ما تريده عن الطاقة النووية

تركيب النواة
ان الذرة تتكون من جزأين اساسيين :
النواة التي تقع في مركزها وتتركز فيها كتلة الذرة والالكترونات التي تدور حولها والتي يمكن اهمال كتلتة الالكترون مقارنة بكتلة مكونات النواة
وتتألف نوى ذرات جميع العناصر من دقائق أهمها البروتونات والنترونات والتي يتغير عددها بتغير العنصر ويطلق على كل من البروتون والنترون اسم مشترك هو النوكليون
كتلة البروتون 1,0073 من واحدة الكتلة الذرية (و.ك.ذ) او FONT=&quot [/font]هو موجب الشحنة
_واحدة الكتل الذرية تساوي 12/1 من كتلة ذرة الكربون وهي تساوي 1,66*10^-27 كغ_
اما النترون فهو معتدل كهربائياً وتبلغ كتلة النترون 1,0087 من (و.ك.ذ) ان كتلة الاكترون بالمقارنة معها يمكن اهماله فكتلته 9*10^-31 كغ
عدد البروتونات هو العدد الذري ومجموع البروتونات والنترونات يسمى عدد الكتلة
[SIZE=5]بما ان شحنة الالكترون سالبة وشحنة البروتون موجبة ولكن متساويتين في المقدار، ولهذا السبب تنشىء بين البروتون في النواة تجاذب مع الالكترون حول النواة وتسمى هذه بقوة تجاذب كولوم الكهربائية. وفي اغلب الأحيان تكون عدد البروتونات مساوياً لعدد الإلكترونات، وهذا يجعل الذرة متعادلة كهربياً[COLOR=#000020][FONT=&quot].

[/font][/color][/size]
طاقة الارتباط:هي الطاقة المنتشرة أثناء تشكل النواة نتيجة نقص كتلة النواة عن مجموع كتل النوكليونات المكونة لها وهي حرة
مثلاًً ًعند اتحاد بروتونين ونترونين (لتشكيل الهليوم) نلاحظ ان
كتلة المكونات=عدد البروتونات كتلة البروتون +عدد النترونات * كتلة النترون
=2 1,0073 +2 1,0087=4,032 و.ك.ذ

بينما كتلة نواة الهليوم 4.0015 و.ك.ذ فنلاحظ انه يوجد نقص في الكتلة هذا النقص في الكتلة يتحول الى طاقة تربط مكونات النواة بعضها ببعض وتحسب هذه الطاقة من علاقة اينشتاين E = mc2

Eالطاقة , m فرق الكتلة , c سرعة الضوء
هذه الطاقة هائلة جدا تقدر بحوالي 200 مليون الكترون فولت من طاقة تتحرر من كل ذرة يورانيوم-235 وتخيل كم عدد الذرات التي تكون في قطعة من اليورانيوم بحكم كرة تنس ولتصور كم الطاقة الهائل المتحرر من انشطارات في ذرات اليورانيوم في هذا الحجم الصغير فغنه يعادل انفجار 20 مليون لتر من الوقود.!!!
بينت الدراسات ان أكثر النوى استقراراً ً هي النوى التي اعداد كتلتها (50_70)حيث تملك طاقة ارتباط كبيرةوفي جين تكون النوى التي اعدادها الذرية اكبر من100 اقلها استقراراً
[SIZE=5]تكون الذرة مستقرة أو أكثر استقراراً بوجه عام في الحالات التالية[FONT=&quot] :

  • [/font]إذا كانت الذرة صغيرة[FONT=&quot].

  • [/font]إذا كان عدد البروتونات والنيترونات مزدوجاًً[FONT=&quot].

  • [/font]إذا اقترب عدد النيترونات من عدد البروتونات[FONT=&quot] .

  • [/font]إذا كان عدد البروتونات مساوياً لعدد النيترونات[FONT=&quot] .

[/font]تطلق الذرة غير المستقرة أشعة وتتحول إلى عناصر أخرى مع مرور الزمن[FONT=&quot].

[/font]نظراً لأن اليورانيوم هو أثقل ذرة بين العناصر الطبيعية في جدول مندلييف، فإنه يكون أقل استقرارا[FONT=&quot].

