Waarom alleen plutonium of uranium in atoombom?

[MixMasterMike]

Na in de loop der jaren verschillende documentaires over de atoombom op discovery gezien te hebben heb ik nog een brandende vraag over dit onderwerp: Waarom wordt er alleen uranium-235 en plutonium in atoombommen gebruikt? Komt dit doordat andere elementen geen kritische massa kunnen bereiken? Ik weet dat uranium een zwaar element is, het zwaarste elemen die toen de atoombom voor het eerst gebouwt werd bekent was. Met name U235 was zeer bruikbaar omdat dat atoom vrijwel stabiel is. Er moeten toch nog meer radioactieve elementen zijn die zo stabiel zijn?

[Freee!!]

Het gaat erom dat alleen U-235 en Pu-239 splijten als ze neutronen invangen. Voor uitgebreidere info moet ik je echt naar google verwijzen

[MSalters]

Klopt bijna helemaal; er zijn meer atomen die splijten. Alleen heb je voor een atoombom een kettingreactie nodig. Dat betekent dat er bij de splijting gemiddeld meer dan een neutron vrij moet komen, anders stopt de reactie.

[Verwijderd]

Er zijn best meer isotopen die splijten als ze neutronen invangen en die een kettingreactie kunnen veroorzaken, maar er spelen ook andere eisen mee. Zo moet het materiaal in de natuur voorkomen (en dus niet al te onstabiel zijn), en relatief eenvoudig te verkrijgen zijn. Plutonium voldoet hier al niet eens meer aan, maar dat is nog redelijk gemakkelijk te maken. Verder moet er veilig mee te werken zijn (kritische massa niet te laag) en moet het vooral mogelijk zijn een hoge productie te hebben. Aan een paar microgram van een supersplijtstof heb je niet zoveel...

Alleen uranium en plutonium voldoen aan deze eisen.

[ Voor 4% gewijzigd door Verwijderd op 19-03-2003 00:00 ]

[MSalters]

De kritische massa is natuurlijk nooit te laag; je kunt zo'n stof eenvoudig mengen met een inactieve stof. Dan schiet de kritische massa omhoog.

[Freee!!]

MSalters schreef op 19 March 2003 @ 10:30:
De kritische massa is natuurlijk nooit te laag; je kunt zo'n stof eenvoudig mengen met een inactieve stof. Dan schiet de kritische massa omhoog.

Ja, vrijwel onmiddelijk tot boven een bruikbare waarde

[Verwijderd]

MSalters schreef op 19 March 2003 @ 10:30:
De kritische massa is natuurlijk nooit te laag; je kunt zo'n stof eenvoudig mengen met een inactieve stof. Dan schiet de kritische massa omhoog.

Wat bedoel je?

/me is op dit gebied beetje N00B maar wil graag wat leren

[Dewoudloper]

hier stond een HK-reply

[ Voor 82% gewijzigd door Verwijderd op 19-03-2003 16:29 ]

[Verwijderd]

Ik ben ook een n00b als het gaat om scheikunde en natuurkunde, en atoombommen:)

Ik heb altijd het idee.. dat als een atoombom is afgegaan, dat je dan niet meer op die plek kan komen, voor een aantal jaar, door bepaalde stoffen ofzo die er dan ronddwalen... of haal ik het nu door de war met een kernbom... of is dat weer hetzelfde?

[Verwijderd]

komt door, de straling van o.a. verval elementen

als een P-259 op een U-235 knalt, vervalt het product weer in 2 delen ( god mag weten welke ). zodoende dat er voor vrij lange tijd die reacties doorgaan voordat er lood is ( dan is het een stabiel element ).

voor de rest zijn genoeg neutronen de atmosfeer ingejast, die ook voor vervelende bijwerkingen gaan zorgen

althans mijn ideetje erover

[Gir]

Verwijderd schreef op 19 March 2003 @ 13:06:
komt door, de straling van o.a. verval elementen

als een P-259 op een U-235 knalt, vervalt het product weer in 2 delen ( god mag weten welke ). zodoende dat er voor vrij lange tijd die reacties doorgaan voordat er lood is ( dan is het een stabiel element ).

