الحديد بدلا من اليورانيوم فى القنابل النووية

[محمد ابوزيد]

اولا قبل ان اعرض الفكرة عليكم

نتعرف على صفات بسيطة للحديد



الحديد
هو معدن ناعم الملمس قابل للسحب والطرق.
ويتمغنط بسهولة في درجات الحرارة العادية،
بينما تصعب عملية المغنطة عندما يسخن الحديد،
وعند درجة حرارة (790) درجة مئوية، تختفي خاصية المغنطة.

والحديد من العناصر المعدنية الانتقالية التي تقع في المجموعة (8) من الجدول الدوري،
ورقمه الذري (26)، ووزنه الذري (55.847)، ويبلغ وزنه النوعي (7.86).
وينصهر الحديد عند درجة حرارة (1535)ْ مئوية، ويغلي عند درجة حرارة (2750)ْ مئوية.


المصدر:
http://www.moeforum.net/vb1/showthread.php?t=229677&page=3


وقبل ان نستمر فى قصتنا

نستعرض خواص اليورانيوم

ولماذا اليورانيوم يستخدم فى القنابل النووية؟

[محمد ابوزيد]

القنبلة النووية


مقدمة:

http://www.smsec.com/ar/encyc/nuclear/images/5fission.gif

- ولإنتاج القنبلة يستخدم كمية من اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239 ذات حجم أكبر قليلاً من الحجم الحرج Critical size وهذه الكمية مازالت من الأسرار العسكرية وهى تبلغ عدة كيلوجرامات. وتقسم هذه الكمية إلى قطعتين أو أكثر كل منها ذات حجم أقل من الحجم الحرج وتحفظ بعيدة عن بعضها بمسافة كافية لمنع حدوث التفاعل المتسلسل Chain reaction . ولإحداث الانفجار تدفع القطع بسرعة بواسطة مادة مفجرة لتتجمع معاً . وفى لحظة اتحادهما يكون الحجم أكبر من الحجم الحرج Critical size ويتم التفاعل وينتشر فى كتلة اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239 فى زمن لا يزيد عن جزء من المليون من الثانية فيحدث انفجار هائل.

القنبلة الملقبة بالطفل السمين
http://www.gwu.edu/~nsarchiv/NSAEBB/NSAEBB162/fat-man-model_thumb.jpg

القنبلة الملقبة بالطفل الصغير
http://www.gwu.edu/~nsarchiv/NSAEBB/NSAEBB162/little-boy-model_thumb.jpg


المصدر:


http://www.smsec.com/ar/encyc/nuclear/nucbomb.htm

[محمد ابوزيد]

الكتلة الحرجة:


اليورانيوم 235 (235) ، كتلة حرجة حوالي 5 كغ
البلوتونيوم ، بعض مزيج من البلوتونيوم 239 والبلوتونيوم 240 ، الكتلة الحرجة ما يقرب من 16 كجم.

http://www.cfo.doe.gov/me70/manhattan/images/FissionChainReaction.gif
المصدر:

http://academic.brooklyn.cuny.edu/physics/sobel/Nucphys/bomb.html

[محمد ابوزيد]

خواص النواة:

خواص النواة :

1- رقم الكتلة (A) MASS NUMBER
وهو عدد النيوكلونات في النواة ، أي عدد النيوترونات + عدد البروتونات ، ومن الجدير بالذكر أن عدد الكتلة يبقى ثابتاً في أي عملية نووية من النوع العادي (أي بدون تكون أضداد الجسيمات) ويسمىذلك بـ(قانون حفظ رقم الكتلة Conservation of mass number) ، ويكون رقم الكتلة مقدراً بوحدة الكتلة الذرية العالمية ..

2- رقم شحنة النواة (Z) nucleus charge number
يتحدد رقم شحنة النواة بعدد البروتونات في النواة ، كما أن رقم الشحنة يحدد عدد الإلكترونات ، الذي يحدد ترتيب العنصر في جدول العناصر ، كما أن رقم الشحنة يحدد الخصائص الكيميائية للعنصر ، وإذا علمنا رقم الكتلة لنواة عنصر معين ورقم الشحنة فإننا نستطيع أن نستنتج عدد النيوترونات (N) عن طريق المعادلة التالية :
N=A-Z
ويطلق على العناصر التي أنويتها متساوية في عدد الشحنة(Z) بالنظائر أو الأيزوتوبات ، كما يطلق على العناصر التي أنويتها متساوية في عدد الكتلة(A) بالمتكاتلات أو الأيزوبارات ، كما يطلق على العناصر التي أنويتها متساوية في عدد النيوترونات(N) بالأيزوتونات ..
مسائل :
إذا علمت أن نواة النيتروجين تحتوي على 7 بروتونات و7 نيوترونات ، فأوجد عدد الشحنة وعدد الكتلة.
الجواب:
عدد الكتلة = عد البرتونات + عدد النيوترونات = 14
عدد الشحنة = عدد البروتونات = 7

