Bron nuklearna - pytania

[zibi_mazurak]

1) Czy jest mozliwe, aby wyprodukowac glowice kobaltowa uzywajac kobaltu-59?
2) Jak duze sa znane swiatowe zasoby kobaltu-59?
3) Ile kobaltu potrzeba, by wyprodukowac glowice o sile 500 kT?
4) Ile hafnu potrzeba, by wyprodukowac glowice o sile 500 kT?
5) Czy Brytyjczycy, ktorzy swoj pluton planuja zakopac pod ziemia, mogliby go
wykopac gdyby chcieli wyprodukowac wiecej glowic nuklearnych niz obecnie planuja?

[speedy13]

Hej

Niestety nie na wszystkie te pytania potrafię odpowiedzieć tak od ręki ale w
miarę możliwości postaram się pomóc:

> 1) Czy jest mozliwe, aby wyprodukowac glowice kobaltowa uzywajac kobaltu-59?

Chyba tak - to jest w ogóle jedyny trwały izotop kobaltu, cokolwiek chciałbyś
wyprodukować to musiałbyś z tego.

> 2) Jak duze sa znane swiatowe zasoby kobaltu-59?

Tego nie wiem, ale to nie jest bardzo rzadki metal. Pewnie spore.

> 3) Ile kobaltu potrzeba, by wyprodukowac glowice o sile 500 kT?

Zero. Tzn. nie bardzo wiem co masz na myśli. Klasycznie "bombą kobaltową"
albo "bombą zasolającą) nazywano bombę termojądrową z kobaltowym płaszczem. Pod
wpływem strumienia neutronów z eksplozji kobalt zamieniał się w różne
substancje promieniotwórcze (jak sądzę przede wszystkim w kobalt-60, okres
półrozpadu 5,3 lat, jest to znany środek stosowany jako dosyć silne źródło
promieniowania stosowane w defektoskopii, radioterapii nowotworów...) i
powodowało to silne i długotrwałe skażenie terenu. Natomiast na siłę wybuchu
jak sądzę ten kobalt nie wpływał.
Jeśli masz na myśli którąś z tych nowych sztuczek, izomery jądrowe (bo twoje
następne pytanie dotyczy hafnu) to nie wiedziałem że kobaltem też można się tak
bawić. Nie potrafię więc odpowiedzieć na to pytanie bo nie wiem ile energii
można w nim upchać, przypuszczać mogę tylko że będzie to ten sam rząd wielkości
co w przypadku hafnu.

> 4) Ile hafnu potrzeba, by wyprodukowac glowice o sile 500 kT?

Absurdalnie dużo. Na ile mi wiadomo w 1 g hafnu-178 można zmagazynować energię
odpowiadającą 50 kg TNT, czyli na 500 kt potrzeba by 10 ton. To raczej dużo jak
na nuklid którego produkuje się gramy rocznie.
I nie miałoby to kompletnie sensu. Cały urok tej sztuczki z izomerami jądrowymi
leży w tym, że można by tak robić BARDZO SŁABE bomby - a nie bardzo mocne.
Stosunkowo trudno byłoby zrobić ładunek nuklearny ważący mniej niż kilkanaście
kg i eksplodujący z siłą mniejszą niż kilkadziesiąt czy 100 ton TNT. W
przypadku hafnu-178 nie ma w zasadzie tej dolnej granicy, rozmiarów takiego
hipotetycznego ładunku nie determinowałaby masa krytyczna ale rozmiary
aparatury pomocniczej.

> 5) Czy Brytyjczycy, ktorzy swoj pluton planuja zakopac pod ziemia, mogliby go
> wykopac gdyby chcieli wyprodukowac wiecej glowic nuklearnych niz obecnie
planuj
> a?

Tego też niestety nie wiem, co dokładnie rozumieją pod pojęciem zakopać. Jeśli
nie zostanie on celowo zmieszany z czymś co uniemożliwi przerobienie na bomby a
tylko zabezpieczony przed wydostaniem się do środowiska, skażeniem itp. itd. to
można go będzie w przyszłości odzyskać.