voor de rest zijn genoeg neutronen de atmosfeer ingejast, die ook voor vervelende bijwerkingen gaan zorgen

althans mijn ideetje erover

Wat ontstaat uit het verval van uranium is lang niet altijd hetzelfde. Maar een vrij algemene weergave is het verval in 141Ba en 92Kr (waarbij 3n overblijven die het fissieproces op gang kunnen houden). 235U kan echter ook vervallen in 137Te en 97Zn waarbij 2 n overblijven. Er zijn ongeveer 200 isotopen van 35 elementen bekend die bij het verval van uranium kunnen ontstaan.
De producten die na het verval van uranium ontstaan zijn zelf trouwens ook nogal radioactief. Ze vervallen zelf dus ook weer, dit gaat door totdat er een stabiele stof is ontstaan die niet meer vervalt .

[ Voor 11% gewijzigd door Gir op 19-03-2003 16:06 . Reden: typo ]

[odysseus]

Het idee is ongeveer als volgt: men neme een stuk radioactief spul, zorgt ervoor dat er een stel losse neutronen zijn en breng zo een kettingreactie op gang, waarbij heel veel energie vrijkomt.

Het vinden van een los neutron is niet zo lastig, omdat alle radioactieve stoffen uit zich zelf vervallen en daarbij neutronen loslaten. Dit neutron wordt vervolgens in een ander atoom ingevangen, waar het zorgt voor een splitsing in twee ongeveer even grote delen. Hierbij gebeuren twee dingen:
• Er komen enkele neutronen vrij (drie, zeg ik uit mijn hoofd, maar dat kun je in een Binas wel uitvogelen)
• Er komt energie vrij

De vrijgekomen neutronen 'vliegen' door het materiaal rond en raken met wat geluk een atoom, dat op zijn beurt ook weer zal splijten. Niet elk neutron veroorzaakt een reactie, dus als er bij elke splitsing maar één neutron zou vrijkomen dan doofde de reactie vanzelf uit. Hoeveel neutronen er een reactie veroorzaken, is onder andere afhankelijk van de hoeveelheid materiaal: je kunt je voorstellen dat een neutron makkelijker een reactie veroorzaakt als er meer atomen zijn om op te 'botsen'. In een kerncentrale wordt het aantal reacties zoveel mogelijk gelijk gehouden (gecontroleerde splitsing), maar in een atoombom moeten er zoveel mogelijk optreden. Om de reactie op gang te houden is dus een bepaalde massa nodig: de kritieke massa. Om te zorgen dat een bom niet uit zichzelf explodeert gebruikt men feitelijk twee aparte massa's die elk beneden de kritische massa liggen en die bij de ontploffing tegen elkaar aangeschoten worden om een object van meer dan de kritische massa te verkrijgen.

Naast het splijten van atomen komt er ook energie vrij. Dit is vrij simpel te verklaren. Van elk atoom kun je de verhouding tussen de bindingsenergie en het aantal deeltjes in de kern uitrekenen. Die blijkt bij zware stoffen als uranium groter te zijn: er is veel bindingsenergie per kerndeeltje¹. Als deze stof nu splijt, dan ontstaan er twee lichtere atomen die bij elkaar minder bindingsenergie 'nodig hebben' dan het grote atoom had. Er is dus energie over en die komt in de vorm van licht en warmte vrij. Dit is de feitelijke ontploffing van een atoombom. In een gewone kerncentrale wordt de vrijgekomen warmte gebruikt om generatoren aan te drijven die electrische energie opwekken.

¹: Dit is niet helemaal correct. De bindingsenergie per deeltje is bij het element ijzer het kleinst. Bij lichtere atomen is de binding dus weer minder efficiënt.

[ Voor 4% gewijzigd door odysseus op 19-03-2003 16:22 . Reden: voetnoot toegevoegd ]

[Verwijderd]

Het was toch ook zo dat volgens de formule E =mc^2 er meer energie vrijkomt als het gewicht van een stof zwaar is en aangezien plutonium en uranium beide zeer zwaar zijn wordt het gebruikt. Of mag ik die formule niet zo lezen

[odysseus]

Het gaat daarbij niet om het gewicht van de gebruikte stoffen, maar om het gewicht dat in energie wordt omgezet. Dat is min of meer toevallig bij erg zware stoffen vrij groot. Stel dat je een kilo uranium volledig zou kunnen omzetten in energie, dan zou je een ongelooflijke hoeveelheid energie krijgen...zo werkt het dus niet . Na splitsing weegt een atoom iets minder en dat verschil kun je in de formule stoppen om de ontstane energie uit te rekenen.