[/font][/size]
القوى داخل النواة
بما ان النوكليونات داخل النواة مرتبطة ارتباطاً وثيقاً ًفلا بد من وجود قوى جذب هائلة تربط بينها وتمكنها من التغلب على قوى التنافرالكهربائية الساكنة بين البروتونات الموجبة اسم القوى النووية وهي تتميز بالخصائص التالية:
1_لا علاقة لهذه القوى بنوع النوكليون
2_تكون قوى تجاذبية عندما يتراوح البعد بين النوكليونات(0,5_1,5) 10^-13 سم
3_تتحول الى تنافرية ًعندما يصبح البعد أقل من 0.5 10^-13 سم لتمنع تلامي النوكليونات
وهذا ما يفسر استقرار نواة العنصر علي الرغم من وجود
قوي تنافر كهربائية بين بروتوناتهابسبب وجود قوى الترابط النووي بين النيوكليونات والتي
هي اكبر بكثير من قوي التنافر الكهربائية

عمر نصف المادة المشعة (half life )
بينت دراسة سلاسل النشاط الاشعاعي أن سرعة تحول عنصر مشع الى عنصر اخر تختلف باختلاف العنصر وان الزمن اللازم للتحول لايتعلق بالكتلة الابتدائية لمادة المشعة
وقد عرف نصف عمر المدة المشعة بانه:
الزمن الازم لتحول (تفكك)نصف عدد نوى العنصر المشع في عينة منه الى عنصر اخر بدءاً من أية لحظة زمنية ويرمز لها بالرمز ( t 1/2 )
ويلاحظ ان عمر النصف يتوقف على نوع العنصر المشع فقط فهو لايتعلق بالحالة الفيزيائية للعنصر(صلبة, سائلة, غازية) ولايتعلق بالروابط الكيميائية لعنصر كما انه لا يتاثر بتغير الضغط أو درجة الحرارة ولكل نظير غير مستقر عمر نصف محدد خاص به

فعمر النصف للكربون C (14) هو 5570
وعمر النصف للتوريوم Th هو 24 يوماً
عمر النصف للبزموث (214) (20) دقيقة
وعمر النصف للبروتكتنيوم Pa هو 1,14 دقيقة


لتوضيح هذا المفهوم ذكرنا ان نصف العمر من اجل البزموت ( t 1/2 = 20 mi) ، وهذا يعني أنه لو بدأنا بـ (10) غرام من البزموث ، سيبقى (5) غرام منه بعد مرور (20) دقيقة ، وبعد (20) دقيقة أخرى تتحويل الـ (5) غرام من البزموث إلى (2.5) غرام وبعد 20 دقيقة اخرى يبقى لدينا نصف هذه الكمية أي 1,25 غرام … وهكذا





النظائر
قبل حوالي 100 عام او أكثر كان الاعتقاد السائد أن كل الذرات مستقرة مثل ذرة الالومنيوم التي تحدثنا عنها. ولكن في الحقيقة الكثير من الذرات غير مستقرة فعلى سبيل المثال لو اخذنا ذرة نحاس نجد ان هناك نوعين من ذرات النحاس الأول يسمى نحاس 63 والثاني نحاس 65 والنوع الأول موجود في الطبيعة بنسبة تصل إلى 70% بينما النوع الثاني يتواجد بنسة 30%، هذين النوعين من ذرات النحاس يسمى بالنظائر isotopes
نظائر عنصر ما هي ذرات من العنصر ذاته تحوي العدد الذري نفسه(نفس عدد البروتونات) وتختلف بعدد الكتلة (تختلف بعدد النترونات)
لذلك يكون لها نفس الخصائص الكيميائية وتختلف في الخصائص الفيزيائية
النظائر المشعة الصنعية
يتم انتاج النظائر المشعة في المفاعلات النووية وبطرق أخرى ومنها تصويب قذائف مناسبة على نوى بعض العناصر غير المشعةوافضل القذائف هي:
النترونات بسبب اعتدالها الكهربائي تليها البروتونات و الديترونات
وتستخدم النظائر المشعة في مجالات عديدة منها:
1_الاغراض الطبية:

اذ يستخدم نظير الراديوم المشع في علاج السرطان ويستخدم بشكل خاص نظير الفوسفور P

المشع في علاج سرطان الدم وايضا نظير الكوبالت يستخدم في علاج بعض انواع السرطان
ويستخدم اليود المشع في علاج الخمول الناشئ في عمل الغدد الدرقية
وقد امكن استخدام نظير الصوديوم المشع كمفتت للاثر فيعطى المريض كمية من ملح الطعام الحاوي على الصوديوم المشع الذي يصل الى دم المكريض ويتم التحري عنه باستخدام كاشف الاشعاع
2_الأغراض الزراعية: فقد تمت زيادة بعض المحاصيل الزراعية باستخدام الاسمدة الاشعاعية وأمكن باستخدام اشعاع الكوبالت انتاج أزهار بالوان مختلفة على النبات نفسه
وتم تحديد كيفية امتصاص الأسمدة,وعملية تسريع انتاج الثمار وتحسين نوعيتها, وتعقيم الحشرات الضارة لمنع تكاثرها والقضاء عليها
14
3_في التاريخ: يستفاد من نظير الكربون C في التأريخ الزمني للكائنات الحية كتقدير عمر الوفاة 6
والمقابر الأثرية هذا النظير الذي يتكون في الغلاف الجوي بفعل النترونات المرافقة للاشعة الكونية ويدخل جسم الانسان عن طريق التغذية وتبقى كميته ثابتة ما دام الانسان حياً, وعند
الوفاة يتوقف دخول الكربون المشع الى جسمه وبمرور الزمن ينقص تركيزه وبعد مرور 5570 سنة(عمر النصف لكربون المشع) يصبح النشاط الاشعاعي في الجسم الميت نصف قمته في الجسم الحي , فمن قياس معدل النشاط الاشعاعي لجزء معين من جسم الكائن الميت وبالاستفادة من منحني التفكك الاشعاعي لكربون المشع يمكن تقدير الزمن الذي انقضى قبل الوفاة
وبهذه الطريقة أمكن تقدير أعمار المومياء والكستحاثات بخطا لا يتجاوز 5%
ويمكن بهذه الطريقة ايضاً تحديد عمر الصخور
[SIZE=5] وهذا ما يدعى بالتأريخ الاشعاعي[COLOR=#3333FF][FONT=&quot]) الاستفادة من ظاهرة النشاط الاشعاعي لمعرفة الفترة
الزمنية التي انقضت على بعض الاحداث(

[/font][/color][/size] [SIZE=5]فوائد المواد المشعة :
تستخدم المواد المشعة والأشعة في كثير من المجالات التي تفيد البشرية .إذ كم أنقذت المواد المشعة الكثير من أرواح البشر وكذلك كم أزهقت الكثير من أرواح البشر. من استخداماتها على سبيل المثال وليس الحصر المجالات التالية[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] :

  • [/font][/color]مراكز البحوث العلمية[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]مستشفيات الطب النووي[COLOR=#3333FF][FONT=&quot].

  • [/font][/color]مجالات صناعية متعددة[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]المجالات الزراعية المختلفة[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]تصنيع البطاريات الذرية[COLOR=#3333FF][FONT=&quot].

  • [/font][/color]زيادة طاقة الوقود في الصواريخ[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]تقدير الأعمار الجيولوجية والحقب الزمنية، وأعمار الصخور وتقدير عمر الإنسان القديم[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]توليد الطاقة الكهربائية[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

  • [/font][/color]الاستخدامات الكثيرة في وسائط النقل، مثل البواخر، المحطات الفضائية، وربما تستخدم مستقبلاً كوقود في الطائرات[COLOR=#3333FF][FONT=&quot].

  • [/font][/color]تعتبر المواد المشعة الساعة الزمنية الأزلية وأول ساعة كونية .
    [/size]


    النشاط الاشعاعي(التلقائي)
    [SIZE=5]التحلل النووي يعني أن تطلق النواة جسيماً نووياً مثل ألفا (نواة الهيليوم) أو بيتا الموجبة أو السالبة (إلكترون أو بوزيترون) أو أشعة جاما (أشعة كهرمغناطيسية أي فوتونات ذات طاقة عالية).
    ويطلق على كل ماتطلقه النواة اسم إشعاعات ولو أن بعضها ليست كذلك فعلياً بل هي جسيمات، كما تقدم[COLOR=#3333FF][FONT=&quot].

[/font][/color][/size]
[SIZE=5] في عام 1896 اكتشف العالم بيكرل ان املاح اليورانيوم تطلق اشعة شديدة النفوذ بشكل تلقائي و بدون مؤثر خارجي وبعد عامين في عام 1898 اكتشف الزوجين كوري(ماري كوري Marie Curie وزوجها بيير كوري Pierre Curie) عنصرين مشعين جديدين في خام البتشبلند أسموهما البلوتونيوم والراديوم ، ووجودهما في الخام هو سبب زيادة النشاط الإشعاعي للخام .[B] ،حيث تبين لهما أن جميع خامات اليورانيوم تظهر نشاطاً إشعاعياً متوسطاً باستثناء أحد الخامات والمعروف بإسم خام البتشبلند المستخرج من بوهيميا ، وقد أظهر هذا الخام نشاطاً إشعاعياً يفوق الخامات الأخرى بأربع مرات[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

[/font][/color][/b] [/size]لماذا تصدر الانوية اشعاعات نووية؟
في الكثير من الحالات تطلق الانوية جسيمات الفا وجسيمات بيتا وكذلك اشعة جاما لتتحول من الحالة المشعة (الحالة الغير مستقرة) إلى الحالة العادية (الحالة المستقرة) فهذه الاشعة اذا هي ناتجة عن الطاقة الاضافية التي تمتلكها النواة ولذلك فهي تتخلص منها بهذه الاشعاعات مثلما تتخلص الذرة من الطاقة الضافية عن طريق اطلاق الفوتونات (الاشعة الكهرومغناطيسية) مثل اشعة اكس. لذلك اشعة جاما
عزل الزوجين مليغرامات قليلة من كلوريد الراديوم RaCl2 ، وقد تطلبت عملية عزل تلك الكمية الضئيلة أكثر من 10.000 عملية بلورة وإعادة بلورة .
وللراديوم نشاط إشعاعي يزيد عن النشاط الإشعاعي لليورانيوم بنحو 1.000.000 مرة ، ولم يتسنى لمدام كوري عزل عنصر الراديوم بشكل نقي إلا عام 1910 . استحق الزوجين كوري جائزة نوبل في الفيزياء بالمشاركة مع بيكريل عام 1903 لدورهما في النشاط الإشعاعي

