Какой процент массы в реакции ядерного синтеза превращается в энергию?

WolframAlpha — идеальный инструмент для таких расчетов:

1. Доля массы, преобразованная в энергию , результат 0,0037681, менее 0,4%.

2. Сколько весит дефект 50 тонн тротила , результат 2,3 кг.

Что касается «Царь-бомбы», то взрыватель — это, конечно, лишь малая часть самого устройства.

Какой процент массы в реакции ядерного синтеза превращается в энергию?

Сначала примечание.

Термоядерная бомба вырабатывает много энергии за счет деления

Вкратце последовательность примерно такая:

1. Набор малой бомбы деления.
   Это генерирует рентгеновские лучи и нейтроны.
2. Рентгеновские лучи используются с устройством Теллера Улама для сжатия свариваемой детали. Он будет содержать некоторое количество топлива, такого как дейтерид лития. (Не тритий, потому что он редкий и имеет раздражающе короткий период полураспада 12,3 года. И продуктом его распада является He3, который любит поглощать нейтроны).
3. Нейтроны производят больше термоядерного топлива.
   Нейтрон + Li6 -> нейтрон + He + тритий.
   В качестве альтернативы можно использовать Li7 (как неожиданно выяснилось во время Castle Bravo).
4. Сжатые тритий и дейтерий вступают в реакцию, производя некоторое количество энергии и большее количество нейтронов.
5. Лишние нейтроны реагируют с остатками делящегося материала (либо в исходном устройстве, либо в свече зажигания, либо с тампером, который можно сделать из U238.

Я где-то читал, что это около одного процента от массы, но я считаю, что это слишком много. Также я сделал некоторые расчеты, например, Царь-бомба была 50-мегатонной бомбой и весила около 27 тонн.

Ну, вы знаете мощность бомбы (чуть больше 50 мегатонн в тротиловом эквиваленте).
Таким образом, вы можете посмотреть, сколько энергии высвобождается 50 мегатоннами тротила,
а затем преобразовать это число в массу.

Хотя я не знаю, сколько именно термоядерного топлива было использовано, я думаю, можно с уверенностью предположить, что большой процент из этих 27 тонн составлял термоядерное топливо.

Я не уверен. Бомба «Царь» имела мощность 100 МТ и использовала урановый трамбовщик. Позже он был понижен до 50 тонн, чтобы избежать сильного загрязнения. Таким образом, в первоначальном проекте по крайней мере половина выхода была бы получена не непосредственно за счет синтеза, а за счет деления. Кроме того, U238 или свинец (как альтернативный тампер) очень тяжелые, а термоядерным топливом, вероятно, является дейтерид лития.

(Конечно, нейтроны, высвобождающие энергию из тампера, в основном генерируются реакцией синтеза).

Итак, если мы хотим получить такое же количество энергии из уравнения массы-энергии, нам понадобится что-то с массой 2,2 кг. Что доказывает то, что я имею в виду: если реакция синтеза превращает один процент массы топлива в энергию, то нам потребуется всего 100 * 2,2 кг = 220 кг термоядерного топлива, чтобы сделать Царь-бомбу, что, как я считаю, намного меньше фактического количества. .

Когда топливо деления используется, оно не полностью превращается в энергию. Вместо этого атом разбивается на части, и остается несколько частей. Обычно это 2 или 3 нейтрона и 2 меньших атома (например, от 92U до 50Tin, 42Molybdenum и нейтроны).

Просто сумма масс этих осколков несколько меньше.
Это не тот случай, когда атом просто исчезает и каким-то образом высвобождает энергию.
Часть этой энергии будет приходиться на новый фрагмент, который обычно движется с очень высокой скоростью. А это приведет к столкновениям, рентгену и, ну, теплу. Много всего.

Я понимаю, что этому уже два года, но все же хотел бы указать на это:

Когда говорят, что 1% массы топлива превращается в энергию, это означает только процент массы того топлива, которое фактически подвергается синтезу.

Таким образом, ваши 2,2 кг топлива, преобразованные в энергию, будут представлять собой 2200 кг (редактировать: упс, 220 кг) топлива, которое фактически подверглось синтезу, а НЕ то количество, которое содержалось в бомбе. ЭТО число будет сильно варьироваться в зависимости от эффективности конструкции и конструкции устройства. В этом случае может показаться, что примерно 1% топлива (в зависимости от того, сколько было топлива, а не конструкции бомбы + триггера деления) прореагировало, а остальные 98+% просто вылетели наружу с большой скоростью.