Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

14 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19970]

Fråga:
Hej! Jag försöker genom att använda Einsteins formel räkna ut hur mycket energi som frigjordes i atombomben i Hiroshima. E=MC2 Massan som fissionerades var vad jag har läst 0,7 kg. Ljusets hastighet i kvadrat är 90 000 000 000 000 000. 9E16x0,7=63 000 000 000 000 000 joule. Detta mostvarar ca 15000 kiloton TNT, men Hiroshima bombens sprängkraft var 15 kiloton TNT. Vad har jag gjort för fel?
/Axel K, Käppala, Lidingö

Svar:
Det du räknat ut är energiutvecklingen om du förvandlar 0.7 kg till energi. Det är emellertid mindre än 1 promille [200/(236*931)] av massan som blir till energi. Se fråga 13161 för en mer korrekt uppskattning.
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18929]

Fråga:
När en fusions/fissions bomb detonerar gör den ju sig beroende av sin omgivning. Ju mer massa som omringar den desto "bättre" effekt. Så vitt jag vet består inte rymden av mer än plasma gas och mörk materia/energi.

Detta bör då rimligtvis innebära att en vätebomb som detonerar i rymden får "sämre" effekt än på land. Men hur mycket förändras tryckvågen i rymden kontra land. Om vi utgår ifrån att en vätebomb detonerars bestående av 1kiloton sprängmedel(ca.140m tryckvåg på land)?
/Hampus O, Göteborg

Svar:
Det är mycket komplicerat att beräkna effekten av ett kärnvapen - man använder mycket sofistikerade simuleringsprogram för detta. Det är korrekt att man omger det klyvbara materialet med en s.k. "tamper". Detta är ett lager av ett tungt ämne som "håller ihop" det klyvbara materialet och reflekterar in neutroner. För ökad effekt använder man ofta utarmat uran (238U) som tamper eftersom det är klyvbart med snabba neutroner.

Ett kärnvapen i rymden har ganska begränsad verkan (se fråga 13679 ), utom för närområdet och, om explosionen sker nära jorden, kan det producera en EMP, se fråga 13095

Se vidare Neutron_reflector#Nuclear_weapons .
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18770]

Fråga:
Jag fick höra att i stort sett hela energin vid en atombombsexplosion blir gammastrålning i första steget. Jag undrar hur atombombsexplosionen skapar tryckvågen när den exploderar i atmosfären ? alltså hur den frigjorda energin ger upphov till värme, strålning, tryck.

Fick höra att vid en atombombsexplosion under marken bildas ingen tryckvåg pga det finns ingen luft. Det bildas ett hålrum pga den enorma hettan har smält berget. Mvh Tomas
/Tomas J, Tychobraheskolan, Helsingborg

Svar:
Nej, det är inte så. En mycket stor del av den tillgängliga energin (c:a 200 MeV per fission) utgörs av fissionsfragmentens rörelseenergi. En mindre del kommer i form av snabba neutroner, gamma från fissionsprocessen (prompt gamma-rays) och fördröjda beta/gamma-sönderfall av restkärnorna. Det utvecklas alltså mycket energi nära explosionen, och den höga temperaturen orsakar en tryckhöjning.

För en underjordisk explosion går den mesta energin till att generera seismiska vågor och en mindre del för att förånga/smälta och komprimera marken omkring explosionen, se Underground_nuclear_testing#Effects .

Se fråga 13679 för mer om kärnvapens verkan och kärnvapen för mer om kärnvapen.
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18153]

Fråga:
Vi har precis kommit igång med atom och kärnkraft i årskurs 9 och pratade om fission idag. Frågan kom från en elev och jag kunde inte ge något svar som jag själv blev nöjd med.

Varifrån kommer den första neutronen in i kedjereaktionen ifrån?

Jag har alltid tänkt att det är ett planerat sönderfall av något ämne och en sökning gav svaret att det är en partikelaccelerator som också kan sätta fart på fissionen. Stämmer detta?

Finns det något relativt enkelt sätt att förklara en partikelaccelerator för en vetgirig åk 9?
/Petri M, Mariefreds skola, Mariefred

Svar:
Det finns alltid lite neutroner i en kärnreaktor eftersom både U-235 och U-238 har en liten sannolikhet att sönderfalla genom spontan fission, se fråga 16986 .

Även om en reaktor skulle kunna startas med neutronerna från spontan fission så använder man speciella strålkällor för neutroner. Speciellt för kärnvapen där det är viktigt att kedjereaktionen startar i exakt rätt ögonblick måste man ha en neutronkälla i form av en mycket kompakt accelerator som producerar neutroner med en kärnreaktion.