[SIZE=5]

يتبع…
[/size]

درس العالم الإنجليزي السير ارنست رذرفورد Ernest Rutherford الأشعة التي تنتج من العناصر المشعة كالراديوم والثوريوم ، فتبين له أنها مكونة من نوعين من الدقائق ونوع واحد من الأشعة ، وهي تعرف حاليا ً بأول ثلاثة حروف من الأبجدية الإغريقية وهي الفا (α) ، وبيتا (β) ، وغاما (γ) .
1)_جسيمات الفا a - Particles ويتألف كل منها من بروتونين ونترونين (وهي تطاب نوى ذرات الهليوم) ، وسرعتها 10.000 إلى 20.000 ميل في الثانية وتؤدي الى تأين ذرات المادة التي تجتازها كما يمكن امتصاصها بسهولة بورق مقوى واذا أثر عليها حقل كهربائي تنحرف انحراف ضئيل عن مسارها
اذا اطلقت نواة عنصر ما اشعة الفا ينقص عددها الذري بمقدار الذري 2 والكتلي
بمقدار 4
مثال: تحول نظير اليورانيوم تلقائياً إلى نظير الثوريوم وانطلاق دقيقة ألفا :

[B][COLOR=#005088][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR][/B]

2)-جسيمات بيتا β - Particles: وهي الكترونات عالية السرعة وتسير بسرعة 60.000 إلى 160.000 ميل في الثاني و ذات نفوذية أكبر ولكن أقل قدرة على تأين ذرات المواد التي تجتازها, واذا أثر عليها حقل كهربائي تنحرف انحراف كبيرعن مسارها
مثال: تحول نظير الثوريوم تلقائياً إلى نظير البروتاكتينيوم وانطلاق دقيقة بيتا :

[COLOR=black][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR]
3)_ويترافق هذا الاشعاع مع انطلاق أشعة غاما g - Rays ولها مسمى اخر الأشعة الكونية وهي أشعة كهرومغناطيسية، تم اكتشافها سنة 1900 على يد العالم الفرنسي فيلارد. وهي نتاج للتفاعلات النووية التي غالبا ما تحدث في الفضاء، كما تنتج أيضا من العناصر المشعة مثل الليورانيوم وباقي النظائر المشعة. ولذلك تحرم المعاهدات الدولية إجراء هذه التفجيرات. و هي تنتشر في الفراغ والهواء، بسرعة تساوي سرعة الضوء، ولها طاقة أعلى، وقدرة أكبر على النفاذ من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وموجاتها قصيرة جداً، وتتراوح أطوالها بين 0.05انغستروم إلى 0.005 انغستروم. وأشعة جاما ذات تأثير ضار جداً على الخلايا الحية، ولولا أن من الله علينا بوجود الغلاف الهوائي حول الأرض الذي يمتص ويشتت هذه الأشعة ذات التردد الموجي العالي والطاقة الكبيرة، لأنعدمت الحياة على سطح الأرض. لأن أشعة جاما لها قدرة فائقة على النفاذ واختراق الأجسام. وترجع قدرتها على تدمير الخلايا الحية أنها أشعة مؤينة، أي أنها تسبب التأين في المادة، وتأين المادة الحية يعني إضرار قد يؤدء إلى موت الخلية.
وتعتبر أشعة غاما من اخطر الاشعاعات في لمجال الكهرومغناطيسي ,اذ انها تملك الطاقة الاعلى بسبب ارتفاع ترددها
استخدامها:
في المجال الصحي:تستخدم بكميات قليلة جدا ً لقتل الخلايا السرطانية بحيث تكون جرعات الاشعة التي تعطى للمريض محسوبة بدقة كبيرة جدا ً بحيث تدمر الخلايا السرطانية , واما الخلايا السليمة فتستعيد صحتها بعد فترة نقاهة وتستطيع متابعة سير العمليات الحيوية,بالاضافة الى قتل الجراثيم في في المواد الغذائية المغلبة وتعقيم الحبوب
في المجال الصناعي: تستخدم لتصوير أنابيب البترول لمعفة جودة الانابيب وسلامة اللحام , بالاضافة الى استخدامها في المفاعل النووي والقنابل النووية
ان الفيزيائيين العاملين في مجالات استخدام اشعة غاما يقمومون بوقاية أنفسهم من التعرض لتلك الأشعة بواسطة حائل من الرصاص بسماكة 1 سم
ان اشعة الشمس تنتج اشعة غاما الا أن كميتها قليلة جداً وان خطورة التعرض لأشعة الشمس يكمن في الاشعة فوق البنفسجية ذات الترددات العالية والتي قد تؤدي للاصابة بسرطان الجلد
ان اشعة غاما لا تتأثر بلحقل الكهربائي , وبالمقارنة مع الفا وبيتا
جسيمات الفا تعجز عن اختراق صفيحة من الورق المقوى , اما أشعة بيتا يمكن توقيفها باستخدام لوح من الالمنيوم اما غاما فلديها قدة عالية على اختراق الاجسام والمواد

