En la reacción de fusión nuclear, ¿cuál es el porcentaje de masa convertida en energía?

WolframAlpha es la herramienta perfecta para tales cálculos:

1. Fracción de masa convertida en energía , el resultado es 0,0037681, menos del 0,4%.

2. ¿Cuánto es el defecto de masa de 50 MT de TNT , el resultado es de 2,3 kg.

En cuanto a Tsar Bomba, el material de fusión es, por supuesto, solo una pequeña parte del dispositivo real.

En la reacción de fusión nuclear , ¿cuál es el porcentaje de masa convertida en energía?

Primero una nota.

Una bomba de fusión genera gran parte de su energía por fisión.

Brevemente, la secuencia es algo como esto:

1. Conjunto de una pequeña bomba de fisión.
   Esto genera rayos X y neutrones.
2. Los rayos X se utilizan con un dispositivo Teller Ulam para comprimir una pieza de fusión. Este contendrá algo de combustible como el deuteruro de litio. (No Tritium porque es raro y tiene una vida media corta y molesta de 12,3 años. Y su producto de desintegración es He3, al que le gusta absorber neutrones).
3. Los neutrones generan más combustible de fusión.
   Neutrón + Li6 -> neutrón + He + tritio.
   Alternativamente, se puede usar Li7 (como se descubrió inesperadamente durante Castle Bravo).
4. El tritio y el deuterio comprimidos reaccionan, produciendo algo de energía y más neutrones.
5. Los neutrones extra reaccionan con el material de fisión restante (ya sea en el dispositivo inicial, o en la bujía, o con el tamper que puede estar hecho de U238.

Leí en alguna parte que es aproximadamente el uno por ciento de la masa, pero lo encuentro demasiado alto. También he hecho algunos cálculos, por ejemplo, la Tsar Bomba era una bomba de 50 MT y pesaba unas 27 toneladas.

Bueno, ya sabes el rendimiento de la bomba (algo más de 50 megatones de TNT).
Por lo tanto, puede buscar cuánta energía se libera en 50 megatones de TNT.
Luego, convierta ese número en masa.

Aunque no sé cuánto combustible de fusión se usó exactamente, creo que es seguro asumir que un gran porcentaje de estas 27 toneladas fue combustible de fusión.

no estoy tan seguro La bomba Tzar era un diseño de 100MT, que usaba un tamper de uranio. Más tarde se rebajó a 50MT para evitar mucha contaminación. Entonces, en el diseño inicial, al menos la mitad del rendimiento no habría sido generado directamente por fusión sino por fisión. También el U238 o el plomo (como tamper alternativo) son muy pesados, mientras que el combustible de fusión probablemente sea deuteruro de litio.

(Por supuesto, los neutrones para liberar la energía del tamper son generados principalmente por la reacción de fusión).

Entonces, si queremos obtener la misma cantidad de energía de la ecuación masa-energía, necesitaríamos algo con una masa de 2,2 kg. Lo que prueba lo que quiero decir: si la reacción de fusión convirtió el uno por ciento de la masa de combustible en energía, entonces necesitaríamos solo 100 * 2.2 kg = 220 kg de combustible de fusión para hacer Tsar Bomba, que encuentro mucho más bajo que el número real .

Cuando se usa combustible de fisión, no se transforma completamente en energía. En lugar de eso, el átomo se rompe y quedan varios pedazos. Por lo general, serán 2 o 3 neutrones y 2 átomos más pequeños (por ejemplo, 92U a 50Tin, 42Molibdeno y neutrones).

Es solo que la suma de la masa de estos fragmentos es un poco más pequeña.
No es el caso de que un átomo de tiempo simplemente desaparezca y de alguna manera libere energía.
Parte de esa energía será el nuevo fragmento, que suele moverse a una velocidad muy alta. Y esto resultará en colisiones, rayos X y, bueno, calor. Montones.

Me doy cuenta de que esto tiene dos años, pero aún me gustaría señalar esto:

Cuando se dice que el 1 % de la masa del combustible se convierte en energía, solo se refiere al porcentaje de la masa del combustible que realmente se fusiona.

Por lo tanto, sus 2,2 kg de combustible convertidos en energía representarían 2200 kg (edición: vaya, 220 kg) de combustible que en realidad se fusionó, NO la cantidad que contenía la bomba. ESE número va a ser muy variable, dependiendo de la eficiencia del diseño y la construcción del dispositivo. En este caso, parecería que aproximadamente el 1% del combustible (dependiendo de la cantidad de combustible y no de la estructura de la bomba + disparador de fisión) reaccionó, y el otro 98+% simplemente salió disparado a alta velocidad.