Undersøgelse af kemien i atomeksplosioner

For at forstå nedfald fra en atomeksplosion, Det er vigtigt at se på gasfasen af ​​metaloxider i enheden.

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere har udviklet en plasma-flow reaktor til eksperimentelt at simulere sen afkøling af post-detonation ildkugler, hvor temperaturen falder til under 10, 000 K. De undersøger dannelsen af ​​nanopartikler fra gasfaseatomer for at opklare de kemiske fraktioneringsprocesser, uran og andre kemiske elementer går igennem under ildkuglens kondens. Forskningen fremgår af en nylig udgave af tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

Forskerne håber bedre at forstå sammenhængen mellem kemiske reaktioner og mikro-fysiske processer (f.eks. Nukleation, kondensation, vækst, osv.) på tidsskalaer, der er relevante for nedfaldsdannelse.

"Vi viste en kvantificerbar sammenhæng mellem genvundet partikelstørrelsesfordeling og gasfasekemisk kinetik - en betragtning, der mangler i de nuværende nedfaldsdannelsesmodeller." sagde Batikan Koroglu, LLNL postdoktoralforsker og hovedforfatter af papiret.

Dannelsen af ​​nanopartikler fra gasfasen er et vigtigt emne for mange områder inden for kemi og fysik. Dannelse af partikler efter en atomeksplosion er et specielt tilfælde, der involverer hurtig kondensering af materiale fra en indledende høj temperatur plasmastatus. Tidligere undersøgelser undersøgte nukleare affaldsprøver for at forstå skæbnen og transporten af ​​post-detonationsmateriale i atmosfæren. Imidlertid, samspillet mellem ligevægtstermodynamik, kemisk kinetik og iltfugtighed (lokalt miljø) er stadig ukendt for uran under ekstreme temperaturforhold.

Holdets plasma-flow reaktor tillod dem at overvåge den gasfasekemiske udvikling af tre typer metaller (jern, aluminium og uran), der fører til dannelse af nanopartikler ved hjælp af in-situ optisk spektroskopi og ex-situ elektronmikroskopimålinger. Disse tre metaller blev valgt, fordi deres oxider udviser meget tydelige flygtigheder.

"Forståelse af gasfasekemi i rekombinationsreaktioner er nødvendig for nøjagtigt at beskrive kondensmønstre observeret under hurtig afkøling af en atomeksplosion, "Sagde Koroglu.