(ان النشاطية الاشعاعية لعنصر ما تتوقف على الكتلة- النوع )
ان العناصر المشعة تلقائيا ُ غير مستقرة لذلك نوى هذه العناصر تجري بعض التعديلات في مكوناتها بشكل تلقائي ويتمثل ذلك باطلاق جسيمات الفا او بيتا او اشعة غاما لتعطي نواة عنصر أخر والتي بدورها تعطي نواة عنصر أخر والتي تعطي بالنهاية نواة مستقرة
يطلق سلسلة النشاط الاشعاعي على مجموعة العناصر المشعة التي يتفكك احدها لتعطيعنصر اخر والتي تنتهي بعنصر مستقر(وجميعها تعطي بالنهاية احد نظائر الرصاص المستقرة)

الزمن المعطى بين الخطوات يمثل فترة نصف العمر :
s ثانية
mi دقيقة
d يوم
m شهر
Y سنة


ان ظاهرة النشاط الاشاعي الطبيعي تحدث فقط في انوية الذرات الثقيلة التي يزيد عددها الذري عن 82
وذلك بسبب ضعف قوى الربط النووية بسبب كبرحجم النواة مع عددها الذري

أما سبب إطلاق النواة لإشعاعات نووية فيعتمد على عوامل كثيرة[COLOR=#3333FF].

[/COLOR]ففي حالة إطلاق جسيمات ألفا تكون النواة كبيرة نسبياً وغير مستقرة كنواة الراديوم 226 الكبيرة التي تحوي بداخلها أكثر مما تحتاج إليه فتطلق جسيمات ألفا وتتحول لنواة أخرى أكثر استقراراً منها[COLOR=#3333FF].

[/COLOR]وأما إشعاع النواة لجسيمات بيتا فهذا أعقد بكثير من سابقه لأن مايحدث داخل بعض النوى أمر مثير للغرابة فعلا.
ففي إشعاع بيتا الموجب يتحول بروتون إلى نيوترون مطلقاً بوزيترون وهو جسيم مضاد للإلكترون بنفس الكتلة ولكن بشحنة موجبة.
وفي إشعاع بيتا السالب يتحول نيوترون لبروتون مطلقاً إلكتروناً (يسمى نيجاترون نسبة لشحنته السالبة).
ويحصل كلا النوعين من هذا التحلل (بيتا الموجبة أو السالبة) بسبب القوى النووية المتبادلة داخل النواة، والتي تعتمد على عوامل كثيرة لامجال لها في هذا المقام[COLOR=#3333FF].

[/COLOR]وأخيراً، فإن النواة تطلق أشعة كهرمغناطيسية (إشعاعات جاما) عندما تصير مثارة لسبب من الأسباب كأن يصطدم بها جسيم نووي تصادماً غير مرن فيعطيها بعض الطاقة، أو أن تتشكل النواة في تفاعل نووي وهي بحالة مثارة أصلاً (أي معها طاقة تزيد عن حاجتها) وفي كل الأحوال تعود النواة لحالة أقل إثارة بإطلاق فوتونات تسمى أشعة جاما.
[COLOR=#3333FF]

[/COLOR]
النشاط الاشعاعي الصنعي(التفاعلات النووية الصنعية)
بعد اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي وامكانية تحول العناصر طبيعياً إلى عناصر أخرى جديدة ، كان الشغل الشال للعلماء والؤال المتكرر عن إمكانية إضافة بروتونات أو نيوترونات إلى نواة العنصر لتحويلها إلى عنصر آخر جديد.

مثلاً عند قذف ذرات البريليوم بجسيمات الفا وينتج بفعل ذلك عنصر الكربون .


