ما هو مفهوم التفاعلات النووية؟

شهد العالم مؤخراً تطوراً كبيراً في مختلف المجالات الصناعية والطبية وغيرها، وذلك بسبب التطور الكبير لفهمنا التفاعلات النووية، إذن فما التفاعلات النووية؟ وكيف تحدث؟ وما أنواعها؟ وما تطبيقاتها؟

285- التفاعلات النووية

شهد العالم مؤخراً تطوراً كبيراً في مختلف المجالات الصناعية والطبية وغيرها، وذلك بسبب التطور الكبير لفهمنا التفاعلات النووية.
إذن فما التفاعلات النووية؟ وكيف تحدث؟ وما أنواعها؟ وما تطبيقاتها؟
أولاً: ماذا نقصد بكلمة تفاعل نووي؟
ببساطة، هو التفاعل الذي يقوم بتغيير في النواة والتغيير فى خصائصها، أي تتغير النواة من صورتها إلى صورة أخرى لأسباب عدة سنعرفها معاً.
ثانياً: أنواعها
1- التحلل النووي التلقائي (Radioactive decomposition).
2- التفاعل النووي غير التلقائي (Nuclear disintegration).
3- الانشطار النووي (Nuclear fission).
4- الاندماج النووي (Nuclear fusion).
• التحلل النووي التلقائي:
تتحلل أنوية العناصر الثقيلة غير المستقرة تلقائياً إلى أنوية أخف وأكثر استقراراً، ويصدر عنها دقائق ألفا أو بيتا أو أشعة غاما.
أمثلة:
ـ تحول نظير اليورانيوم تلقائياً إلى نظير الثوريوم وانطلاق دقيقة ألفا.
ـ تحول نظير الثوريوم تلقائياً إلى نظير البروتاكتينيوم وانطلاق دقيقة بيتا.
• التفاعل النووي غير التلقائي:
في هذا النوع من التفاعلات تستخدم الجسيمات النووية كقذائف تسلط على أنوية ذرات غير مستقرة فتحولها إلى أنوية أكثر استقراراً، مطلقة بروتون أو نيوترون.
ومن أمثلة هذا النوع من التفاعلات: قذف ذرات البريليوم بجسيمات ألفا؛ وينتج بفعل ذلك عنصر الكربون.
وقد تمكن العلماء من استخدام هذا النوع من التفاعلات النووية لتحضير عناصر ثقيلة من عناصر أخف منها.
ومن الأمثلة على ذلك: تحويل الألومنيوم إلى نظير الفسفور.
• الانشطار النووي:
نظراً لكون النيوترونات أجساماً 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.
وقد قام العلماء بتسليط النيوترونات على ذرات عنصر اليورانيوم (يورانيوم – 235)، واكتشفوا أن ذرة اليورانيوم تنشطر إلى جزأين، وينتج عن ذلك أيضاً ثلاثة نيوترونات وكمية هائلة من الطاقة.
• الاندماج النووي:
يشتمل هذا التفاعل على اندماج نواتين خفيفتين لإنتاج نواة أكبر.
ومثال ذلك: اندماج ذرات نظائر الهيدروجين لإعطاء ذرات هيليوم وكمية هائلة من الطاقة.
ورغم إعطاء هذا التفاعل كمية هائلة من الطاقة، إلا أنه لا يبدأ إلا إذا زُوّد بطاقة عالية للتغلب على التنافر الشديد بين أنوية الذرات التي ستندمج، ومثل هذه الطاقة لا يتم توفيرها إلا من خلال تفاعل انشطار نووي.
ويُعتقد أن هذا التفاعل هو المسؤول عن الطاقة المنبعثة من الشمس.
التفاعل النووي المتسلسل (Chain reaction):
هو تفاعل انشطار نووي ينتج عنه عدد من النيوترونات لها القدرة على تَكرار التفاعل.
يتطلب التفاعل النووي المتسلسل نيوتروناً واحداً لبدء تفاعل انشطار أنوية اليورانيوم (235)؛ فينشأ عن هذا التفاعل نواتَيْ عنصرين جديدين، وينتج أيضاً ثلاثة نيوترونات أو نيوترونين وكمية هائلة من الطاقة.
وكل نيوترون له القدرة على أن يكرر التفاعل السابق مع ذرة يورانيوم أخرى بشكل متسلسل، والذي يؤدي إلى أعداد هائلة من الانشطارات، إلى أن تنشطر جميع أنوية اليورانيوم أو أن تفقد النيوترونات القدرة على شطر أنوية اليورانيوم.
استرعى هذا التفاعل اهتمام العسكريين، وتمكنوا من خلاله من صنع القنبلة النووية، كما أن هذا التفاعل يُستخدم للحصول على الطاقة الكهربائية في المحطات الكهرنووية.

أعدّته: أسماء حربي
قوّمه لغوياً: طارق القضماني
#فيزيائي
#الفيزياء_للجميع

المرجع:
http://bit.ly/2wfOWrp