Cara Membedakan Bom Hidrogen dan Uranium

Perbedaan Utama – Bom Hidrogen vs Uranium

Teori relativitas khusus benar-benar mengubah ide klasik tentang massa, energy, waktu, dan banyak lagi. Persamaan Einstein yang terkenal E= mc ² mengungkapkan rahasia besar antara massa dan energy, yang dikenal sebagai kesetaraan massa-energy. Menurut persamaan ini, kita harus dapat mengubah energy menjadi massa dan sebaliknya.

Ketika neutron dan proton bergabung atau melebur menjadi inti, sejumlah besar energy dilepaskan. Jadi, massa inti yang dihasilkan lebih kecil dari massa total partikel induknya. Pengurangan massa ini diberikan oleh persamaan Einstein. Fisikawan menyadari bahwa sejumlah besar energy dapat dihasilkan dengan menggabungkan inti kecil menjadi inti berat atau mengerem inti berat menjadi inti ringan. Juga, mereka menyadari bahwa energy ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dan juga untuk membuat bom penghancur massal.

Bahan bakar terbaik untuk bom fisi adalah Uranium dan Plutonium sedangkan bahan bakar terbaik untuk merancang bom fusi adalah Hidrogen. Seperti namanya, bom Uranium menggunakan Uranium sebagai bahan bakar fisilnya sedangkan bom Hidrogen menggunakan Hidrogen sebagai bahan bakarnya . Dalam bom uranium, energy dilepaskan ketika inti uranium pecah menjadi inti ringan. Tapi dalam bom Hidrogen, energy dilepaskan ketika inti kecil melebur menjadi inti He . Perbedaan yang menonjol antara bom Hidrogen dan Uranium adalah bom Uranium adalah bom fisi nuklir sedangkan bom Hidrogen adalah bom fusi . Artikel ini berfokus pada perbedaan antara bom Hidrogen dan Uranium.

Yang perlu anda ketahui tentang Bom Hidrogen?

Ketika inti ringan bergabung menjadi inti berat, massa inti yang dihasilkan lebih kecil dari massa total inti induknya. Ketika mereka melebur, hilangnya massa diubah menjadi energy menurut persamaan Einstein. Energi ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Sayangnya, ide yang sama dapat digunakan untuk membuat bom fusi karena sejumlah besar energy dilepaskan dalam fusi.

Unsur terbaik sebagai bahan bakar fusi adalah Hidrogen. Hidrogen memiliki tiga isotop yaitu Protium, Deuterium dan Tritium. Tapi, Hidrogen secara alami adalah unsur gas. Untuk reaksi fusi, suhu yang sangat tinggi dan densitas bahan bakar yang sangat tinggi harus dicapai. Jika Hidrogen digunakan sebagai Hidrogen cair, mekanisme pendinginan harus digabungkan dengan bom yang menambah berat dan volume ekstra pada bom. Jadi, Hidrogen digunakan dalam bentuk LiD (Lithium Deuteride) yang padat sehingga menghilangkan kebutuhan akan mekanisme pendinginan.

Deuterium dan tritium adalah isotop terbaik untuk reaksi fusi. Dengan menggunakan Deuterium sebagai LiD, kepadatan bahan bakar yang sangat tinggi dapat dicapai. Keuntungan lain dari Deuterium adalah menjadi isotop stabil. Kelimpahan Deuterium dalam Hidrogen alami adalah sekitar 0,015%. Jadi, air adalah sumber Deuterium yang baik.

Dalam bom fusi, diperlukan suhu yang sangat tinggi (sekitar 10 ⁸ K) untuk reaksi fusi. Jadi, bom fisi digunakan dalam bom fusi untuk mencapai suhu seperti itu. Setelah bom fisi diledakkan, suhu yang dibutuhkan tercapai. Dengan kata lain, bom fisi digunakan dalam bom fusi untuk menyalakan bom fusi. Setelah bom fisi diledakkan, reaksi fusi dimulai. Pertama, inti Li menyerap neutron dan fisi menjadi inti Helium, inti tritium plus energy. Selanjutnya, inti Deuterium bergabung dengan inti Tritium untuk menghasilkan inti Helium, sebuah neutron plus energy. Jadi, reaksi keseluruhan dapat dipersingkat menjadi persamaan berikut.

D+ Li→ energy 2He+

Dalam reaksi fusi di atas, tidak ada inti radioaktif yang dihasilkan. Energi yang dilepaskan per nukleon dalam reaksi fusi di atas jauh lebih tinggi daripada dalam reaksi fisi Uranium.

Yang perlu anda ketahui tentang Bom Uranium?

Uranium memiliki beberapa isotop seperti Uranium-238, Uranium-235, dan Uranium-239. Namun demikian, Uranium-238 menyumbang 99,7% dari Uranium alami. Uranium-239 sangat tidak stabil, sehingga waktu paruhnya sangat singkat. Jadi meluruh menjadi Plutonium segera. Uranium-238 adalah isotop Uranium paling stabil. Uranium-235 tidak stabil dan kelimpahan alaminya sekitar 0,72%.

