Как оптимизировать использование 10 ядерных топливных таблеток в средневековье?

Предположим, что 10 стандартных ядерных топливных гранул были отправлены в 14 век нашей эры и разбросаны по 10 соседним городам с помощью одноразовой машины времени. Смогли бы люди в средневековье полностью использовать топливные гранулы? Могут ли они разработать из них полезные приложения? Могли ли они открыть атом и, в частности, нейтрон, не зная об этом? Можно ли избежать шариков, превращающих пункт назначения в города-призраки? Обратите внимание, что только топливные гранулы отправляются назад во времени. Одноразовая машина времени и любые письма или бумаги не переживут поездку.

Все, что может случиться — если даже это — то, что кто-то может заметить высокую плотность гранул, заподозрить, что они могут содержать золото в той или иной форме, и суметь отравиться соединениями плутония после попытки какой-то грубой формы алхимического извлечения. Гранулы будут выделять некоторое количество тепла, но, учитывая размер гранул, их нельзя будет обнаружить средствами 14-го века. Снег над гранулой растает на несколько минут раньше, чем где-либо, но то же самое, как известно, происходит и с обычными камнями.
люди использовали уран для окрашивания стекла и глиняной посуды, так что вот что они сделают с ними, если выяснят, что они собой представляют, разобьют их и сделают глазурь для керамики. конечно, они тоже развалятся, пока будут стоять на улице в непогоду и превратятся в желтые лепешки.
Обязательный эпизод «Звездного пути»: «Твое собственное я»
Несколько выходит за рамки вопроса, но вам не нужно было бы отправлять гранулы ядерного топлива в прошлое, чтобы отдать работающий ядерный реактор в руки средневековой цивилизации. На самом деле работающий ядерный реактор может образоваться естественным образом при правильных условиях , а производимый им пар потенциально может быть использован для промышленных целей.
Почитайте об аварии в Гоянии , чтобы увидеть реальный пример того, как ядерные технологии попали в руки людей, которые абсолютно ничего не знают о ядерных технологиях.

Ответы (5)

Вы не можете оптимизировать ноль.

Во-первых, топливные стержни в ядерных реакторах насчитывают сотни или тысячи таких таблеток. Как будто я прошу вас изобрести автомобильный двигатель, просто дав вам каплю бензина.

Более того, человек с уровнем знаний 14-го века не может иметь ни малейшего понятия, что то, с чем он имеет дело, является радиоактивным материалом.

В частности, это даже не вызвало бы их любопытства, потому что необлученные гранулы не настолько активны, чтобы нагреваться. Посмотрите, на картинке ниже техник работает с машиной без защиты! И я даже помню, что, когда я был на атомной электростанции в Германии, в их сувенирном магазине продавали брелки с шариком, инкапсулированным в оргстекло.

ядерная таблетка

Теперь, если вы увидите камень, который спонтанно остается горячим, как это сделал бы плутоний, вы, как человек 14-го века, вероятно, выбросили бы его как нечто явно дьявольское (ад — это вечный огонь, а этот камень постоянно горячий, вы не нужно быть знатоком Аристотеля, чтобы соединить точки).

Но этот конкретный камень просто причудливой формы и блестящего черного цвета. Если у вас хорошее настроение, вы, вероятно, пожертвуете ее местной церкви, чтобы она воплотилась в какую-нибудь святую статую.

камень, который спонтанно остается горячим... Человек 14-го века, вероятно, держал его дома/на своем теле, чтобы согреться без необходимости использовать огонь. Позже умрет от радиационного отравления, но эй, это лучше, чем умирать от всех других распространенных причин смерти в то время.
@Nahshonpaz По крайней мере, после того, как люди умрут от контакта с камнем, он точно будет считаться дьявольским или проклятым :-)
Защита - перчатка, между прочим.
@RussellMcMahon И пинцет.
Вы уверены, что в этих брелках были настоящие топливные гранулы? Я помню, как при посещении атомной станции получил на память пластиковую копию, и недоверчивые взгляды, когда я спросил, настоящая ли это таблетка.
Не говоря уже о том, что это подкритическая величина: без минимальной плотности топлива реакции нет вообще. Я не думаю, что даже современный физик смог бы извлечь что-то особенно практичное из такого небольшого количества.