3- الطاقة النسبية للنواة
قد علمنا من النظرية النسبية أن أي جسم له كتلة ثابتة فطاقته تساوي كتلته مضروبة في تربيع سرعة الضوء ، فالطاقة النسبية للنواة هي كتلتها بالكيلوجرامات في تربيع سرعة الضوء .
مسائل :
أوجد الطاقة النسبية لنواة ، إذا علمت أن كتلتها تساوي 1جرام .
الجواب :
من معادلة النظرية النسبية : {الطاقة=الكتلة × مربع سرعة الضوء}
= 9×10^20

4- نصف قطر النواة ® Nuclear radius
أثبت العالم رذرفورد أن النواة ليست نقطية ، وكان أول من أعطى نتائج مبدئية عن نصف قطر نواة الذهب ، وذلك بدراسة تشتت جسيمات ألفا عند اصطدامها برقائق الذهب ، وقد أثبتت التجارب الحديثة أن نصف قطر النواة يعطى من خلال العلاقة التالية :
R = r0 X A^1/3
حيث أن :
A= عدد الكتلة
r0= هو عدد ثابت ويساوي تقريباً (1.37×10^-15 متر)

5-اللف المغزلي SPIN
كما عرفنا أن النواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات بداخلها ، ويوجد فراغات صغيرة فيما بين هذه الجسيمات ، لذلك فإن هذه الجسيمات تكون في حركة دائمة داخل النواة ، وحيث أن البروتونات والنيترونات تمتلك عزماً ميكانيكياً يقدر بـ2/1h ، ويكون هذا العزم الميكانيكي على شكل لف مغزلي ، وهو دوران الجسيمات بطريقة مغزلية حول نفسها ويجمع هذا اللف المغزلي ليكون اللف المغزلي للنواة ، ولكن نريد أن ننبه أن اللف المغزلي للنواة يتم جمعه بطريقة خاصة حيث أنه قد تكون النواة يوجد به أكثر من 100 بروتون ونيوترون ، ويكون لفها المغزلي لا يتجاوز 1h !! فكيف يحدث هذا ؟!! ، عندما يكون بالنواة بروتونان ، فإنهما يتزاوجان ويلغي كل منهما عزم الآخر ، فإذا كان بالنواة 50 نيوترون و60 بروتون ، فإن عزم النواة يكون صفر ، فالأعداد الزوجية من البروتونات أو النيوترونات يلغي بعضهم بعضاً، أما إذا كانت الأعداد فردية فهي تجمع مع عزمها الدائري ، وهو عزم ميكانيكي تدور فيه جسيمات في مدارات في الذرة ، ويكون الناتج هو عزم النواة ..

6- العزم المغناطيسي
إذا كان هناك جسم يحمل شحنة معينة فمن الطبيعي أنه إذا فإنه بدورانه حول نفسه (العزم المغزلي) ، أو بدورانه في مدار في داخل الذرة ( العزم الدوراني) يكوّن مجال مغناطيسي ، يسمى بالعزم المغناطيسي ، وهذا العزم المغناطيسي يقاس بوحدة تسمى بمغناطيس بوهر (Mb)أو بوحدة عامة أخرى تسمى بالمغناطيس النووي(Mn) ، فالعزم المغناطيسي النابع من العزم الدوراني للإلكترون في أقل مستوى دوران في الذرة يساوي 1Mb ، والعزم المغناطيسي النابع من عزمه المغزلي يساوي 2mb ، وكذلك البروتونات والنيترونات لها عزم مغناطيسي ، ويجمع العزم المغناطيسي كما يجمع العزم الميكانيكي ، فالبروتونان يستبعد عزمهما بالتزاوج ، والنيوترونان كذلك ..

7- الزخم الزاوي
لنفترض أن هناك جسم يسير بسرعة v في مدار معين ، وهو في نفس الوقت يدور حول نفسه ، كدوران كوكب الأرض حول محوره ودورانه في مدار حول الشمس ، فإنه بدورانه في مدار حول الشمس ، ينتج زخم خطي أي كمية حركة خطية تحسب بالمعادلة التالية:
p = v x m
حيث أن :
p= الزخم الخطي
v= السرعة الخطية
m= الكتلة الثابتة
كما أنه بدورانه حول نفسه ينتج زخم مغزلي يحسب بالمعادلة السابقة



المصدر:

http://www.alhandasa.net/forum/archive/index.php/t-166979.html