I en reaktor använder man normalt radioaktiva neutronkällor som Cf-252 (spontan fission) eller alfa-strålare+beryllium som utnyttjar reaktionen mellan en alfapartikel från alfasönderfall med beryllium:

a + 9Be --> 3a + n

Se vidare Startup_neutron_source och Neutron_source .

Det skulle föra för långt att beskriva olika typer av partikelacceleratorer. Particle_accelerator är en bra utgångspunkt. De enklaste, och äldsta, är elektrostatiska acceleratorer som i princip består av en jonkälla för positiva joner, ett evakuerat accelerationsrör och ett spänningsfall till jord, se nedanstående bild från Wikimedia Commons.



/Peter E

Nyckelord: kärnenergi [18]; kärnvapen [14]; fission [15]; accelerator [6];

1 http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/vdg3.htm

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [17802]

Fråga:
Hej! Jag undrar om man kan veta om en blandning av radioaktiva Cs-isotoper kommer från reaktordrift eller ett kärnvapenprov?
/zandra K, Adolfsbergsskolan, Örebro

Svar:
Zandra! Är du inte lite ung för att fundera på sånt här ?

Vad gäller Cs-isotoperna så produceras 134Cs mycket lite direkt vid fission/betasönderfall (Eftersom 134Xe är stabilt) utan det produceras genom långsam neutronaktivering av den stabila isotopen 133Cs. 134Cs finns därför mycket lite av efter ett kärnvapenprov, se Nuclear_fission_product#Fission_products_in_nuclear_weapons .

När det gäller andra isotoper har man typiskt mer långlivade i avfall från kärnkraftverk eftersom de kunnat byggas upp under längre tid.
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14]; kärnkraftsavfall [11];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14954]

Fråga:
Hej jag funderar väldigt mycket på kärnkraft och kärnvapen. Min fråga är används uran till båda delarna och är det uranet som är farligt.
/Robin P, Centralskolan, Åtvidaberg

Svar:
Hej Robin! Du frågar om något som inte är lätt att förstå utan en ordentlig bakgrund i fysik. Ja, både kärnkraft och kärnvapen använder uran, men en sällsynt variant som heter uran-235. Bortsett från att båda använder uran är tekniken mycket olika för ett kärnkraftverk och ett kärnvapen.

Från naturligt uran som innehåller 0.7% uran-235 kan man separera ut uran-235 så man får 3-5%. Detta kan användas som bränsle i kärnkraftverk. Om man vill göra kärnvapen måste man separera ut uran-235 till över 90%. Detta är mycket svårare eftersom det kräver en mycket stor anläggning.

Uran som sådant är inte särskilt farligt, men eftersom man när man klyver en urankärna får ut väldigt mycket energi och strålning, gäller det att inte vara i närheten!
/Peter E

Nyckelord: kärnenergi [18]; kärnvapen [14];

1 http://www.svenskenergi.se/energifakta/karnkraft.htm
2 http://sv.wikipedia.org/wiki/K%C3%A4rnvapen

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13679]

Fråga:
Verkan av kärnvapen
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur länge var marken radioaktiv i Hiroshima och Nagasaki efter atombombningarna? Hur går man till väga vid en strålningskatastrof, finns det något sätt att få bort strålningen ur marken?
/Jesper E, Karro, Örebro

Svar:
Kärnvapen är en benämning för olika typer av vapen vars sprängladdning får sin energi från fission eller från olika kombinationer av fission och fusion, till skillnad mot konventionella vapen vars sprängladdningar får sin energi från kemiska processer, se Kärnvapen .

Man kan inte svara exakt på den första frågan: det bildas nuklider med både kort och mycket lång halveringstid. Efter något år är nvåerna nere till i storleksordningen den naturliga bakgrundsstrålningen, men med känsliga detektorer kan man detektera strålning som härrör från ett kärnvapen under mycket lång tid. Efter 6 dagar uppskattar man att endast 10% av radioaktiviteten fanns kvar.

Det är svårt att sanera ett område som blivit kontaminerat av radioaktivt material. Radioaktivt nedfall kan man i princip få bort genom tvättning och bortforslande av det översta jordlagret. Inducerad radioaktivitet (se nedan) är nästan omöjligt att göra något åt såvida man inte forslar bort precis allt.