Жители не имели бы ни малейшего представления о том, что это такое, они были бы просто довольно любопытными маленькими круглыми цилиндрами. Вероятно, они найдут им применение в качестве пращного камня или чего-то подобного, но они не принесут никакого понимания ядерной физики.

Одной из самых больших проблем является совершенно иная культура и мышление, предшествующие просветлению. Вещи, которые сегодня мы считаем само собой разумеющимися, такие как наука, технологии, прогресс и многое другое, либо вообще не существовали, либо существовали в форме, которую мы не признаем. Мир, в который прибыли эти топливные гранулы, был бы совершенно другим в культурном отношении.

Смогут ли они полностью использовать топливные таблетки: нет Смогут ли они разработать с их помощью полезные приложения: нет Смогут ли они открыть атом и нейтрон: нет Как избежать города-призрака: не так опасны (при условии, что они не использовались). Радиологический ущерб будет минимальным и полностью перекрыт последствиями болезней, голода и обычных случайных травм.

Четырнадцатый век слишком далеко назад

Физику не изобретут еще 300 лет. Исаак Ньютон, по сути, изобрел эту дисциплину в 1687 году, опубликовав «Начала» . Для этого ему пришлось изобрести новую область математики . После того, как это произошло, потребовалось несколько сотен лет прогресса в физике, прежде чем люди поняли достаточно, чтобы хотя бы заметить контрольные явления, доказывающие существование излучения.

Нет никаких шансов, что гранулы приведут к открытию атома, не говоря уже о субатомных частицах. У жителей четырнадцатого века просто не было ни инструментов для правильного изучения таких вещей, ни ноу-хау, чтобы действительно понять, что эти инструменты могли им сказать.

Гранулы будут производить альфа-излучение (спасибо, Марк), от которого вашей кожи достаточно, чтобы защитить вас. Так что лучевая болезнь вряд ли будет проблемой. Но даже если бы это было так, только в 1854 году кто-то использовал математику, чтобы соединить точки и доказать, что причиной вспышки холеры является загрязненная вода . Поэтому маловероятно, что граждане четырнадцатого века смогли бы понять, как радиоактивные материалы вызывают радиационное отравление, тем более что они отравляют вас даже без вашего прикосновения к ним. Какие топливные гранулы не могут вызвать в любом случае.

Единственная польза, которую люди 14-го века могли бы найти, - это гранулы как неиссякаемый источник тепла (за исключением, как указывали другие, в любом случае не так уж много тепла).

Самая большая проблема с тем, чтобы заметить, что они ядовиты, заключается в том, что на самом деле они не такие уж ядовитые. По сути, вам придется носить один день за днем ​​​​в течение многих лет, чтобы иметь какие-либо негативные последствия.
Неиспользованная топливная таблетка является слабым альфа-излучателем. Вы знаете, что представляет собой адекватная защита от альфа-излучения? Твоя кожа. Практически единственный способ отравиться одним из этих шариков — это измельчить его и съесть или вдохнуть пыль.
Спасибо всем, что поправили меня. Надеюсь, я устранил неточности.
@Марк, я бы не справился с этим голыми руками. Я не знаю этого точно, но буду предполагать, пока кто-нибудь не скажет обратное, что поверхность топливной таблетки, подвергшейся воздействию воздуха, будет покрыта слоем оксида урана. Я предполагаю, что вы могли бы втирать часть этого вещества в свою кожу, обращаясь с ним, и я предполагаю, что позже вы могли бы проглотить его. Это было бы плохо, потому что, хотя альфа-частицы не могут пройти через ваш мертвый эпидермис, они могут нанести значительный ущерб, когда высвобождаются внутри ваших живых клеток.
Таблетки @SolomonSlow часто изготавливаются из диоксида урана, поэтому у вас наверняка есть слой оксида урана. При комнатной температуре он имеет твердость, сравнимую с титаном, так что стирание, вероятно, не проблема. Он хрупкий, поэтому может разбиться и испустить немного пыли, вдохнуть которую очень проблематично. См. этот документ по механическим свойствам ядерного топлива .

