Si se detonase un arma nuclear equivalente a Hiroshima dentro de una esfera de hierro de 5 kilómetros cúbicos de volumen, ¿la esfera explotaría o simplemente se derretiría?

Answer 1

No soy físico, así que esto es extrapolación.

Una bomba atómica libera la mayor parte de su energía como rayos X. En una explosión de aire, los rayos X son absorbidos por el aire a unos pocos metros, creando una bola de fuego incandescente. Es esta bola de fuego la que crea los efectos de calor, destello y explosión.

El hierro absorbe los rayos X considerablemente mejor que el aire, por lo que en tal escenario, los rayos X serían absorbidos por un volumen mucho menor de hierro (tal vez unos pocos pies de ancho), y este hierro se calentaría en un plasma. Se expandiría hacia el hierro circundante, suavizándolo y comprimiéndolo en una capa expansiva, pero no llegaría muy lejos. 5 metros cúbicos de hierro son MUCHA masa, y el ion es un excelente conductor de calor. La bola de fuego dejaría de expandirse tan pronto (en una fracción de segundo) a medida que la capa de hierro comprimido a su alrededor se hiciera más grande y más densa y comenzara a robar calor hacia el hierro circundante. A medida que el calor se filtraba, el núcleo de plasma se enfriaría a vapor, luego a líquido, y se deslizaría hacia abajo y se solidificaría como un piso radiactivo hacia una nueva caverna.

A menos que el hierro contenga un defecto, eso es todo. Con toda el área de la superficie para irradiar el calor, los transeúntes podrían no notar la detonación.

Durante el proyecto Manhatten, los disparos de prueba se planificaron originalmente para iniciarse dentro de un recipiente a presión de acero muy, mucho más pequeño de lo que se describe, y capaz de sobrevivir para que el material del núcleo sin deformación se pueda recuperar y usar en otro dispositivo.

Este plan fue cancelado ya que habría interferido con las mediciones científicas necesarias y la producción de uranio y plutonio aumentó a niveles que lo hicieron injustificado.

Answer 2

La esfera no se derretiría (y probablemente ni siquiera se agrietaría, y mucho menos explotaría). Esto es fácil de razonar a partir de las propiedades termodinámicas del hierro y la energía típica de una explosión de bomba atómica. Suponiendo que toda la energía de la bomba se haya utilizado para calentar el volumen de hierro, en los últimos tiempos, después de que el sistema se haya equilibrado, el cambio en su temperatura sería

Cambio de temperatura = (energía de bomba) / (CM)

donde C es la capacidad calorífica del hierro por unidad de masa y M es la masa de hierro. La energía de una bomba nuclear del tamaño de Hiroshima es de alrededor de 10 ^ 14 J. La capacidad calorífica del hierro es de alrededor de 0.5 J por gramo por grado Kelvin. La densidad del hierro es de alrededor de 8 gramos por cm ^ 3, por lo que un volumen de hierro de 5 km ^ 3 tiene una masa de alrededor de 10 ^ 16 gramos. Poner estos números en la fórmula anterior significa que el cambio en la temperatura es solo una pequeña fracción de grado,

Cambio de temperatura ~ 0.005 Kelvin.

Por lo tanto, la bomba calienta muy poco el volumen de hierro.