[Rey Nemaattori]

Welkom in einsteins wereld

Bij elementen lichter dan ijzer is kernfusie juist weer winstgevend(ie d'r komp energie vrij)

[Verwijderd]

[Rey Nemaattori]

Nou op dit plaatje zie je dus waarom plutonium en/of uranium wordt gebruikt in nucleaire wapens: Hun bindings energie is het grootst.(d'r zijn natuurlijk nog zwaardere materialen maar daarvan is de halfwaardetijd te kort(soms zelfs enkele miliseconden)

[Gir]

Rey_Nema schreef op 20 March 2003 @ 09:28:
Nou op dit plaatje zie je dus waarom plutonium en/of uranium wordt gebruikt in nucleaire wapens: Hun bindings energie is het grootst.

Deze bindingsenergie is helemaal niet het grootst, uit het plaatje haal ik dat de bindingsenergie van Fe het grootst is.

[_the_crow_]

Het komt omdat plutonium en uranium _en_ radioactief zijn _en_ een goede halfwaarde tijd hebben. Van al die stoffen die aan deze eisen voldoen zijn plutonium en uranium (denk ik) de stoffen met de meeste bindingsenergie.
Het is een combinatie van vele factoren, die de keuze van de stof logisch maken.

[FCA]

Overigens kan ook een isotoop van Thorium gebruikt worden voor een kernbom, maar die is wat minder krachtig dan een kernbom gemaakt van Uranium-235 of een isotoop van Plutonium met een oneven massagetal.
Heb afgelopen week een praatje gehad van iemand van het International Atomic Energy Agency, hoop nieuwe inzichten hierover opgedaan.

[Zoijar]

Je heb ook nog weer een H-bom, die bestaat uit een samenstelling van lithium en deuterium (zwaar water, vandaar de naam). Lithium kan splijten in helium en tritium (nog zwaarder water) waar energie en neutronen bij vrijkomen. Dit is net als bij uranium maar het process wordt moelijker in gang gezet. Vandaar dat een gewone uranium abom wordt gebruik om deze H-bom "aan te steken met neutronen".

Deuterium en tritium kunnen onder extreme temperaturen (tientallen miljoenen graden) fuseren in een ander element en daar komt ook weer energie en neutronen vrij. Nou moet je dit alles een beetje bij elkaar houden anders knalt het niet lekker. Dus zit er vaak nog een dikke mantel van splijtstof omheen. De grote aantallen neutronen die uit de andere twee reacties komen zorgen ervoor dat de mantel ook begint te splitsen, met als resultaat nog een grotere knal...en nog wat meer radioactieve troep.

Die fusie reactie met deuterium en tritium is vrij "schoon", het idee is er dus om een hele kleine atoombom te gebruiken om een grote fusie reactie opgang te zetten. Bovendien dan geen mantel van splijtstof te gebruiken. Het resultaat is een dodelijke regen van neutronen en weinig radioactief afval en een relatief kleine knal. Dat is de "neutronen bom", vooral geschikt om veel mensen om te brengen met weinig schade aan de omgeving.

Tenslotte nog de cobalt bom (die geloof ik nooit daadwerkelijk gemaakt is...hoop ik) Die werkt als een H-bom maar de mantel is nu van Cobalt. Dat zorgt voor uitstoot van radioactief Cobalt-60 met een halfwaarde tijd van zo'n 5 jaar na splijting. Die deeltjes worden door de lucht verspreid en maken een groot gebied dus jaren lang echt totaal onleefbaar. Ook kwam er dacht ik zo veel energie bij vrij dat de effecten op de atmosfeer en aarde niet bekend zijn, hoewel ik dat niet zeker weet. Het is in ieder geval zeker dat een paar van deze bommen het leven op aarde totaal uit kunnen roeien.