Вы знаете, забудьте обо всех ядерных вещах, здесь мы получили десять объектов, имеющих ИДЕНТИЧНЫЕ (с точки зрения 14C) размеры и вес.

Это имеет серьезную ценность, потому что внезапно я могу отдать один из них кузнецу и сказать, сделай мне 10 комплектов подшипников, в которые эта штука точно подойдет, и я могу пойти к ДРУГОМУ кузнецу и сказать, сделай мне десять осей, которые являются того же размера, что и эта штука, и два набора компонентов будут РАБОТАТЬ ВМЕСТЕ!

Здесь мы имеем начало метрологии. Теперь, если предположить, что это будет иметь большую ценность, скажем, в 17C (к тому времени Королева Лиз стандартизировала каналы стволов морских орудий), и нужна промышленная революция или серьезная война, чтобы ценность взаимозаменяемых частей действительно проявилась, но я должен думать, что Римляне получили бы его на 1400 лет раньше.

Эти топливные таблетки на самом деле являются измерительными блоками, которые просто сделаны из урана.

Ну... За исключением того, что нынешнее реакторное топливо почти полностью состоит из оксида в формате спрессованного порошка. Таким образом, он имеет очень небольшую прочность на растяжение и явную склонность к растрескиванию при сжатии. И не все они одинаковы по диаметру, поскольку определяющим фактором является общая масса на единицу длины. Итак, вы начинаете с любой массы, которая должна находиться в отведенном пространстве, а затем сжимаете ее так сильно, как только можете. Радиальное отклонение часто составляет несколько процентов. Менее однородно, чем то, что вы получили бы, например, при обработке чугуна. Который был известен со времен римлян.
Ну, если бы кузнецы были достаточно опытны, чтобы точно воспроизвести любой объект (они не были ...), они могли бы просто взять один шариковый подшипник и продолжать воссоздавать его, пока у них не будет идеального набора из 10 ... Эти шарики были бы так же бесполезны, как камни. затем
Думали, что вещи были спечены в форме? Именно потому, что кузнецы не могут производить воспроизводимые эталоны размеров, такая деталь имеет значение в качестве местного эталона. Мои 10 кузнецов теперь могут делать вещи настолько близко к одинаковым размерам, насколько они способны выдерживать допуски (правда, не очень) и иметь общую шкалу единиц измерения. Да, во всех отношениях инструментальная сталь подошла бы для этого лучше, но вы используете то, что есть.

Поскольку эти гранулы являются частью машины времени и представляют собой топливный уран, я должен предположить, что эти гранулы использовались.

Если бы эти гранулы не использовались, то у вас был бы холодный, чрезвычайно плотный металл, который ржавеет немного быстрее, чем необработанное железо. Путешественник во времени со счетчиком Гейгера смог бы обнаружить его с очень близкого расстояния, и это выглядело бы эффектно в камере Вильсона, но до обеих этих технологий еще столетия; тем более, что камера Вильсона требует активного охлаждения.