[zibi_mazurak]

Speedy, dziękuję za odpowiedź, ale:

> Tego nie wiem, ale to nie jest bardzo rzadki metal. Pewnie spore.

Wiem, że jakoweś są we francuskich terytoriach zamorskich, ale mogą być
niewielkie. CIA wspomniało o nich, ale to nie oznacza, że są duże. Bo we
Włoszech też są różnorodne zasoby mineralne, ale niewiele tam jest jakichkolwiek
bogactw mineralnych.

> Klasycznie "bombą kobaltową"
> albo "bombą zasolającą) nazywano bombę termojądrową z kobaltowym płaszczem.

Wiem, że to jest możliwe. Nie wiem natomiast (a chciałbym wiedzieć), czy można
użyć kobaltu jako materiału rozszczepialnego zamiast plutonu.

> Natomiast na siłę wybuchu
> jak sądzę ten kobalt nie wpływał.

Nie musi, jeśli jest używany tylko po to by produkować płaszcze.

> 4) Ile hafnu potrzeba, by wyprodukowac glowice o sile 500 kT?
>
> Absurdalnie dużo. Na ile mi wiadomo w 1 g hafnu-178 można zmagazynować energię
> odpowiadającą 50 kg TNT, czyli na 500 kt potrzeba by 10 ton.

A czy jakieś inne izotopy hafnu nadają się do produkcji broni nuklearnej? A
jeśli tak, to ile takowej substancji potrzeba, by wyprodukowac 1 glowice o sile
500 kT?

> To raczej dużo jak
> na nuklid którego produkuje się gramy rocznie.

A zużyte reaktorowe pręty paliwowe (przecież robi się je z uranu!)? Są robione z
innego izotopu hafnu? Nienadającego się do produkcji broni nuklearnej?

> Jeśli
> nie zostanie on celowo zmieszany z czymś co uniemożliwi przerobienie na bomby

Nawet gdyby, to można pluton oczyścić.

[speedy13]

Hej

zibi_mazurak napisał:

>
> Wiem, że jakoweś są we francuskich terytoriach zamorskich, ale mogą być
> niewielkie. CIA wspomniało o nich, ale to nie oznacza, że są duże. Bo we
> Włoszech też są różnorodne zasoby mineralne, ale niewiele tam jest
jakichkolwie
> k
> bogactw mineralnych.

Sprawdziłem sobie na szybko w internecie, roczna produkcja kobaltu na Ziemi
jest rzędu 35-40 tys.t. a cena metalicznego kobaltu ok. 50$/kg (trochę mniej
niż srebro, tego rzędu)
> Wiem, że to jest możliwe. Nie wiem natomiast (a chciałbym wiedzieć), czy można
> użyć kobaltu jako materiału rozszczepialnego zamiast plutonu.

O ile mi wiadomo nie. Żaden izotop kobaltu nie jest zdolny do reakcji
łańcuchowej.

> A czy jakieś inne izotopy hafnu nadają się do produkcji broni nuklearnej? A
> jeśli tak, to ile takowej substancji potrzeba, by wyprodukowac 1 glowice o
sile
> 500 kT?

O ile mi wiadomo również żaden izotop hafnu nie jest zdolny do reakcji
łańcuchowej. Kilka lat temu pojawiły się natomiast informacje na temat zjawiska
izomerii jądrowej, możliwości wprowadzenia jąder pewnych pierwiastków w stan
wzbudzony (np. przez napromieniowanie w reaktorze czy inne jeszcze sztuczki) co
daje potencjalne możliwości magazynowania w ten sposób znacznej energii. W tych
informacjach najczęściej wymieniany jest właśnie hafn-178. Stosunkowo łatwo
wprowadzić go w stan wzbudzony (z okrestem półtrwania koło 3o lat jak dobrze
pamiętam) napakowując go dosyć znaczną energią, a powrót do stanu pierwotnego
wiąże się u niego z wypromieniowaniem tej energii w postaci dość potężnej
ilości miękkich promieni gamma czy rentgenowskich. BTW pomyliłem się nieco w
poprzednim poscie, ponoć teoretycznie hafn można napakować do większej nieco
energii, ok. 1330 MJ/g czyli odpowiednik 317 kg TNT z 1 grama.