Låt oss passa på och gå igenom de verkningar man får av ett kärnvapen:

Tryckvåg

Den kraftiga explosionen skaper en tryckvåg som gör mycket stor skada. Än värre blir skadan eftersom den första tryckvågen utåt följs av en nästan lika kraftig inåt. Den senare skapas av det undertryck som uppstår när luften värms upp och därmed stiger.

Värmestrålning

Värmestrålning från det upphettade plasmat som bildas av explosionen. Värmestrålningen sätter eld på allt brännbart nära explosionsplatsen. För mycket stora kärnvapen (vätebomber) är värmestrålning den dominerande skadeverkan.

Omedelbar joniserande strålning

I fissionsprocessen (klyvning av tunga atomkärnor) bildas neutroner och gamma/röntgenstrålning. En del av neutronerna (det bildas 2-3 per kärnklyvning) går åt till att hålla kärnklyvningen vid liv (drygt 1 neutron), medan resten flyger ut med hög hastighet till dom träffar något, se inducerad radioaktivitet.

Denna omedelbara strålning ger en skadlig stråldos dos till den som befinner sig nära. För små kärnvapen är detta den dominerande skadeverkan (neutronbomber).

Elektromagnetisk puls

Elektromagnetisk strålning som inducerar stömmar i ledningar och förstör elektronik. För detaljer se fråga 13095 nedan.

Radioaktivt nerfall

De som ger energin till explosionen är ett snabbs förlopp (kedjereaktion) av klyvning av 235U eller 239Pu. Klyvningen induceras av neutroner som bildats i en tidigare kärnklyvning. Resultatet av kärnklyvningen (fission) är två medeltunga kärnor (kallade klyvningsprodukter), 2-3 neutroner och mycket energi. Klyvningsprodukterna är oftast radioaktiva, och de faller ner efter ett tag och utgör en fara för omgivningen - framför allt i vindriktningen.

Inducerad radioaktivitet

De neutroner som kommer ut vid explosionen träffar meterial på marken och kan förorsaka kärnreaktioner i detta. Material i omgivningen kan då bli radioaktivt. Denna aktivering av omgivningen har i Hiroshima och Nagasaki använts för att bestämma hur hög stråldos personer på olika platser utsatts för. Denna kunskap, tillsammans med statistik på sena skador (mest cancer) har givit oss goda kunskaper om skadeverningarna av joniserande strålning, åtminstone var gäller relativt höga doser.

Varför kunde man då mycket kort efter bomberna i Hirishima och Nagasaki flytta tillbaka, medan Tjernobyl fortfarande är alldeles för kontaminerat för att man skall kunna vistas där? Skillnaden är dels att det kom ut mycket större mängd klyvningsprodukter i Tjernobyl och de var i medeltal mer långlivade. I ett kärnvapen produceras klyvningsprodukter under en mycket kort tid, och ganska få av dessa är långlivade. I ett kärnkraftverk pågår kärnklyvningen under lång tid, varvid de långlivade nukliderna finns kvar medan de kortlivade sönderfaller.

Se vidare länk 1 och länk 2 under 'Hiroshima and Nagasaki Health Effects'. Nuclearfiles.org innehåller mycket information om kärnvapen. Bilden nedan kommer från denna sajt.



/Peter E

Se även fråga 13095

Nyckelord: kärnvapen [14]; Tjernobyl [10];

1 http://www.hindu.com/thehindu/2001/09/06/stories/08060003.htm
2 http://hps.org/publicinformation/ate/cat25.html#141

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13570]

Fråga:
Vi ska ha en debatt i skolan och jag skulle behöva få reda på vilka positiva (ren fysik inte etik och moral) saker det finns med att tillverka/användning av kärnvapen.
/Edina k, trollboda skolan, hässelby

Svar:
Edina! När det gäller kärnvapen är det svårt att bortse från etik och moral. Det enda positiva är att kärnvapen är så förfärliga att de är omöjliga att använda i krig. De har visserligen använts en gång (Japan 1945), men de flesta anser i dag att detta inte var nödvändigt. Tack vare terrorbalansen (MAD = Mutual Assured Destruction, ömsesidig säker förstörelse) undveks en väpnad konfrontation mella NATO och Sovjetunionen under det s.k. kalla kriget.

Kän man använda kärnvapen till något bra? Mja, man har tänkt sig små kärnexplosioner för att driva fram en raket ute i rymden. Projektet las emellertid ner. Man har använt kärnvapen för studier av atomkärnor, men det är dyrt och krångligt, speciellt som detektorerna förstördes på mindre än en sekund!

