أمثلة على التفاعلات النووية

أمثلة على التفاعلات النووية

إنَّ أنواع التفاعلات النووية مختلفة ومنها تفاعل الانشطار النووي وتفاعل الاندماج النووي وغيرها، ونوضحها فيما يلي:

الانشطار النووي

ومن الأمثلة على الانشطار النووي، هو انقسام اليورانيوم 235 في نواة كل ذرة من ذرات اليورانيوم -235 (U-235) إذ يوجد 92 بروتون و 143 نيوترون بإجمالي 235، ويتم ترتيب الجسيمات داخل اليورانيوم -235 غير مستقر إلى حد ما ويمكن أن تتفكك النواة إذا تم تحفيزها بواسطة مصدر خارجي. وعندما تمتص نواة U-235 نيوترونًا إضافيًا، فإنها تنقسم بسرعة إلى قسمين، وتُعرف هذه العملية بالانشطار، وفي كل مرة تنقسم فيها نواة اليورانيوم 235 ، فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاثة.^[١]

ويمكن تعريف عملية الانشطار النووي(بالإنجليزية: Nuclear fission) بأنها عملية امتصاص النيوترونات أو الجسيمات الخفيفة، والتي ينتج عنها انقسام النواة إلى نواتين خفيفات أو أكثر من ذلك، وتحدث هذه العملية من خلال طريقتين إمّا التفاعل النووي أو من خلال الاضمحلال الإشعاعي، وبعد حدوث هذه العملية تنتج طاقة كبيرة بالإضافة إلى نيوترونات منبعثة وأشعة جاما.^[٢]

الاندماج النووي

من الأمثلة المفسرة لعملية الاندماج النووي هي تفاعل الاندماج النووي المتشكلة داخل نواة الشمس وأنوية النجوم الأخرى حولها، ويحدث هذا التفاعل بين نواة ذرة الديوتيريوم ونواة ذرة التريتيوم والتي تندمج مكونةً الهيليوم والنيوترون وإلى جانب خسارة 0.0188 دالتون من كتلتها، ويتم بعد ذلك تحَّول هذه الكتلة المفقودة إلى طاقة حوالي 1.69×10⁹ كيلوجول.^[٢]

تتكون النواة المدمجة من خلال تصادم نواتين خفيفتين ودمجهم في نواة واحدة ذات ثُقل أكبر والتي يُطلق عليها عملية الاندماج النووي (بالإنجليزية: Nuclear Fusion)، ويكون ناتج هذه العملية النووية عبارة عن جسيمات النيوترونات والبروتونات.^[٢]

التحلل الإشعاعي

من الأمثلة على التحلل الإشعاعي؛ اضمحلال أشعة ألفا في أجهزة الكشف عن الدخان المثبتة في المبان؛ إذ تُستخدم كاشفات الدخان عادةً عنصرًا مشعًا يعرف باسم أمريسيوم -241.^[٣]

تَحلُل نواة الذرة الغير مستقرة إلى ذرات أو جسميات أكثر استقراراً من خلال إطلاق كميات من الطاقة الكهرومغناطيسية والتي تعرف بعملية التحلل الإشعاعي (بالإنجليزية: Radioactive decomposition)، وتحدث هذه العملية في المركبات الطبيعية والعناصر المُصنعة ولا تتوقف هذه العملية إلى بعد تكوين النوكليد المستقر،إنَّ عملية التحلل الإشعاعي يُعبر عنها من خلال دلالة نصف عمرها المُتلاشي فمثلاً إذا كان عمر الذرة حوالي 1024 سنة وذلك يحتاج إلى زمن أقل من 10 ثوان إلى 23 ثانية.^[٤]

التحويل الإشعاعي

من الأمثلة على التحويل الإشعاعي ضرب البلاديوم 102 بطاقة نيوترون عالية جدا وتكوين بلاديوم 103 المُستخدم لعلاج مرض السرطان.^[٥]

تَحويل العنصر إلى عنصر آخر بشكل غير تلقائي يُطلق عليها اسم عملية تحويل إشعاعي (بالإنجليزية: Radioactive transmutation) وهي عملية معاكسة لعملية التحلل الإشعاعي، ويتم فيها ضرب العنصر بطاقة إشعاعية عالية أو بجسيمات نيوترونات وهي عملية صناعية لتشكيل النظير المشع للعنصر، وهذه العملية ينتج عنها زيادة في كتلة نواة الذرة .

طاقة الارتباط النووي

إنَّ كتلة نواة الذرة وكتلة الجسيم تختلف حيث تزيد الثانية عن الأولى، بسبب وجود خلل في كتلتها والذي يطلق عليه اسم طاقة ارتباط نووي (بالإنجليزية: Nuclear binding energy) وهي الطاقة اللازمة لربط البروتونات والنيوترونات في النواة، حيث يمكن ل 1 غرام من المادة إطلاق 9×10¹⁰ كيلوجول طاقة، وإنَّ النواتج تزيد كتلتها عن المتفاعلة بشكل ملحوظ والتي تتحول إلى طاقة من خلال المعادلة الرياضية التالية:^[٢]

طاقة الربط النووي = الكتلة× مربع سرعة الضوء

وبالإنجليزيّة:

E = mc²

المراجع

1. ↑ "The Fission Process", nrl.mit. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث} "Nuclear Reaction", byjus, Retrieved 20/1/2022.
3. ↑ "7 Radioactive Decay Examples in Real Life", studiousguy. Edited.
4. ↑ Ellis P. Steinberg (18/1/2021), "radioactivity", britannica, Retrieved 20/1/2022.
5. ↑ "Nuclear Reactions", utexas, Retrieved 20/1/2022.