[Verwijderd]

*Noctu leest bovenstaande bericht en schudt nog eens zijn hoofd, waar zijn we toch mee bezig*

@ odysseus: ik dacht al, mij is altijd vertelt dat Einsteins formules super moeilijk zijn terwijl mijn opvatting van die formule niet echt moeilijk is, zit dus ietsje meer achter

[odysseus]

Verwijderd schreef op 20 March 2003 @ 19:19:
@ odysseus: ik dacht al, mij is altijd vertelt dat Einsteins formules super moeilijk zijn terwijl mijn opvatting van die formule niet echt moeilijk is, zit dus ietsje meer achter

offtopic:
Zo moeilijk is hij niet...we moeten er op de middelbare school gewoon mee rekenen, dus erg ingewikkeld kan hij niet zijn . Zo'n formule verzinnen is echter een ander verhaal, dat is niet iedereen gegeven...

[Verwijderd]

Voor mensen die meer achtergrondinfo willen hebben betreffende dit onderwerp wil ik graag deze link met je delen.

[Dr. Strangelove]

En als je een fantastisch boek wil lezen over de ontwikkeling van de atoombom, dan kan ik dit boek aanraden, het leest als een thriller:

http://www.amazon.com/exe...v=glance&s=books&n=507846

[Verwijderd]

Ik wist trouwens niet dat Nagasaki met een plutonium-bom en Hiroshima met een uranium-bom gebombardeert werden. Zijn er tussen die soorten atoombommen wel significante verschillen?



Tevens hier een overzicht van de kernmachten:

[ Voor 7% gewijzigd door Verwijderd op 23-03-2003 16:12 ]

[Verwijderd]

Hoe ver zouden wij hobbyisten komen als er een regering was die ons van de nodige middelen zou voorzien? Ik krijg 't idee dat 't atoombom idee in essentie niet zo mega ingewikkeld is, maar dat 't moeilijk is om aan de grondstoffen en aansturingselectronica te komen. Hoever kom je mbv lectuur en internet?

Voor de rest is zulk soort "ultiem" wapen DE natte droom van iedere machthebber. Playing God zeg maar, hand omhoog en je wens is een feit...

*machthebbers zijn zieke geesten*


// Volgens mij was er maar 1 gram massa omgezet in energy in de eerste atoombom, teminste dat zei mijn natuurkunde leraar 10 jaar geleden.

[ Voor 16% gewijzigd door Verwijderd op 30-03-2003 17:54 . Reden: Toevoeging laatste 2 regels. ]

[vinnie1908]

Denk dat juist de relatieve eenvoud van de bom het scherpe uitkijken naar uranium 235 en andere zaken verklaart. Daarbij is de manier van creeeren ook riskant.

[eL_Jee]

Verwijderd schreef op 30 maart 2003 @ 17:49:
Hoe ver zouden wij hobbyisten komen als er een regering was die ons van de nodige middelen zou voorzien? Ik krijg 't idee dat 't atoombom idee in essentie niet zo mega ingewikkeld is, maar dat 't moeilijk is om aan de grondstoffen en aansturingselectronica te komen. Hoever kom je mbv lectuur en internet?

Voor de rest is zulk soort "ultiem" wapen DE natte droom van iedere machthebber. Playing God zeg maar, hand omhoog en je wens is een feit...

*machthebbers zijn zieke geesten*


// Volgens mij was er maar 1 gram massa omgezet in energy in de eerste atoombom, teminste dat zei mijn natuurkunde leraar 10 jaar geleden.

Ik geloof inderdaad dat het niet zo moeilijk is een atoombom te maken, als je maar aan uranium/plutonium kunt komen. Op internet zul je genoeg informatie vinden om je atoombom te maken: [google=atoombom maken]

[6bit]

Jånnis schreef op 23 maart 2003 @ 16:07:
Ik wist trouwens niet dat Nagasaki met een plutonium-bom en Hiroshima met een uranium-bom gebombardeert werden. Zijn er tussen die soorten atoombommen wel significante verschillen?