[COLOR=#3333FF][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR]وقد تحقق هذا الاتفاعل الصنعي لأول مرة عام 1919 على يد رذرفورد عندما قصف النتروجين بدقائق ألفا الصادرة عن تحلل اليورانيوم فأنتج بذلك نظيراً للأكسجين وبروتون :



ان اهم التفاعلات التي تحدث عند تصطدم قذيفة بنواة ما هي :
تفاعلات الالتقاط:
وهي التفاعلات التي تلتقط بها النواة القذيفة دون أن تنقسم ويرافق ذلك انتشار طاقة(أشعة غاما) كما في التفاعل



تفاعلات التطافر
وهي التفاعلات التي يؤدي بها قذف النواة بججسيم الى نشوء جسيم اخر ونواة عنصر جديد ويرافق ذلك انتشار طاقة حرارية , كما في التفاعل:



تفاعلات الانشطار
هو انشطار نواة ثقيلة الى نواتين متوسطتي الكتلة نتيجة التفاعل النووي
نظراً لكون النيوترونات أجسام غير مشحونة فهي ذات قدرة عالية على اختراق أنوية العناصر موجبة الشحنة ، ولهذا السبب فهي تستخدم كقذائف يمكن أن تصل إلى النواة بسهولة فتندمج معها أو تشطرها[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

[/FONT][/COLOR]
اكتشف العلماء عام 1939 ان قذف نواة اليورانيوم(235) بنترون بطيءفان النواة التي تلتقط هذا النترون تتحول الى نواة نظير جديد غير مستقر هي نواة اليورانيوم (236) وسرعان ما تنشطر النواة الاخيرة الى نواتين متوسطتي الكتلة مع انطلاق ثلاثة نترونات سريعة جدا ً وفق المعادلة:


واذا امكن ابطاء النترونات السريعة الناتجة عن الانشطار النووي السابق فان كل واحد يمكن ان يشطر نواة جديدة من نوى اليورانيوم 235 بعد التقاطه وهكذا ينتج تفاعل نووي متسلسل بامكانه انتاج كمية هائلة من الطاقة تتزايد مع استمرار حدوث التفاعل

واذا تم التحكم بعدد النترونات المشاركة في التفاعل يصبح بالامكان التحكم في الطاقة الناتجة والسيطرة عليها واستغلالها في العديد من الأغراض

الجدير بالذكر أن أهم استخدامات الماء الثقيل تكون لتهدئة النيوترونات في المفاعلات النوويه.


تفاعلات الاندماج النووي
انه التفاعل الذي يحدث فيه اندماج نواتين خفيفتين معاأو أكثر لتكوين نواة أثقل
وفي هذا التفاعل تنطلق طاقة هائلة مصدرها نقص الكتلة أي نقص كتلة النواة الناتجة عن مجموع كتلتي النواتين المندمجتين معاً
ومن أمثلة تفاعلات الاندماج النووي:
§ التفاعل الذي يحدث بسرعة كبيرة جداً عندما تنفجر القنبلة الهدروجينية , حيث يحدث اندماج ذرات نظائر الهيدروجين لاعطاء ذرات هيليوم وكمية هائلة من الطاقة.

ورغم اعطاء هذا التفاعل كمية هائلة من الطاقة ، إلا أنه لا يبدأ إلا اذا زود بطاقة عالية للتغلب على التنافر الشديد بين أنوية الذرات التي ستندمج ، ومثل هذه الطاقة لا يتم توفيرها الا من خلال تفاعل انشطار نووي[COLOR=#3333FF][FONT=&quot] .

[/FONT][/COLOR]
§ التفاعل الذي يحدث في النجوم ومنها الشمس:

وهو ما ينتج الطاقة الشمسية الهائلة التي يقدرها العلماء العلماء ان الشمس تشع طاقة مقدارها (38 * 10^27) جول في كل ثانية ولا يصل مها الى سطح الارض سوى جزء يسير
ولابد هنا من الاشارة الى انه توجد قوى تنافر كهربائي ساكن بين النوى الخفيفة المطلوب دمجها لذا يكون من الصعب جدا ً البدء في حدوث اندماج نووي
لكي يبدأ الاندماج النووي لابد من توفر الشروط التالية:
1)_حصر النوى الخفيفة في حيز صغير جدا ً لزيادة امكانية تصادمها والتحامها
2)_تطبيق ضغط كبير جدا ًعلى النوى الخفيفة
3)- رفع درجة حرارة الى رتبة 10 مليون درجة مئوية لاكسابها حركية هائلة
وعلى هذا يلزم لتفجير القنبلة الهدروجينية حدوث انشطار نووي يوفر الضغط الشديد واحرارة الكافية لاندماج النوى الخفيفة, وهكذا تكون القنبلة الانشطارية(الذرية) فتيل صاعق للقنبلة الاندماجية(الهدروجينية)