Ketika atom Uranium menyerap neutron, ia pecah menjadi dua fragmen fisi (dua atom yang lebih kecil) ditambah beberapa neutron. Dalam reaksi fisi ini, sejumlah besar energy dilepaskan sebagai energy kinetik fragmen fisi dan gelombang EM. Jika neutron yang dihasilkan diserap oleh atom Uranium lain, proses menjadi reaksi berantai mengerem semakin banyak inti Uranium-235. Namun, beberapa neutron yang dihasilkan dalam proses tersebut lolos dari sampel Uranium. Jadi neutron yang lepas itu tidak ikut serta dalam fisi nuklir. Fraksi neutron yang lepas dari sampel bergantung pada massa sampel. Untuk reaksi berantai, ada massa ambang untuk Uranium yang disebut massa kritis. Massa kritis adalah massa minimum bahan bakar fisil yang harus ada untuk mempertahankan reaksi berantai setelah dimulai. Selain itu, jika sampel Uranium adalah sampel alami yang tidak diperkaya, sebagian besar neutron akan diserap oleh atom Uranium-238 (karena kelimpahannya sekitar 99,7%) yang kemudian menghasilkan Uranium-239. Jadi itu adalah pemborosan. Untuk meminimalkan jumlah neutron yang diserap oleh Uranium-238, persentase Uranium-235 harus ditingkatkan. Proses ini disebut pengayaan uranium.

Sebuah bom nuklir harus mampu melepaskan sejumlah besar energy nuklir dalam sekejap. Jadi, pelepasan neutron dan jumlah neutron yang diserap oleh Uranium-238 harus dikurangi sebanyak mungkin. Persyaratan ini dicapai dengan menggunakan sampel Uranium (HEU) yang sangat diperkaya yang memiliki massa lebih besar daripada massa kritis. Dalam bom Uranium, Uranium diperkaya hampir hingga 90% dari Uranium-235.

Dalam senjata nuklir modern, tabung vakum tegangan tinggi yang digabungkan dengan akselerator partikel kecil digunakan sebagai generator neutron yang merupakan inisiator reaksi berantai. Gambar berikut menggambarkan struktur dasar bom uranium.

Sebelum peledakan, sampel Uranium disimpan sebagai dua bagian secara terpisah yang masing-masing memiliki massa lebih kecil dari massa kritis. Massa total kedua sampel ini melebihi massa kritis. Pemisahan ini memungkinkan kita untuk menjaga bom dalam keadaan subkritis sampai diledakkan. Dengan kata lain, bom tidak dapat mempertahankan reaksi berantai sampai kedua bagian bergabung bersama karena massa masing-masing sampel kurang dari massa kritis.

Pertama, bahan peledak konvensional (TNT) diledakkan yang menyebabkan peluru Uranium melesat dan menyatu dengan target Uranium. Setelah mereka digabungkan menjadi satu sampel Uranium, massanya melebihi massa kritis yang menyebabkan reaksi berantai dan dengan demikian ledakan nuklir. Ledakan ini melepaskan sejumlah besar energy dalam bentuk energy kinetik pecahan fisi dan radiasi yang membakar korban. Fragmen fisi yang dihasilkan juga hampir radioaktif. Jadi, ada banyak masalah medis yang terkait dengan dampak radioaktif yang disebabkan oleh ledakan nuklir.

Perbedaan Antara Bom Hidrogen dan Uranium

Bahan bakar:

Bom uranium: Bom uranium didorong oleh Uranium-235.

Bom hidrogen: Bom hidrogen dipicu oleh LiD (Lithium Deuterida).

Inisiasi:

Bom uranium: Sumber neutron digunakan sebagai inisiator.

Bom hidrogen: Bom hidrogen dinyalakan oleh bom fisi.

Reaksi Nuklir:

Bom uranium: Ada beberapa jalur fisi untuk. Sebagai contoh,

Bom Hidrogen:

Dengan menggabungkan langkah pertama dan kedua, kita mendapatkan reaksi fusi keseluruhan,

Energi yang dilepaskan per nukleon:

Bom uranium: Energi tergantung pada jalur fisi Uranium-235. Untuk jalur fisi di atas , energy yang dilepaskan per nukleon adalah ~ 0,70MeV

Bom hidrogen: Energi yang dilepaskan per nukleon adalah ~ 2.8MeV (Untuk LD)

Persyaratan Penting:

Bom uranium: Massa kritis dan sumber neutron adalah persyaratan yang paling penting.

Bom hidrogen: Suhu yang sangat tinggi sekitar 108 K dan kepadatan bahan bakar yang tinggi diperlu
kan.