[afbeelding]

Tevens hier een overzicht van de kernmachten:
[afbeelding]

Het is niet geheel mogelijk om Hiroshima en Nagasaki met elkaar te vergelijken aangezien de bom op Nagasaki "niet goed" gevallen is (uit oogpunt van de bom zeg maar) hij is namelijk half op/tegen een berg gevallen waardoor de directe gevolgen veel minder waren dan op Hiroshima....
Ik ben zelf in Hiroshima geweest in het museum daar en wat je daar zag was echt onmenselijk en staan voorgoed op je netvlies gegrift.
Makkelijk te maken of niet dit zijn dingen die nooit uitgevonden hadden mogen worden... en ik kan alleen maar hopen dat ze ook nooit meer gebruikt worden.

[Rey Nemaattori]

Verwijderd schreef op 30 maart 2003 @ 17:49:
Hoe ver zouden wij hobbyisten komen als er een regering was die ons van de nodige middelen zou voorzien? Ik krijg 't idee dat 't atoombom idee in essentie niet zo mega ingewikkeld is, maar dat 't moeilijk is om aan de grondstoffen en aansturingselectronica te komen. Hoever kom je mbv lectuur en internet?

Voor de rest is zulk soort "ultiem" wapen DE natte droom van iedere machthebber. Playing God zeg maar, hand omhoog en je wens is een feit...

*machthebbers zijn zieke geesten*


// Volgens mij was er maar 1 gram massa omgezet in energy in de eerste atoombom, teminste dat zei mijn natuurkunde leraar 10 jaar geleden.

Uiteraard zou je in je eigen schuur een atoombom in elkaar kunnen knutselen als je de materialen geleverd kreeg, mocht je niet bezwijken aan de straling

6bit schreef op 01 April 2003 @ 11:21:
[...]


Het is niet geheel mogelijk om Hiroshima en Nagasaki met elkaar te vergelijken aangezien de bom op Nagasaki "niet goed" gevallen is (uit oogpunt van de bom zeg maar) hij is namelijk half op/tegen een berg gevallen waardoor de directe gevolgen veel minder waren dan op Hiroshima....
Ik ben zelf in Hiroshima geweest in het museum daar en wat je daar zag was echt onmenselijk en staan voorgoed op je netvlies gegrift.
Makkelijk te maken of niet dit zijn dingen die nooit uitgevonden hadden mogen worden... en ik kan alleen maar hopen dat ze ook nooit meer gebruikt worden.

W8 maar tot ze de eerste anti-materie bom bouwen, die kregen leveren 600 tot 1000 keer de energie bij gelijke hoeveelheden "brandstof", als je ergens gaten meej in planeten kan slaan is het wel hiermee.


Bovendien had de vs de atoombommen helemaal niet nodig, Japan stond sowieso al op het mpunt zich over te geven ze waren al zwaar aan het verleizen. De amerikanen wilden gewoon weten wat de effecten van de bom waren in/op bevolkte gebieden. Op eigen burgers testen is niet echt een slim idee

[ Voor 41% gewijzigd door Rey Nemaattori op 01-04-2003 18:30 ]

[Wekkel]

Verwijderd schreef op 30 March 2003 @ 17:49:
// Volgens mij was er maar 1 gram massa omgezet in energy in de eerste atoombom, teminste dat zei mijn natuurkunde leraar 10 jaar geleden.

Yep, dat staat mij ook bij (nog eens na zitten rekenen ooit). Onvoorstelbaar dat zo'n klein beetje massa zo'n klapper kan maken. Wat zou een mens voor schade aanrichten als hij in geheel op zou lossen en de bindingsenergie vrij zou komen

Volgens mij staat in het boek "De vijfde ruiter" een mooie beschrijving van het bouwen van een atoombom door een arabisch clubje.

[Rey Nemaattori]

Wekkel schreef op 01 april 2003 @ 18:40:
[...]


Yep, dat staat mij ook bij (nog eens na zitten rekenen ooit). Onvoorstelbaar dat zo'n klein beetje massa zo'n klapper kan maken. Wat zou een mens voor schade aanrichten als hij in geheel op zou lossen en de bindingsenergie vrij zou komen

Volgens mij staat in het boek "De vijfde ruiter" een mooie beschrijving van het bouwen van een atoombom door een arabisch clubje.

[afbeelding]

Niet bijsterveel, vijbestaan voornamelijk uit lichte elementen. Fusie zou juist wel energie opleveren