نبذة عن الطاقة النووية
تم إكتشاف النشاط الإشعاعي عام 1896 حيث وجد أن عنصري الثوريوم واليودانيوم (اليود المشع) يطلقان قدراً من الطاقة بصورة تلقائية، ويصحب عملية انطلاق الطاقة حدوث سلسلة من التحولات ذات النشاط الإشعاعي يتم خلالها انطلاق جسيمات وأشعة من الذرات "تتغير بناءً على ذلك الطبيعة الكيميائية لهذه الذرات" ويتسم معدل انطلاق الطاقة بالضعف مما يترتب عليه تعذر الاستفادة بهذه الطاقة بشكل عملي.
تطور الأمر عام 1911 عندما اكتشف العالم البريطاني رذرفورد أن بإمكان جسيمات ألفا تحطيم نواة الذرة، وتوصلت الأبحاث المستفيضة إلى اكتشاف النيوترون عام 1932، ثم إلى شطر ذرة اليورانيوم عام 1938، وأصبح واضحاً آنذاك أنه يمكن إحداث سلسلة من التفاعلات النووية باستخدام اليورانيوم، وأنه يمكن أن يكون ذلك بمثابة الوسيلة الملائمة لانطلاق كميات هائلة من الطاقة، كما يمكن بهذه العملية التفاعلية الحصول على عنصر جديد هو البلوتونيوم، وأصبح التوصل إلى إنتاج القنبلة الذرية إثر ذلك ممكناً·
وبهدف إنتاج البلوتونيوم اللازم لهذه القنبلة تم إنشاء مصنع هانفورد على نهر كولومبيا في الولايات المتحدة، وفيه تم إنتاج أول مفاعل نووي في العالم، ثم أقيم على نطاق صناعي لإنتاج البلوتونيوم عام 1944، وكان يتم التخلص من الحرارة الناتجة من التفاعلات النووية في هذا المفاعل باستخدام مياه نهر كولومبيا دون استخدامها لإنتاج الطاقة، وبدأت الخطوة التالية إثر ذلك بهدف التوصل إلى تصميم مفاعل نووي يمكن من خلاله تحويل الحرارة الناتجة فيه إلى صورة استخدام مفيدة من الطاقة، وهو مايعني التشغيل عند درجة حرارة أعلى، وتطور إنشاء المفاعلات وصناعات الطاقة النووية، وأُطلق عليها بعد ذلك الصناعات النووية[COLOR=#3333FF][FONT=&quot]·

[/FONT][/COLOR]

الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو اندماج الأنوية الذرية "والمقصود نواة ذرات العناصر"، وعندها تتحول ذرات العنصر الكيمائي إلى ذرات لعناصر أخرى، وهي طاقة هائلة جدا وخطرة ويصعب السيطرة عليها بسهولة،. تشكل الطاقة النووية 20% من الطاقة المولدة بالعالم. العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة
v الإنشطار النووي، ويستخدم غالبا فيه عنصران أساسيان هما اليورانيوم والبلوتونيوم، أو أي عنصر آخر له نفس خواصهما الذرية، ويحدث تفاعل الانشطار النووي عندما يتصادم نيوترون سائب مع ذرة يورانيوم أو بلوتونيوم
فان نواة الذرة تأسر النيوترون، فتنفلق النواة إلى جزئين، مطلقه كميه هائلة من الطاقة كما أنها تحرر نيوترونين أو ثلاثة تتصادم هذه النيوترونات مع ذرات اخرى ويحدث نفس الانشطار في كل مره، وهو ما يسمى بالتفاعل المتسلسل.[COLOR=#3333FF][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR] ملايين الملايين من الانشطارات يمكن ان تحدث في جزء من المليون من الثانية،
· ان النترونا ت السريعة يسهل امتصاصها من قبل انوية اليورانيوم 238 خلافا ً للنترونات البطيئة وفرصة امتصاص النترونات السريعة من قبل نواة اليورانيوم 235 قليلة لأنها تقضي وقت أقل داخل العينة


v وهذا هو ما يحدث عندما تنفجر قنبلة ذرية وعندما تنتج الطاقة النووية للأغراض السلمية العادية فانه يلزم إبطاء التفاعل المتسلسل ولإنتاج الطاقة للأغراض العادية تحدث الانشطارات في اله تسمى المفاعل النووي أو الفرن الذري، يتم التحكم في سرعة الانشطارات بطرق مختلفة.
v لايحدث التفاعل المتسلسل في المواد الانشطارية اذا كان حجمها اقل من الحجم الحرج فاذا قل فانه يمكن للنيترونات الخروج من المادة قبل ان تصادف نواة قابلة للانشطار[B][COLOR=#3333FF][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR][/B]

