. Solo un neutrone dei tre può proseguire la reazione a catena. Non capisco come le due masse di U-238 assieme possano fare qualcosa.

Nessuna quantità di uranio naturale può essere una massa critica perché l'uranio-238 non subisce fissione e la percentuale di uranio-235 è troppo bassa.
Non a caso si usa uranio arricchito.

[luigi_67]

Esatto, ci sono infatti i cosiddetti reattori "autofertilizzanti" che partendo dall'U-238 lo "fertilizzano" facendolo passare al prezioso Pu-239, fissile.

Per il discorso dei neutroni, se la percentuale di isotopo fissile U-235 è sufficiente, i neutroni liberati hanno alta possibilità di autoalimentare la reazione che quindi si ineesca. Se invece il materiale fissile invece è presente in percentuale troppo bassa i neutroni o si perdono o sono assorbiti da altri atomi di U-238.

Confermo quindi quello che pensavo, 20 kg di U-238 sono una bella zavorra ma non esplodono....

Saluti
Luigi