انشطار اندماج نووي
| English | العربية |
|---|---|
| fission/ˈfɪʃn/ | انشطاراً |
| chain reaction/tʃeɪn rɪˈækʃn/ | تفاعل متسلسل |
| fusion/ˈfjuːʒn/ | اندماجاً |
الطاقة في النواة
- تحتوي النواة على كمية هائلة من الطاقة.
- نطلقها بطريقتين متضادتين: تجزئة النوى الثقيلة، أو دمج النوى الخفيفة.
- هذه هي الطاقة التي تعمل محطات الطاقة النووية على الأرض وكل نجم في السماء.
الانشطار النووي
- في الانشطار، تمتص نواة ثقيلة نيوتروناً وتنقسم إلى نواتين أصغر، محررة 2 أو 3 نيوترونات وكثيراً من الطاقة. *
- يمكن لهذه النيوترونات تجزيء المزيد من النوى — تفاعل متسلسل — وهو ما تتحكم به محطة طاقة نووية.
تفاعل الانشطار المتسلسل
نيوترون يشق نواة اليورانيوم، مما يطلق الطاقة AND المزيد من النيوترونات — تلك تشق نوياً أخرى، وهكذا.
الانشطار النووي يحدث عندما:
الانشطار = شق نواة ثقيلة (بعد امتصاصها نيوتروناً) إلى نواتين أصغر، بالإضافة إلى 2–3 نيوترونات وطاقة.
الاندماج النووي
- في الاندماج، تندمج نواتان خفيفتان لتكوين واحدة أثقل، محررة أيضاً طاقة.
- الشمس تصنع طاقتها بهذه الطريقة، بدمج الهيدروجين إلى الهيليوم. التفاعل أدناه — شكلان ثقيلان من الهيدروجين (الدوتيريوم والتريتيوم) — هو المستخدم في مفاعلات الاندماج على الأرض:
- يتطلب الاندماج درجات حرارة وضغوط هائلة، ولهذا السبب يصعب تنفيذه على الأرض.
*في الاندماج تندمج نواتان خفيفتان في واحدة أثقل، محررة نيوترون وطاقة — تفاعل الدوتيريوم-التريتيوم المستخدم في مفاعلات الاندماج
الاندماج النووي يحدث عندما:
الاندماج = اتحاد نواتين خفيفتين لتكوين واحدة أثقل، مطلقين طاقة. وهو powering الشمس.
أي عملية هي التي تدير الشمس؟
تندمج نوى الهيدروجين في الشمس لتكوين الهيليوم، مطلقة كميات هائلة من الطاقة.
الكتلة إلى طاقة، والموازنة
- في كلا الانشطار والاندماج، تُفقد كمية ضئيلة من الكتلة وتتحول إلى طاقة.
- في أي معادلة نووية، الأرقام العلوية (أعداد النوكليونات) متوازنة، وكذلك الأرقام السفلية (أعداد البروتونات).
- هذا يسمح لك بإيجاد رقم مفقود — على سبيل المثال، كم عدد النيوترونات المنطلقة.
*انشطار نووي لنواة U-235
في $^{235}_{\ 92}\text{U} + {}^{1}_{0}\text{n} \rightarrow {}^{141}_{\ 56}\text{Ba} + {}^{92}_{36}\text{Kr} + x\,{}^{1}_{0}\text{n}$، كم عدد النيوترونات $x$ المنطلقة؟
يجب أن تتوازن الأعداد النووية: $235 + 1 = 141 + 92 + x$، لذا $236 = 233 + x$ و$x = 3$.
في الانشطار والاندماج، يتحول جزء صغير من الكتلة إلى طاقة.
كلا العمليتين تفقدان مقداراً ضئيلاً من الكتلة، والذي يُطلق على شكل كمية كبيرة من الطاقة.
لقد فهمت الأمر
- الانشطار: نواة ثقيلة تنقسم → نواتان أصغر + نيوترونات + طاقة (تفاعل متسلسل)
- الاندماج: نواتان خفيفتان تندمجان → نواة أثقل + طاقة (تُشعّ الشمس)
- كلاهما يحول القليل من الكتلة إلى طاقة
- المعادلات النووية متوازنة بالأرقام العلوية (النوكليونية) والسفلية (البروتونية)