This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
النووي اإلنشطار
Nuclear fission االنشطار النوويهي عملية انشطار نواة ذرة ما إلى
قسمين أو أكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة إلى مادة اخرى
وينتج عن عملية األنشطار هذه نيوترونات و فوتونات
حرة) باالخص اشعة جاما( ودقائق alphaنووية مثل دقائق ألفا
particles . beta particlesودقائق بيتا
يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تكوين كميات ضخمة من الطاقة
.المتحركة
اإلنشطار كيف يحدث مع اكتشاف النيوترون لوحظ إنه عند قذف نواة
بالنيوترونات فإن نواة اليورانيوم 235اليورانيوم تنشطر إلى نواتين بحيث تكون النواة األولى هي نواة
والنواة الثانية هي نواة نظير 92نظير الكريبتون .141الباريوم
ينتج عن هذا االنشطار انبعاث بعض النيوترونات األخرى التي يمكنها أن تحدث في كتلة من اليورانيوم
G وذلك يسمى G جديدا . (التفاعل المتسلسل )انشطاراوتكون الطاقة المنطلقة عن االنشطار النووي حسب
:معادلة اينشتاين مربع سرعة الضوءxالطاقة = كتلة اليورانيوم
وبذلك نجد أن الطاقة الناتجة عن انشطار أنوية كيلوجرام واحد من اليورانيوم تعادل الطاقة الناتجة
عن احتراق ثالثة آالف طن من الفحم
nuclear.swf
YouTube - Physics Nuclear fission E_mc².flv
المتسلسل ChainالتفاعلReaction:
لعلك الحظت أن انشطار نواة اليورانيوم ينتج مجموعة من النيوترونات 235ـ
( اثنين أو ثالثة ) , وأن ما سبب انشطار النواة هو نيوترونات بطيئة . وبذلك يمكن
وتحت شروط معينة أن تتسبب النيوترونات الناتجة من التفاعل في مزيد
من اإلنشطارات المتتالية والتي تنتج G من الطاقة . وهذا ما يعرف G هائال قدرا
بالتفاعل المتسلسل .وفي األسلحة النووية يتم إحداث تفاعل
متسلسل غير متحكم فيه , مما ينتج طاقة هائلة ومدمرة وتؤدي إلى حدوث
أضرار عديدة , أما إذا تم التحكم في عدد النيوترونات المشاركة في التفاعل فإنه يكون باإلمكان التحكم في الطاقة الناتجة والسيطرة عليها واستغاللها في
G العديد من األغراض , وهذا ما يحدث فعالفي المفاعل النووي .
YouTube - Nuclear Fission_2.flv
ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل :
. إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة 1معينة تسمى " الكتلة الحرجة" فإن كثير من النيوترونات ستفلت
دون التفاعل مع أنوية جديدة .
. النيوترونات الناتجة عن اإلنشطار هي نيوترونات متوسطة 2السرعة , ولذا يلزم تقليل سرعتها حتى تستطيع القيام بعمليات
انشطار جديدة .
% من ) والذي يمتص 99.3. يحتوي اليورانيوم الطبيعي على 3% 0.7النيوترونات المتوسطة السرعة دون حدوث انشطار ( وعلى
من الالزم لعملية اإلنشطار وللحصول على تفاعل متسلسل في % في حين يلزم تركيزه إلى 50انفجار نووي يلزم زيادة تركيز إلى
. % في المفاعالت النووية 3.6
تفاصيل عملية األنشطار النووي تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار إلى تحفيز
انشطارات اخرى التي تؤدي إلى تكوين نيوترونات حرة اخرى وتستمر هذه السلسلة من المؤدية إلى إنتاج كميات هائلة من الطاقة.
يطلق على نظائر العناصر التي لها القدرة على تحمل هذه السلسلة . من أكثر أنواع الوقود النوويالطويلة من األنشطارات النووية اسم
و 235الوقود النووي استعماال هو اليورانيوم ذو كتلة ذرية رقم ، هذين العنصرين ينشطران بصورة 239بلوتونيوم ذو كتلة ذرية رقم
بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى باالنشطار التلقائي spontaneous fission 550 وتاخذ هذة العملية التلقائية مايقارب
مليون سنة على أقل تقدير ولكن عملية االنشطار هذه يتم تحفيزها واإلسراع بها في المفاعالت النووية.
تنتج عادة عن سلسلة من األنشطارات في المواد المذكورة اعاله طاقة حركية هائلة . يرجع السبب الرئيسي في تفضيل اليورانيوم
الجراء عملية األنشطار النووي لغرض تصنيع األسلحة النووية إلى كون لليورانيوم خفيف الكتلة ويمكن تحفيز انشطاره بسهولة 235النظير
2.5بواسطة تسليط حزمة من النيوترون عليه وبعد األنشطار يتولد نيوترون وهذه الكمية من النيوترون كافية الستمرار عمليات انشطار
متسلسلة و متعاقبة.
: اليورانيوم تخصيب
اليورانيوم نسبة زيادة هو التخصيب هدف235 , ولكي اليورانيوم في االنشطاري
في للتفاعل قابل اليورانيوم يكونليحتوي تخصيبه من البد النووي المفاعل
اليورانيوم% 3-2على 235من اإلستعانة الشائعة التخصيب أساليب ومن
الغازي المركزي الطرد بجهاز بالترشيح التخصيب وأيضا
YouTube - Uranium - ÇáíæÑÇäíæã.flv
: النووي المفاعل من كريات شكل في المخصب اليورانيوم يستخدم
بوصة نحو وطولها العملة حجم واحدة كل حجم الوقودتعرف طويلة قضبان هيئة على الكريات تلك تشكيل ويتم
مضغوطة حجرة داخل بها االحتفاظ ويتم الحزم باسمالعزل شديدة
: النووي االنشطار في التحكم يورانيوم المفاعل 235يستخدم وقود صناعة في المخصب
. النووي، االنشطار مبدأ على والمعتمد الطاقة إلنتاج النووي. هائلة حرارية طاقة تنطلق الذرة نواة فبانشطار
يحدث عليها النيوترونات فبإطالق اليورانيوم لذرات وبالنسبةتطلق الذرات بعض وبانشطار لذراتها، النووي االنشطار
ذرات مع النيوترونات هذه واصطدام النيوترونات، بدورهاالنيوترونات، من المزيد تحرير فيتم انشطارها يسبب أخرىهائلة كمية لتوليد مسببا المتسلسل الفعل رد يستمر وهكذا
. الحرارية الطاقة من باستخدام المفاعل في النووي االنشطار بمعدل التحكم ويتم
بعض بامتصاص تقوم التي الكادميوم مادة من تحكم قضبانالنووي االنشطار بتنظيم تسمح فهي المتحررة؛ النيوترونات . للتخلص مائي تبريد نظام استخدام يتم كما به اآلمن والتحكم
ويستخدم العملية، أثناء في تنتج التي المفرطة الحرارة منالطاقة تولد التي التوربينات لتدوير توليده يتم الذي البخار
فإلنتاج. وبذلك إلى 133الكهربائية المفاعل يحتاج وات 25ميجامن تنتج المخصب اليورانيوم من يورانيوم 210طنا أطنان
طبيعي.
الذرية القنبلة تاريخ
الشامل 1945عام الدمار أسلحة إنتاج بداية هومثل كبار علماء بواسطة المتحدة الواليات في