Det har kommit upp ett par filmer om hur man räddar jorden från en kollision med småplaneter/kometer (t.ex. Deep Impact) med hjälp av kärnladdningar. Realismen i detta betvivlar jag dock, framför allt för att tiden från upptäckt till kollision är för kort.

Viktigast är säkert att genom utvecklingen av kärnvapen så lärde vi oss mycket om atomkärnan och den enorma energi som finns tillgänglig i tunga (genom fission) och lätta (genom fusion) kärnor. Kärnkraftverk utvecklades och ger fortfarande ett stort bidrag till vår energiförsörjning utan produktion av CO2.

Slå upp de kursiva orden i Nationalencyklopedin . Se även nedanstående länk.
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

Avancerad sökning på 'kärnvapen' i denna databas

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13161]

Fråga:
Hur mycket materia (gram) omvandlas till energi i en atomexplosion , t.ex. hiroshimabomben?
/anders k, norregård, växjö

Svar:
1 kiloton (mosvarar sprängkraft av 1000 ton trotyl) är 4,2.1012 J (Kiloton ). Hiroshimabomben var på 15 kiloton. Det motsvarar då 6,3.1013 J.

Enligt E = mc2 blir massan då

  m = 6,3.1013/(3.108)2 = 0,70.10-3 kg = 0,70 g

Inte mycket alltså! Se länk 1 för använda data.

Låt oss också se hur mycket energi som utvecklas om vi klyver 1 kg 235U:

Varje atom utvecklar ca 200 MeV vid klyvning. I ett kg 235U finns

  (1000/235)*6,022.1023 = 26.1023atomer

(konstanten är Avogadros tal, antalet atomer per mol)

Energiutvecklingen blir då

  26.1023*200.106*1,602.10-19 = 8.1013 J

alltså nästan exakt vad som utvecklades i hiroshimabomben. I själva verket innehöll bomben betydligt mer än 1 kg 235U - effektiviteten är långt ifrån 100%-ig.
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Kt

*

Blandat [13095]

Fråga:
Hur fungerar en EMP puls bomb?
/christopher h, friberga, danderyd

Svar:
EMP står för ElectroMagnetic Pulse. Det är inte så lätt att förklara hur EMP fungerar utan att man känner till hur kärnvapen fungerar:

Kärnexplosionen ger upphov till gammastrålning. Denna träffar elektroner i atmosfären, så att dessa med compton-spridning får en rörelseenergi. Elektriska laddningar som rör sig ger upphov till varierande elektriska och magnetiska fält, dvs elektromagnetisk strålning. Det är denna (som ligger i radio-mikrovågsområdet) som inducerar stömmar i elektronik och därmed förstör den.

För mer detaljer se Electromagnetic_pulse och nedanstående länkar. En EMP bomb är ett kärnvapen där man genom konstruktionen och användning optimerat så att de huvudsakliga skadorna uppkommer pga EMP. Ursäkta att det blev så tekniskt, men det är inte så lätt!
/Peter E

Nyckelord: kärnvapen [14];

1 http://science.howstuffworks.com/e-bomb.htm
2 http://www.fas.org/spp/starwars/congress/1997_h/h970716u.htm

*

Blandat [12009]

Fråga:
Jag gör ett arbete om kärnvapen på fysiken. Och i min information står det att om den kritiska massan är över 100kt så riskeras för snabb sprängning. Men vilken är den minsta möjliga massa för en explosion.
/Micael M, Fågelbäcksskolan, Trelleborg

Svar:
Med kritisk massa menas vanligen den minsta mängden av uran eller plutonium som behövs för att starta en kedjereaktion. Det rör sig om ungefär 10 kg, se Critical_mass för exakt information. Urans densitet är ungefär 20 gånger vattnets, så det blir alltså ungefär ½ liter.

En kärnladdning kan konstrueras så att sprängkraften blir mindre än 1 kt.

Se länk 1 för mer information (på engelska) om kärnvapen. Kärnvapen är information på svenska.

Nedanstående bild är från Critical_mass .

Figurtext:
As part of a re-creation of a 1945 criticality accident (Criticality_accident#Incidents ), a plutonium pit is surrounded by blocks of neutron-reflective tungsten carbide. The original experiment was designed to measure the radiation produced when an extra block was added. Instead, the mass went supercritical when the block was placed improperly by being dropped.


