|| الانـشطـار النــووي || :: حصـــريـ ::

[MR-LOST]

السلامـ عليكم و رحمة الله و بركـاته

الانشطـار النووي

عند تحطم نواة الذرة تندفع شقفها المتطايرة بسرعة عظيمة . و الطاقة الحركية لهذه الشقف تتحول الى طاقة حرارية مكافئة يمكن استغلالهـا للخير في محطـات توليد القدرة أو للشـر و الدمـار في القنبلة الذريـة .

و لكـي تتـاح هذه الطـاقة للاستغـلال ينبغي إطـلاق تفاعل متسلسل في مادة ذات فاعلية إشعاعية . ويحدث التفـاعل المتسلسل حينمـا تصطدم الشقف المتشظية من نواة ذرة بنواة ذرة (أو بنوى ذرات ) أخـرى فتسـبب انفلاقهـا . وهذه الفلقـات ترتبط بدورها بنوى أخـرى فتسـبب انشطـارها وهكـذا دواليـك . ويحصـل الانشطـار في النـوى المشـعة الكبـيرة كنـوى اليورانيـوم نتيجـة لقصفـها بالجسيمـات الذرية . و النيوترونـات بشـكل خـاص هـي الجسيـمات الذرية الأنسـب لهـذا الغرض، فهـي بكـونهـا عديـمة الشحـنة لا تواجـه بتـنافر من النـوى . وعنـد اصطدام نيوترون بنواة بعض نظـائر اليورانيـوم تنشطـر نواة اليورانيـوم الى شقفـتين كبيرتين متسـاويتين تقريبـا ًً بالاضافة الى نيوترونين أو ثلاثة . و بدورهـا تصطدم هذه النيوترونـات بنواتي يورانيـوم أو ثلاث و تسبب انشطارها ، وهكـذا يبدأ التفـاعل المتسلسل .

و تنطلق طاقة هذا التفـاعل النووي كلهـا في جـزء من الثانيـة محدثـة انفجـارا ً هائـلا ًً مدمرا ً. و لتحقيق هذا التفـجير ينبغـي أن يتـألف الوقـود الذري من نظيـر اليورانيـوم 235 النقـي أو من نظـير البلوتونيوم 234 النقـي . فكـلا هذيـن النظـيرين انشـطـاري ، أي تنشـطر نواتـه بسهـولة لـدى اصطـدام نيـوترون بـهـا .

[NADER]

الانشطـار النووي

كان العالم فيرمي ( Enrico Fermi) في العام 1934 يقوم ببعض التجارب للحصول على نظائر العناصر عن طريق قذف النوى بالنيوترونات . وعندما وصل إلى عنصر اليورانيوم ( العنصر الأخير في الجدول الدوري في ذلك الوقت ) . توقع أن قذف العنصر بالنيوترونات سيؤدي إلى وجود نواة غير متسقرة تقوم بإطلاق جسيمات بيتا وبالتالي ازدياد العدد الذري من 92 إلى 93 وانتاج عنصر جديد في الجدول الدوري , ولكنه لم يحصل على ما توقعه ولم يستطع التعّرف على نواتج التفاعل.



واستمرت الأبحاث والدراسات من العام 1935 إلى العام 1938 حيث قام عالم كيميائي ألماني يسمى إدا نوداك
( Ida Noddack) بالتعرف على نواتج التفاعل وأوضح أن نواة اليورانيوم انشطرت إلى نواتين متوسطتي الكتلة . وقد أكدت الدراسات صحة ما افترضه هذا العالم . وبذلك يكون الإنشطار النووي :

" انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتي الكتلة , وانتاج كميات هائلة من الطاقة نتيجة تفاعل نووي "

ولإحداث الإنشطار تقذف النواة الثقيلة مثل يوارانيوم ـ 235 بجسيمات خفيفة نسبياً مثل النيوترونات التي تعد أفضل القذائف لأنها لا تحمل شحنة .

[NADER]

التفاعل المتسلسل ( المشاكل و الحل ) :



هناك مشكلتان أساسيتان قابلت العلماء لإتمام التفاعل المتسلسل في اليورانيوم الطبيعي يمكن تلخيصهما فيما يلي:

1– كمية اليورانيوم 235فى اليورانيوم الطبيعى ضئيلة بالنسبة لنظيره يورانيوم 238وذلك بنسبة 1 إلى 140

2– النيوترونات الناتجة من عملية انشطار 235Uتكون سريعة وتصل طاقتها إلى مليون إلكترون فولت ولذا يقوم 238U بأسر معظمها فلا يتم التفاعل المتسلسل

وللتغلب علي هذه المشاكل فكر العلماء فيما يأتي:



أ. زيادة نسبة 235Uإلى 238Uفي عملية تعرف باسم الإثراء Enrichment .

وهي عملية تكنولوجية معقدة نظرا لأن نظيرا اليورانيوم لهما نفس الخواص الكيماوية. لذلك تعتمد طرق فصل 235U عن 238Uعلي الاختلافات الطفيفة في خواصهما الطبيعية مثل الوزن الذري.

كما تحتاج لتكنولوجيا رفيعة المستوى يتم فيها إحداث تأين لذرات اليورانيوم Ionization ثم يتم تعجيلها Acceleration وإختيار أيونات ذات سرعات محددة Velocity selection. وعند التأثير عليها بمجال مغناطيسى تتحرك هذه الأيونات فى مسارات دائرية متعددة تختلف فيها أنصاف الأقطارr حسب كتلتها. وبذلك يمكن فصل نظيرى اليورانيوم أى 235Uعن 238U. وتتكرر هذه العملية حتى يتم زيادة نسبة النظير الأول بالنسبة للثانى .

ب - إبطاء سرعة النيوترونات Moderation وذلك عن طريق تصادمها مع مادة لها وزن ذري صغير مثل الكربون أو الماء . و بذلك تفقد النيوترونات جزءا كبيرا من الطاقة حيث تصل طاقاتها إلى الطاقة الحرارية ( أقل من 0.1 إلكترون فولت) التى تكون فيها فى اتزان حرارى مع الوسط . عندئذ تكون النيوترونات قادرة على إحداث انشطار لنواة 235U .

- وقد وجد أن النيوترون يحتاج إلى 123 اصطداما مع نوي الكربون ليصل إلى السرعة الحرارية. وكلما قل الوزن الذري للمهدئModerator انخفض عدد تصادمات النيوترون ليصل إلى السرعة الحرارية.

جـ- الإبقاء علي النيوترونات الناتجة من الانشطار حتى لا تتسرب خارج كتلة اليورانيوم ويستمر التفاعل المتسلسل. ويعرف حجم اليورانيوم اللازم لذلك بالحجم الحرج Critical Size .




منقول من منتدي اخر