Question

Какой процент урана был расщеплен при взрыве атомной бомбы над Хиросимой?

Зависит ли ответ от типа бомбы - урановой или плутониевой (сброшенной на Нагасаки)?

Answer 1

От типа бомбы явно зависит. В плутониевой бомбе урана нет, так что там ответ очевиден: 0. Ну или, если строго (0/0), - ответ неопределён.

Для урановой бомбы - фигня вопрос... Энергия, которая выделяется при расщеплении одного ядра урана-235 (из которого и была сделана бомба), - 41 Мэв. Значит, при распаде 1 моля урана выделяется энергия примерно в 3,9 триллиона Дж.

Критическая масса урана-235 - 50 кг, то есть 213 молей, круглым счётом. Поэтому при ПОЛНОМ расщеплении всего заряда должно выделиться примерно 8,4*10^14 Дж энергии. Тротиловый эквивалент - 4,184*10^12 Дж/килотонну. Деля одно на другое, получаем, что теоретически бомба с массой, равной критической, должна обладать тротиловым эквивалентом в 200 килотонн.

А реально взрыв, как мы знаем, оценивается в 20 килотонн. Так что расщепилось только 10% всего урана - и то при условии, что его там ровно критическая масса и была.

Ну а что там было в Нагасаки - можно прикинуть ровно по той же схеме. Данные доступны :)

Answer 2

Полное энерговыделение 1 кг делящегося материала составляет около 20 кт в тротиловом эквиваленте. Что и наблюдалось в Хиросиме. В бомбе Малыш было 64,1 кг урана. Отсюда получаем эффективность использования ядерного топлива: 1*100/64,1 = 1,56%.