出会い ゾビラックス軟膏 E!チャット管理人 X-ふぁいる  核兵器な話【11】

核兵器な話【11】

 そんな自然の中で発見されるより先に人工で作り出されたプルトニウムですが、元素の性質を研究している中で、
〝ウラン235より効率よく(少ない量で)核爆発を起こす Σ(゜o゜ノ)ノ〟
という性質が明らかになります。


↓ プルトニウムはウラン235より少ない量で核爆発を起こす事が解かった(画像はイメージ)。
Plasma lamp details
Plasma lamp details / DavideProd


 この性質が解ったのはいつの事かよく判りません(単にV(-\-)Vが知らないだけかもしれない)が、マンハッタン計画は当初からウラン型とプルトニウム型の原爆を開発していたようなので、遅くともマンハッタン計画がスタートした頃には、もう知れ渡っていたと考えていいでしょう。

 実際のところプルトニウムがどのくらいで核爆発を起こすのかという臨界質量ですが、これもウラン235同様形状や環境によって違う上に〝正式な公表データがない〟ので、資料によって数値はバラバラで、4kg~10kg程度だと言われています。
 さらにウラン235より少ない重量で核爆発を引き起こせるプルトニウムは核分裂の実証に使われた原子炉を稼動させると、ウラン235を濃縮するより効率よく生産できる事もわかりました。


↓ 原子炉の実験炉。〝原子炉=発電〟と思われがちだが、原子炉の発想そのものは核分裂反応を使ってエネルギーを取り出すというモノで、原子炉を使って発電するというのは現代社会が電気エネルギーで動く道具を沢山使っているからという理由。ウラン235を核燃料にしたウラン型原子炉は、稼動させると必ずプルトニウムが生成される。
UF00034520
UF00034520 / UF Digital Collections


 ウラン235より少ない量で核爆発が起こせる上に、天然のウラン鉱石からウラン235を濃縮するより簡単に生成できるプルトニウムを利用したプルトニウム型爆弾は、現代でも核爆弾の主流になっていますが、この爆弾はウラン型爆弾ほど簡単に作れません…というかガンバレル方式では不発になってしまう確率が高い事が判ったのです。
 当初プルトニウム爆弾もガンバレル方式で作られたのですが、1944年に開発は中止されました。


↓ 日本に投下された二種類の原爆(の模型)。「リトルボーイ(左)」と「ファットマン(右)」というニックネームが有名だが、開発名称は「Mark-1」と「Mark-3」で、「Mark-2」が抜けている。実は「Mar-2」は〝ガンバレル方式〟のプルトニウム爆弾で、不発の可能性が高いという理由で開発中止になった。
Decision to drop
Decision to drop / Marcin Wichary


 プルトニウム爆弾も使用される核物質は、正確に言えば
〝プルトニウム239…_φ(・・ )b〟
というプルトニウムの同位体元素です。

 原子炉を稼動させると、核燃料に含まれているウラン238が中性子を吸収してプルトニウムになるのですが、その場合に全てプルトニウム239になるわけではなく、
〝プルトニウム240・・・_φ(・・ )b〟
という同位体元素も生成されます。


↓ プルトニウムは金属なので、精製されたプルトニウムは画像のようになる。プルトニウムそのものは大変不安定な元素で数多くの同位体元素が存在し、原爆に使えるのはプルトニウム239。
プルトニウム
画像参照-Wikipedia-『プルトニウム』

 このプルトニウム240という元素が〝曲者〟で、この同位体元素は
〝自分自身で核分裂を起こしてしまう Σ(゜ロ゜;)〟
という特性を持っており、臨界質量に達する前でもどんどん核分裂を起こして中性子を撒き散らし、〝安定した核爆発〟が起こせなくなってしまうわけです。

 具体的にはガンバレル方式で起爆させても、すでに内部で核分裂が発生しているせいで均一な核爆発は起きず、火薬が湿ってしまった爆弾のようにブスブスと小さな爆発は起きるものの、我々が想像するような核爆発は起きません


↓ ガンバレル方式のプルトニウム爆弾は、起爆させる前にプルトニウム240が勝手に核分裂を起こしてしまい、不発弾になる可能性が高い(画像はイメージ)。
World War II bomb from Doctor Who
World War II bomb from Doctor Who / Ben Sutherland


 まぁ、精製したプルトニウムの中からプルトニウム239だけを取り出せれば問題はないのですが、プルトニウム239とプルトニウム240の原子量(原子核の重さ)は、
〝中性子1個分 ( ̄□ ̄;)!!〟
しか差が無く、現代の技術を持ってしても、プルトニウム239とプルトニウム240を分ける方法は発見されておらず、プルトニウム爆弾の起爆方式は、ガンバレル式以外の方法を採用しなければならなかったわけです。
=続く=

【このネタを初めから読む】

↓ プルトニウム239とプルトニウム240の原子量の違いは僅か〝中性子1個分〟。さすがに現代の最新技術を駆使してもどちらかの元素だけを抽出する方法はない(画像はイメージ)。
kaku_157.jpg
Atom and hands machine drawing / Bascom Hogue

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