/KS/lpe

Nyckelord: kärnvapen [14];

1 http://science.howstuffworks.com/nuclear-bomb.htm

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [530]

Fråga:
Finns det ingen risk vid experiment med partikelaccelerator att man skapar en hittills okänd kedjereaktion med katastrofala konsekvenser?
/

Svar:
En kedjereaktion är en serie självförstärkande händelser. I kärnfysik kan neutroner ge upphov till kedjereaktioner när det klyvbara materialet har uppnått kritisk massa. Både kärnvapen och kärnkraftverk är beroende av en kedjereaktion. I fissionsprocessen frigörs c:a 3 neutroner (förutom de två fissionsfragmenten). Om mer är en av dessa neutroner orsakar en ny fission, så kommer antalet kärnklyvningar att öka okontrollerbart (kärnvapen) eller kontrollerbart (kärnkraftverk).

Nej, för partikelacceleratorer är det ingen fara. De förutsättningar som gäller för kedjereaktioner är mycket speciella så att risken för att något sådant ska hända är väldigt liten. En av de som var med och utvecklade atombomben under andra världskriget har berättat för mig att vid ett tillfälle var man orolig för att neutronerna som frigjordes vid bombens explosion skulle starta en kedjereaktion som spred sig i hela atmosfären. En av de teoretiska fysikerna i projektet fick då i uppdrag att undersöka om det fanns en sådan risk. Han räknade i fjorton dagar och kom sen tillbaka och sa: “Nej, det kommer inte att hända“. Det gjorde det inte heller!

Se vidare Chain_reaction .
/Peter E

Nyckelord: fission [15]; kärnvapen [14];

*

Kraft-Rörelse [4264]

Fråga:
Varför bildas det ett "svampmoln" när man spränger en atombomb? Det ser ju så väldigt speciellt ut. Jag tror molnet över en vulkan som får utbrott ser likadant ut - finns det något samband?
/Leif E, Karlberg, Karlskoga

Svar:
Jo, det finns ett samband. I den undre delen av atmosfären (troposfären) sjunker temperaturen med ökande höjd. Vid ett visst gränsskikt (tropopausen) ändras detta och temperaturen blir tämligen konstant, trots att trycket minskar med ökande höjd. Detta är stratosfären. Luften skiktar sig stabilt. När svampmolnet nått denna nivå, möter det luft som är varmare och kan inte stiga mera. Det breder ut sig åt sidorna. Svampens "hatt" uppstår.

Ett närbesläktat fenomen kan man se vid värmeåskväder. Det börjar som ett bulligt cumulusmoln. När detta nått en viss höjd, breder det ut sig åt sidorna, och vi får ett städmoln, se länk 1. Förklaringen är densamma.

Tillägg 23/8/2010 (lpe):

De klassiska svampmolnet med mycket material i form av partiklar uppkommer bara vid en kärnexplosion nära markytan. Explosionen hettar upp luften och den varma luften stiger som en pelare och drar med sig damm. Det mesta materialet kommer från markytan, men molnet innehåller även radioaktivt material som kan spridas och falla ned i vindriktningen. Se vidare Mushroom_cloud#Nuclear_mushroom_clouds .
/KS/lpe

Nyckelord: kärnvapen [14];

1 http://hem.bredband.net/tija/Foton/stadmoln.html

*

Energi [994]

Fråga:
Hur kan det vara skillnad mellan en atombomb och ett kärnkraftverk?
/rickard t, gylleskolan, borlänge

Svar:
Den stora skillnaden är att i atombomben sker kärnreaktionerna mycket snabbt och okontrollerat sedan de satts igång. I kärnkraftverket däremot så sker alla reaktioner långsamt, under kontroll.

För att förklara varför det är så måste vi först kortfattat berätta vad som händer vid de kärnreaktioner som förekommer både i bomben och i kärnkraftverket.

När en urankärna träffas av en neutron så kan den med stor sannolikhet sönderfalla i två nästan lika stora delar. Detta kallas för fission eller kärnklyvning. Sannolikheten för att en neutron ska träffa urankärnan ökar drastiskt om neutronen rör sig sakta. Vid kärnklyvningen sändes det också ut nya, fria neutroner som rör sig snabbt. Dessa kan orsaka nya kärnklyvningar vilket leder till en kedjereaktion.

I kärnvapen ("atombomb") har man en blandning av olika uranatomer som är sådan att kedjereaktionen kan underhållas av de snabba neutronerna. I en kärnreaktor har man en bränslesammansättning som är sådan att de snabba neutronerna inte kan hålla igång en kedjereaktion. Istället har man ett speciellt moderatormaterial (ofta vatten) som bromsar in de snabba neutronerna så att en kedjereaktion både kan hållas igång och kontrolleras.
/GO

Nyckelord: kärnvapen [14];

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/K%C3%A4rnvapen

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.