Вы можете втирать его в кожу, и вы не пострадаете от каких-либо эффектов радиационного отравления, потому что определенные изотопы урана, используемые в топливных стержнях, являются излучателями альфа-частиц. Это ионизирующее излучение (в отличие от света от экрана вашего компьютера, который является «излучением» в педантичном смысле, но не опасен, так как не выбивает электроны). К счастью, альфа-частицы — это медленное и тяжелое ионизирующее излучение... У них большой удар, но они не могут пробить даже лист бумаги, а несколько дюймов воздуха остановят большинство из них. Мертвые клетки кожи, покрывающие ваше тело, являются более чем адекватной защитой от альфа-излучения.

Кто-то, обладающий современными знаниями, может измельчить его и использовать в качестве яда, так как это также токсичный тяжелый металл, похожий на ртуть, свинец и мышьяк. Кроме того, оказавшись внутри вашего тела, у вас больше нет слоя омертвевших клеток кожи, защищающих вас от альфа-излучения, и в зависимости от дозы вы можете получить острый радиационный синдром. Имейте в виду, что в вашем собственном теле уже есть радиоактивные изотопы , особенно из калия. Организм уже знает, как справляться с заживляющими повреждениями от ионизирующего излучения, поэтому нужна несколько большая доза за короткое время, чтобы убить кого-то от острого радиационного синдрома.

Однако, если они использовались для производства устойчивых реакций деления, как следует из вопроса, это означает, что они больше не являются гранулами только из оксида урана. В настоящее время существует очень небольшая, но значительная доля йода-135, чрезвычайно энергичного изотопа йода, испускающего бета-частицы.

Бета-частицы гораздо опаснее альфа-частиц; гораздо легче и быстрее, а значит проникают намного глубже. Вам понадобится несколько дюймов плотного материала в качестве защиты. В то время как толстые листы свинца являются предпочтительным материалом, в этих условиях лучшей защитой будет пара футов грязи.

135 I имеет период полураспада 6,6 часов. С таким коротким периодом полураспада он выбрасывает ионизирующее излучение в окружающую среду с ужасающей скоростью. Удержание топливного стержня в течение нескольких минут в течение часа после его использования в устойчивом делении, скорее всего, убьет вас в течение недели.

Йод также поглощается щитовидной железой, создавая режим для продления воздействия на случай, если кому-то не повезло принять его, например, «ржавчина» на шарике, попавшая в глаза, нос, рот, легкие или открытые раны.

135I распадается до 135Xe . У 135 Xe ужасающе короткий период полураспада, около 9 часов, и он также является бета-излучателем. Ксенон — благородный газ, а это значит, что он не может быть токсичным, но, будучи газом при стандартных температурах и давлении, он также будет очень стараться выйти из топливной таблетки в атмосферу. Это также позволяет ему довольно легко попасть в чьи-то легкие.

К счастью, 135 Xe распадается на 135 Cs. Сам по себе цезий лишь слегка токсичен, подобно урану, а 135 Cs также имеет очень длительный период полураспада, что делает его незначительным источником радиации. Он очень химически активен... это означает, что если 135 Xe не разложится внутри вашего тела, любой цезий из шарика, скорее всего, найдет что-то еще для реакции. Тем не менее, он будет поглощаться вашим телом, и какое-то время ваше тело будет пытаться использовать его вместо калия. Лучше не лизать.

Через 200 дней после пребывания в реакторе ваша топливная таблетка снова превратится в кусок оксида урана (правда, обедненного урана, а не топливного урана) с необычно высокой концентрацией цезийсодержащих химических веществ вокруг него. Некоторые животные заболеют... мертвые растения в этом районе будут разлагаться немного дольше... но если кто-то не знает, что конкретно искать, ваша топливная таблетка будет странным камнем с желтой ржавчиной.

Имейте в виду, что топливные гранулы крошечные. Топливный стержень - это сотни таблеток. Для работы термоядерного реактора требуются сотни стержней. Даже с современными технологиями и глубоким пониманием ядерной физики никто не собирается делать ничего интересного с 10 гранулами. Самое эффектное, что можно сделать, это поместить его в камеру Вильсона, но опять же создать технологию, которой не существовало в 14 веке.