¿Qué pasaría si cada átomo de uranio y plutonio en la Tierra se sometiera a fisión de una vez?

RE: ¿Qué pasaría si cada átomo de uranio y plutonio en la Tierra sufriera fisión de una vez? No me refiero solo a las bombas nucleares … hasta el último átomo de estos dos elementos, en todo el conjunto planetario.

Bueno, todos hablamos tonterías porque ninguno de nosotros sabe realmente cuánto uranio hay en la tierra. Sospecho, sin embargo, que sería algo más que “aumentar el vulcanismo”. Así que juguemos con algunos números que son conjeturas inteligentes y veamos con qué órdenes de magnitud estamos jugando aquí. Ignoraremos el plutonio ya que hay una cantidad trivial en comparación con el uranio.

Según el uranio – Wikipedia, hay 10 ^ 17 kg de uranio en los primeros 25 km de la superficie terrestre, o alrededor de 10 ^ 20 gramos. Eso es aproximadamente 10 ^ 20 g / 238 g / mol = 4.2 * 10 ^ 17 moles. Hay 6.022 * 10 ^ 23 átomos / mol, por lo que hay aproximadamente 4.2 * 10 ^ 17 moles x 6.022 * 10 ^ 23 átomos / mol = 2.53 * 10 ^ 41 átomos de uranio en los primeros 25 km de la corteza terrestre.

La pregunta original decía TODO Uranio (no solo U235), así que supongamos que las fracciones U238 tienen la misma cantidad de energía que U235, que son 2 × 10 ^ 8 electronvoltios o 2 × 10 ^ 8 ev * 1.6 × 10 ^ −19 ev / joule = 3.2 × 10 ^ –11 julios / fisión del átomo de uranio. Entonces, la energía total liberada en los 25 km superiores de la corteza terrestre sería de aproximadamente 3.2 × 10 ^ –11 julios / átomo * 2.53 * 10 ^ 41 átomos = 8.1 × 10 ^ 30 julios de energía. De repente.

La fisión de cada átomo de uranio en los 25 km superiores de la corteza liberaría 8.1 × 10 ^ 30 julios / 10 ^ 24 julios / yottajulio = 8.1 millones de yottajulios. Según Joule – Wikipedia, un yottajoule es “aproximadamente la cantidad de energía requerida para calentar toda el agua en la Tierra en 1 ° C”.

Pero estamos hablando de los 25 km superiores de la tierra, no “solo” los océanos, así que eliminemos un par de órdenes de magnitud para explicar el calentamiento de los 25 km superiores de la tierra en lugar de “solo” los océanos, diferencias en calor específico, etc. Eso dice que estamos calentando las cosas, en términos generales, en 81,000 x 1 ° C.

Lo dejaré a su imaginación en cuanto a lo que sucedería con los 25 km superiores de la tierra si se calentara a 81,000 ° C , es decir, aproximadamente 10 veces más caliente que la superficie del sol. Y eso no dice nada sobre el “impulso” que los primeros 25 km obtendrían del uranio por debajo de 25 km vaporizando todo lo que está abajo también.

En general, sería un mal día para la tierra (y todo en la tierra).

Las rocas, el agua de mar e incluso su cuerpo contienen cierta cantidad de torio o uranio. El plutonio no existe en la naturaleza en cantidades apreciables debido a su corta vida media.

Así que limitemos esto a solo uranio. También incluyamos u238 y supongamos que también sufre algún tipo de fisión. Para el uranio artificialmente concentrado, la respuesta es obvia: una explosión nuclear. Reactores nucleares, bombas nucleares, almacenamiento de combustible gastado, todo explotaría. Esto incluye uranio empobrecido usado como pesas y como munición / armadura. Los efectos probablemente sean de un orden de magnitud mayor que una guerra nuclear completa.

El uranio es 3.3 ppb en agua de mar.

https://www.iaea.org/OurWork/ST/ …

La concentración normal de uranio en el suelo es de 300 μg / kg a 11.7 mg / kg.

Uranio en el medio ambiente – Wikipedia

De acuerdo, todo lo que está más allá de aquí es una suposición educada. Como las concentraciones son bastante bajas, no esperaría grandes explosiones, excepto tal vez en el mineral de uranio. Quizás sea una pequeña explosión o al menos una fusión localizada en mineral de uranio.

La baja concentración de uranio en las rocas / suelo normales, así como en el agua de mar, probablemente se traduciría en un ligero aumento de la temperatura. Si incluye todo el uranio en el manto y la corteza terrestre, el efecto combinado podría ser suficiente para aumentar el volcanismo.

Es una pregunta un poco tonta ya que hay casi 3 millones de toneladas en la corteza terrestre y el manto … destruiría la tierra … miles de millones de veces todas las armas nucleares del mundo combinadas. Sin embargo, solo el 0,72% de esto es U235 fisible, lo que significa que puede soportar una reacción en cadena nuclear.

Las 17,000 armas nucleares en el mundo tiene aproximadamente 500,000 kg de uranio y plutonio en las armas con un poder total de 6,500 megatones usando solo un pequeño porcentaje del uranio en la reacción en cadena. Podrías usar U235 (41,645,376 x 33 (para el 100% usado frente al 3% en armas nucleares)) por el total de armas nucleares que existen hoy en día con esta cantidad de uranio.

La cantidad total de uranio es [matemática] 2.89 × 10 ^ {15} [/ matemática] kg en la corteza terrestre y el manto de los cuales 20,822,688,000,000 es U235. La evidencia realmente dice que todo el calentamiento de la Tierra tiene lugar en el manto y la corteza, no en el núcleo.

Todos los modelos de la Tierra interior dependen de evidencia indirecta. Los modelos líderes del tipo conocido como Tierra de silicato a granel (EEB) suponen que el manto y la corteza contienen solo litófilos (elementos “amantes de las rocas”) y el núcleo contiene solo siderófilos (elementos que “les gusta estar con hierro”). Por lo tanto, todo el calor de la desintegración radiactiva proviene de la corteza y el manto: aproximadamente ocho teravatios de uranio 238 (238U), otros ocho teravatios de torio 232 (232Th) y cuatro teravatios de potasio 40 (40K). [1]

Entonces, el calentamiento de [matemáticas] 2.89 × 10 ^ {15} [/ matemáticas] kg de uranio, [2] torio y potasio no está en el núcleo, sino que lo rodea. La tierra genera 20–29 (varía según la fuente) teravatios de la desintegración radiactiva de metales pesados ​​en el núcleo y generará calor durante más de 90 mil millones de años. [3]

Corteza y manto

• 2,892,040,000,000,000 kilogramos totales Todos
• 20,822,688,000,000 kilogramos totales U235
• 152 kilómetros cúbicos Todos
• 1.94 kilómetros cúbicos U235
• 0.00102 **

Tenga en cuenta que no hay uranio en el núcleo de la Tierra, ya que el núcleo contiene solo siderófilos, elementos que “les gusta estar con hierro”. Por lo tanto, todo el calor de la desintegración radiactiva en la Tierra proviene de la corteza y el manto donde se encuentran uranio, torio y potasio.

** Si lo distribuyes de manera uniforme en la superficie terrestre de la tierra, sería una capa de XX metros de espesor