[CENTER][CENTER]v الإندماج النووي، ويحدث فقط عند درجات حرارة عالية جداً، وهو عكس الانشطار النووي، حيث تتحد معا نواتان خفيفتان لتكونا نواة أثقل، وتأتي الطاقة الشمسية الهائلة من الاندماج النووي، اذا تنصهر أنوية ذرات الهيدروجين الخفيفة لتكون ذرات الهيليوم الأثقل، تنطلق أثناء ذلك كميات هائلة من الطاقة في صوره حرارة.
والاندماج النووي هو الذي ينتج الطاقة المدمرة للقنبلة الهيدروجينية، ومع ذلك، يمكن للاندماج النووي في المستقبل ان يكون احد أعظم المصادر الثمينة للطاقة السليمة[COLOR=#3333FF][FONT=&quot]

[/FONT][/COLOR]أنواع الطاقة النووية[/CENTER][/CENTER]

1- طبيعية
الطاقة النووية التى تنتج بشكل طبيعي من الشمس والنجوم الأخرى تنتج الحرارة والضوء من التفاعلات النووية .
2- من صنع الإنسان
الطاقة النووية يمكن أن تكون من صنع الإنسان أيضا. بواسطة المفاعلات النووية وأجزاء من محطات الطاقة النووية لتوفير الكهرباء للعديد من المدن.

توزيع الطاقة النووية في العالم. في منتصف تسعينيات القرن العشرين كان هناك نحو
425
مفاعلاً نوويًا في 30 بلدًا. وتُخطِّط ستة أقطار أخرى لإقامة مفاعل واحد على الأقل في كل منها. ومعظم الدول يعجز عن الحصول على محطات طاقة نووية لأن هذه المحطات تتطلب معدات وأجهزة غالية الثمن[B][COLOR=#000088][FONT=&quot].

[/FONT][/COLOR][/B]وكان في الولايات المتحدة نحو 110 محطات قدرة نووية عاملة في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، وتُعَدُّ بذلك المنتج الأول للقدرة النووية. وتولد مفاعلاتها النووية نحو 20% من مجمل القدرة الكهربائية للولايات المتحدة. وأهم الدول المنتجة الأخرى: كندا وفرنسا وبريطانيا واليابان وروسيا والسويد وألمانيا؛ وفي كندا يوجد 20 مفاعلاً نوويًا تنتج نحو 15% من الكهرباء التي تحتاج إليها البلاد. وقد ساعدت الولايات المتحدة والدول المنتجة الأخرى في تطوير محطات القدرة النووية في بلاد كالهند وباكستان[B][COLOR=#000088][FONT=&quot].

[/FONT][/COLOR][/B]مزايا الطاقة النووية وعيوبها. تتميز محطات القدرة النووية عن محطات الوقود الأحفوري بميزتين رئيسيتين: 1- تستعمل المحطات النووية وقودًا أقل كثيرًا مما تستهلكه محطة الوقود الأحفوري. فانشطار طن متري من اليورانيوم مثلاً يعطي طاقة حرارية تعادل ما ينتج عن احتراق ثلاثة ملايين طن من الفحم الحجري أو 12 مليون برميل من النفَّط. 2- لا يطلق اليورانيوم إلى الجو مواد كيميائية ملوثة أو صلبة أثناء استعماله على عكس الوقود الأحفوري[B][COLOR=#000088][FONT=&quot].

[/FONT][/COLOR][/B]ولكن للطاقة النووية ـ على الرغم من مزاياها ـ ثلاثة عيوب رئيسية عملت على إبطاء تطور الطاقة النووية في العالم، وهي: 1- تكلفة إنشاء المحطة النووية تفوق كثيرًا تكلفة إنشاء محطة الوقود الأحفوري 2- أخطار المحطات النووية كبيرة، لدرجة لا تجعلها تخضع لقوانين حكومية معينة يمكن أن تخضع لها محطات الوقود الأحفوري، كأن تفي هذه المحطات بمطالب السلطات الحكومية بحيث تكون قادرة على معالجة أي حالة طارئة تلقائيًا وبسرعة كبيرة. أضف إلى ذلك معارضة الكثيرين لإقامة محطات جديدة منذ ما حدث عام 1979م في محطات القدرة النووية المقامة في ثِري مايِلْ آيْلاند بالقرب من هارِسْبورْج في بنسلفانيا، والحادث الذي جرى عام 1986م في تشيرنوبل في الاتحاد السوفييتي (سابقًا) 3- يستمر اليورانيوم في إطلاق إشعاعات خطيرة، ولفترة طويلة، بعد استعماله كوقود للطاقة النووية، كما أن مشكلة تخزين نفايات اليورانيوم لم تحل بعد.


تسلم الأيادى


[CENTER][CENTER][CENTER][CENTER][[URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif”]

[URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][size=4][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][URL=“http://majdah.maktoob.com/vb/up/2043871743497399936.gif”][/size]](http://majdah.maktoob.com/vb/up/14769618951089002862.gif)

[/center]

[/center]

[/center]

[/center]

شكرى تقديرى

تسلم ايدك