>
> A zużyte reaktorowe pręty paliwowe (przecież robi się je z uranu!)? Są
robione
> z
> innego izotopu hafnu? Nienadającego się do produkcji broni nuklearnej?

Szczerze mówiąc nie wiem. Z hafnu standardowo robi się elementy do pochłaniania
neutronów tyle że naturalny hafn zmieszany jest zawsze z cyrkonem (też
pochłania neutrony więc tu to nie przeszkadza) a rozdzielić je jest niezwykle
trudno. Sam izotop 178 to nie wiem czy jest bardzo rzadki ale być może
wyprodukowanie bardzo czystego metalu jest trudne. Pamiętam że parę lat temu
czytałem jak to któryś z ośrodków badawczych w USA podpisał umowę z jakąś firmą
chemiczną na dostawę tego hafnu i miały to być ilości rzędu gramów w ciągu 5
czy 10 lat.

>
> Nawet gdyby, to można pluton oczyścić.

Wiem że rozważano takie techniki w przypadku uranu, dodawania czegoś co uczyni
go bezużytecznym z "bombowego" punktu widzenia, czyniąc jego oczyszczenie
niemożliwym czy nieopłacalnym. Nie wiem czy dla plutonu też opracowano coś
takiego. Z czysto teoretycznego punktu widzenia nie wydaje się to w każdym
razie niemożliwe. Nie znam aż tak dobrze chemii plutonu, z tego co wiem jednak
jest dość reaktywny. Wydaje się teoretycznie możliwe takie spreparowanie go,
czy to przez dodanie innych pierwiastków czy to przez przeprowadzenie w jakiś
niewdzięczny do obróbki związek, by wydzielenie czystego metalu do celów
bombowych stało się nieopłacalne.

[zibi_mazurak]

> roczna produkcja kobaltu na Ziemi
> jest rzędu 35-40 tys. ton
Czyli tylko o 20 tys. ton mniej niz uranu.

>a cena metalicznego kobaltu ok. 50$/kg (trochę mniej
> niż srebro, tego rzędu)

Czyli kobalt jest o 10 dolarow za kilogram drozszy niz uran.

> Żaden izotop kobaltu nie jest zdolny do reakcji
> łańcuchowej.

Aha. No coz, Leo Szilard zaproponowal kiedys glowice kobaltowe, ale nigdy
jeszcze nie probowano takowych wyprodukowac i zdetonowac.

> O ile mi wiadomo również żaden izotop hafnu nie jest zdolny do reakcji
> łańcuchowej.

Aha. Pytalem, bo jednak ktos zasugerowal, ze byloby to mozliwe (induced gamma
emission).

[rudy102_t_34_85]

W głowicy pomysłu Szilarda czynnikiem powodującym wybuch był klasyczny materiał
rozszczepialny (np.Pu 239) a kobalt pełnił rolę "przybitki" (tamper).Miał być
żródłem morderczych ilości izotopu który skaziłby ogromny obszar ziemi na
dziesiątki(a.setki) lat czyniąc go niemożliwym do życia.Masowe użycie tego typu
broni zniszczyłoby życie na Ziemi (a w każdym razie jego wysoko rozwinięte
formy) co pokazano np.w filmie katastroficznym "Ostatni brzeg" (na
podst.książki N.Schute'a).Z wojskowego punktu widzenia broń bezużyteczna-to
samo (tj.zniszczenie życia biologicznego bez większych spustoszeń
infrastruktury technicznej) gwarantuje broń neutronowa praktycznie nie
stwarzając problemu długotrwałego skażenia.

