Rendement de la bombe Little Boy

[baptiste77370]

Bonjour, j'aimerai savoir si ce que je dit dans ce paragraphe est vrai et si je n'est pas fait d'erreur :

J'ai tout d'abord obtenu 7,39e13 J libéré pour 1kg d'uranium ,

On peut convertir cette énergie en masse de TNT, en sachant que 1 kt de TNT = 4.6e12 J

donc : 7,39e13 / (4.6e12) = 16,06 kt

La fission d'1 kg d´uranium permettrait donc, si le rendement était de 100%, de libérer une énergie équivalente à 16,06 kt de TNT.

Or on sait que Little boy, composée de 64 kg d'uranium, n'a libéré une énergie équivalente qu'à 13 kt de TNT. Il est donc évident que seule une faible partie de l´uranium présent au départ a subi une réaction de fission.

Pour un rendement de 100%, la bombe aurait libéré une énergie équivalente à 64*16,06 = 1027 kt de TNT. Son rendement réel est donc égal a 13*100 /1027 =1,27%.

1,27% de la masse d'uranium a donc subit une fission, ce qui correspond à 64 X 1,27 / 100 =0,81 kg.

Seulement 810g d'Uranium sur les 64kg ont réagi.


J'aimerai savoir pourquoi tout n'a pas réagi ? puisque j'ai vu sur internet que la masse critique d'Uranium est de 64 kg .
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[invitecaafce96]

Bonjour,
L'énergie libérée dans les premiers millièmes de seconde séparent les masses de combustible qui ne sont plus ....critiques .
C'est tout le problème des bombes , le reste , " tout le monde " sait faire ... ou presque .

[baptiste77370]

, l'énérgie séparent les 64kg d'Uranium pour par exemple faire d'un coté 28kg et de l'autre 36kg ?

(Je n'ai pas trés bien compris votre réponse, désolé)

[invite9dc7b526]

Or on sait que Little boy, composée de 64 kg d'uranium, n'a libéré une énergie équivalente qu'à 13 kt de TNT.

tiens, je me demande comment on a mesuré cette énergie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecaafce96]

Re,
Aucune raison que ce soit aussi bien réparti !!!
Je reprends : l'énergie libérée dans les premiers millièmes de seconde pulvérise la majorité du combustible qui donc, n'est plus critique et qui donc est perdu pour les réactions ...

Ce serait un plus d'introduire l 'eV et le Mev comme unité d'énergie dans votre TIPE ...

Vos calculs ont l'air bon , à comparer à mes ordres de grandeur , de tête :
une fission : environ 200 MeV, 3.2 10^-11 J ; 1 g de 235U : 8.10^10 J

[invitecaafce96]

Re,
La réaction de fission que vous avez calculée n'est pas la seule à se produire , c'est juste un exemple .
On va dire qu'il y a environ une centaine de réactions possibles donnant donc environ 200 produits de fission , les mêmes qu'en réacteur ,
Mais l'énergie moyenne par fission est toujours d'environ 180 , 200 MeV .

[invitecaafce96]

tiens, je me demande comment on a mesuré cette énergie.

Re,
On ne la mesure pas . On l'évalue par rapport aux dégâts produits .

[baptiste77370]

Merciiii , si j'ai bien comrpis , en réalité on mets beaucoup plus de combustible dans une bombe que ce qui sera réellement utilisé (immaginons que dans une futur bombe il y'a 100Kg d'Uranium 235, en réalité seul un petit pourcentage de cette masse aura subit une fission ? , le reste de combustible aurait alors était séparé et le les neutrons relaché, ne rentrerai alors plus en contact avec d'autres noyau d'Uranium ?)

[invitecaafce96]

Re,
Oui, seule une partie du combustible va fissionner , les neutrons de fission ne seront même pas relâchés puisqu'ils ne sont pas produits .
Toute réaction s'arrête dès que l'on n' a plus une masse compacte supérieure à la masse critique ...
Sinon, à quoi servirait la notion de masse critique ?
Et quand on dit sphère de 56 kg , c'est une sphère de 235U métal , pur, massif et compact . Yen a pas chez Darty ...

Le reste du combustible inutilisé va s'envoler avec les produits de fission ...

Rassurez vous, peu de personnes savent expliquer correctement le fonctionnement , à part dire ," ça explose ".
Quand aux analogies possibles avec les réacteurs nucléaires , alors là , c'est le délire total du grand n'importe quoi ,
la science fiction où les réacteurs "pourraient se transformer " en bombe atomique ...

[baptiste77370]

"les neutrons de fission ne seront même pas relâchés puisqu'ils ne sont pas produits" , mais le principe d'une fission c'est qu'une particule subatomique (en loccurence un Neutron) , "frappe" un noyau d'U 235 et que celui ci , en se scindant , va relaché d'autres Neutron ainsi que dans mon cas un Noyau de Baryum et un Noyau de Krypton, mais puisque il y'a eu une fission les Neutrons sont relaché mais il "vont" ou aprés si il ne casse pas d'autres noyaux ? Pour ce qui est de l'énergie moyenne par fission j'ai trouvé 2.88e-11 Joules (ou 180 MeV). Ce que je ne comprend pas également c'est que la masse critique d'Uranium 235 est de 48kg or dans la bombe il y'avait 65kg, donc logiquement on aurait du utiliser 17kg mais on en a utilisé uniquement 810g, pourquoi ?


je me répéte peut-étre et j'en suis désolé mais je ne comprend pas certains point

[invitecaafce96]

Re,
Les neutrons se perdent dans l'espace , ils n'ont qu'une période d'environ 15 minutes .Et il n'y a de neutrons produits que s'il y a des fissions .
il nous en arrive sur Terre dans les rayonnements cosmiques .
Les 17 kg dont vous parlez , n'ont pas pu être utilisés au complet car le combustible est volatilisé trop vite pour que la matière reste critique le temps nécessaire de TOUTE la consommer ,
idem explication du post 5 . La réaction en chaîne détruit la cause qui l'a provoqué et je vous ai dit que c'était le problème numéro 1 des bombes :
maintenir la masse sur critique le plus longtemps possible , ces genres de temps s'exprimant en millièmes de seconde .

[baptiste77370]

merci, je comprend déja mieux.

Derniére petite question :

La masse critique "ne sert alors à rien" puisque quoi qu'il arrive tout l'Uranium ne réagira pas et la réaction de fission s'arretera tout de même ?

Merci, pour le temps que vous m'accordez

[invitecaafce96]

Re,
La masse critique est simplement la masse MINIMUM nécessaire qui doit être rassemblée pour un combustible fissile donné , dans une géométrie donnée , dans des conditions données ,
pour qu'une réaction en chaîne puisse commencer à se développer .Cela , c'est le raisonnement de celui qui doit faire une bombe .
Inversement, mais c'est la même chose :
Pour l'ingénieur "criticité " qui doit éviter tout risque envers ses camarades de travail , la masse critique est la masse MAXIMUM qui ne doit pas être rassemblée pour un combustible donné ,
dans une géométrie donnée , dans des conditions données , pour éviter qu'une réaction en chaîne puisse commencer à se développer .
Donc, cette notion a tout de même son utilité ...

[baptiste77370]

Merci pour votre patience et votre aide

[invitef449a3e9]

C'est tout le probleme du confinement de l'explosif, il faut le contenir le plus longtemps possible mais avec rupture tout de meme.
L'etude au rayons X de la carapace de la bombe pour détecter les microfissures, la cristallographie du metal n'est pas une simple affaire

Ajouter au probleme du mecanisme qui permet de reunir 2 demi sphere lors de l'armement, sa solidité ne resiste que tres tres peu de temps face à l'energie du monstre.

[JPL]

En effet le vrai problème de la bombe n'était pas de trouver la masse critique mais de la contenir le plus longtemps possible dans un espace restreint pour que le maximum d'atomes subissent la fission. Sinon avec la même masse cela aurait pu être simplement un gros pétard.

Et quand on voit son schéma elle n'était vraiment pas optimisée pour ça : https://fr.wikipedia.org/wiki/Little_Boy