[rudy102_t_34_85]

Ps.jeden taki ładunek o małej mocy zdetonowali Brytyjczycy na poligonie w
Australii.Więcej prób z bombą kobaltową nie było.

[zibi_mazurak]

Stulecia? Przeciez polokres rozpadu kobaltu-60 to 6 lat.

Gdzie Brytyjczycy zdetonowali te glowice? Na ziemi? Pod ziemia?

[rudy102_t_34_85]

Stulecia jest w nawiasie () oznacza tryb warunkowy na wypadek pewnych
okoliczności (np.wtórnej aktywacjii długo żyjących izotopów).
Brytyjski test bomby kobaltowej miał miejsce w 1957 na poligonie
Maralinga.Ładunek o mocy ok.1 kt zdetonowano na niewielkiej wysokości nad
ziemią.

[speedy13]

Hej

zibi_mazurak napisał:

> > O ile mi wiadomo również żaden izotop hafnu nie jest zdolny do reakcji
> > łańcuchowej.
>
> Aha. Pytalem, bo jednak ktos zasugerowal, ze byloby to mozliwe (induced gamma
> emission).

To właśnie to o czym pisałem - przeprowadzenie jądra hafnu w "izomer" o wyższej
energii daje następnie możliwość odzyskania tej energii; gdy jądro powraca do
swego podstawowego stanu, wypromieniowuje tę nadmiarową energię w postaci
promieni gamma czy rentgenowskich. Nie jestem pewien czy można ten proces
określić jako łańcuchowy, może i tak...

[zibi_mazurak]

To nie tak ważne (wg mnie). Ważne (wg mnie) jest tylko, czy jest to możliwe i
czy takie bomby byłyby zabójcze.

[funnypunch]

Jeśli chodzi ci o te bomby z izomerii, to są to raczej bomby do ataku
precyzyjnego, gdzie chcemy np. rozwalić jakiś niewielki obszar nie uszkadzając
reszty, gdy zwykłe bomby są za słabe, a atomowe zbyt silne. Aczkolwiek
niewydaje mi się konieczne korzystanie z tego, bo o ile dobrze pamiętam to
produkowano (USA) pociski atomowe o mocy bodajże 54t albo 56t trotylu. Te bomby
z izomerów są słabsze niż atomówki i raczej droższe (znacznie bardziej
zaawansowana technologia potrzebna + ładowanie + droższe materiały (hafn)), tak
więc jako bomby przynajmniej przy aktualnym stanie technologii nie widzę dla
nich zastosowania.

[zibi_mazurak]

Jak to drozszy material? Przeciez wystarczy konfiskowac zuzyte prety paliwowe
(ktore sa przeciez zrobione z hafnu).

[speedy13]

Hej

zibi_mazurak napisał:

> Jak to drozszy material? Przeciez wystarczy konfiskowac zuzyte prety paliwowe
> (ktore sa przeciez zrobione z hafnu).

Z hafnu robi się rzeczy bardziej jeszcze prozaiczne, bodajże druciki w
niektórych żarówkach na przykład. Jednak skądinąd wiadomo, że ten hafn do badań
z zakresu izomerii jądrowej jest z jakichś względów bardzo drogi, rzadki i
dostępny w minimalnych ilościach. Być może musi być oczyszczony w stopniu
bardzo trudnym do uzyskania lub coś w tym rodzaju.

[zibi_mazurak]

i w
> niektórych żarówkach na przykład. Jednak skądinąd wiadomo, że ten hafn do badań
>
> z zakresu izomerii jądrowej jest z jakichś względów rzadki i jednocześnie
bardzo > drogi

A nie daloby sie do produkcji glowic kobaltowych uzyc innego izotopu hafnu?

Glowice typu TNO

[zibi_mazurak]

A takze chcialbym wiedziec, ile gramow trytu potrzeba aby wyprodukowac 1 glowice
typu Tete Nucleaire Oceanique (TNO)?