5 الاختلافات بين الانشطار والاندماج النووي
الكيمياء الكلاسيكية تحمل ذلك ذرة إنها أصغر وحدة من المادة غير قابلة للتجزئة. التفاعلات الكيميائية هي تلك التي تتحد فيها الذرات التي تتكون منها الجزيئات لتكوين جزيئات جديدة نتيجة تفاعل تلك الموجودة في البداية. ومع ذلك ، يمكن للذرات أن تنشئ تفاعلات تشمل الجسيمات التي تشكل نواتها. هم ما يسمى بالتفاعلات النووية.
في هذا الدرس من المعلم سوف نكتشف ما هي أنواع التفاعلات النووية وما هي الاختلافات بين الانشطار والاندماج النووي.
كلا الانشطار والاندماج النووي التفاعلات النووية. هذه هي العمليات التي تتفاعل فيها النوى الذرية أو النوى الذرية والجسيمات دون الذرية مع بعضها البعض. أبسط تفاعل نووي ، وأول تفاعل يتم اكتشافه ، هو النشاط الإشعاعي، والتي تتكون من التحلل التلقائي لنواة ذرية غير مستقرة إلى نواة أبسط مع استقرار أكبر وطاقة أقل. يطلق تفاعل التحلل هذا طاقة في شكل إشعاع.
الأنواع المتبقية من التفاعلات النووية ، بشكل عام ، هي نواتان أو جسيمات تتفاعل لتنتج نواتج التفاعل. لحدوث تفاعل نووي ، أ طاقة التفعيل. تطلق التفاعلات النووية الطاقة في شكل طاقة حركية (طاقة مرتبطة بالحركة) من ذرات نتاج التفاعل وأحيانًا انبعاث أشعة جاما (الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الطاقة العالية).
تعريف الاندماج النووي
كما يوحي الاسم ، فإن الاندماج النووي هو نوع التفاعل الذي يحدث فيه يندمج قلبان خفيفان لتشكيل نواة أثقل، ولكن بكتلة أقل بقليل من مجموع كتلتي النواتين اللتين تشكلت منهما. يتم إعطاء هذا الاختلاف بين الكتلة النهائية والكتلة الأولية في صورة طاقة وفقًا للتفاعل: E = m · c2.
تعريف الانشطار النووي
الانشطار النووي هو رد الفعل المعاكس للاندماج. إنه رد فعل فيه نواة ثقيلة، تقصفها الجسيمات تتكسر لتكوين نوى أخف ، أيضًا توليد نواتج أخرى من التفاعل مثل الجسيمات دون الذرية وأشعة جاما.
الصورة: ماتي فيتنيس
الآن بعد أن عرفت المعنى ، دعنا نتعمق في اكتشاف الاختلافات بين الانشطار والاندماج النووي. هناك خمسة منها رئيسية وهنا نلخصها.
1.- هذه ردود فعل معاكسة
كما علقنا في القسم السابق ، الاندماج والانشطار إنهما تفاعلان نوويان متعاكسان. نظرًا لأنه في الاندماج ، تندمج النوى الخفيفة في نوى أثقل وتتحلل في نوى العناصر الثقيلة إلى نوى أخف.
2.- طاقات التنشيط
- الانشطار النووي: في حالة تفاعلات الانشطار ، تعتمد طاقة التنشيط على حجم النواة ، وفي حالة النوى الثقيلة ، يحدث التفاعل تلقائيًا. في حالة النوى الأخف ، يجب تحفيز التفاعل عن طريق قصف النوى بجزيئات منخفضة الطاقة. لذلك في حالة الانشطار النووي كمية الطاقة المطلوبة لبدء التفاعل قليلة جدًا أو غير موجودة.
- انصهار: في حالة الاندماج النووي ، تتطلب كميات كبيرة من الطاقة لتنشيط التفاعل. لبدء تفاعل الاندماج النووي ، من الضروري رفع درجة حرارة الوقود إلى 100 مليون درجة مئوية ، بحيث تنتقل ذرات الوقود إلى حالة البلازما (حالة تتحرك فيها الإلكترونات بحرية بشكل مستقل عن النوى الذري). هذا النوع من الحالات هو الذي يحدث داخل النجوم ، حيث تحدث تفاعلات الاندماج النووي.
3.- وفرة الوقود
- الانشطار النووي: تتطلب هذه التفاعلات النووية ذرات ثقيلة مثل اليورانيوم والثوريوم والبلوتونيوم كوقود. العناصر الثقيلة الأقل وفرة في الكون و هم بنسب صغيرة في القشرة الأرضية. علاوة على ذلك ، تم العثور على النظائر المشعة لهذه العناصر الثقيلة في الطبيعة مختلطة مع نظائر أخرى غير مشعة أو كجزء من المعادن.
- انصهار: ذرات الضوء التي تشارك في تفاعلات الاندماج النووي هي الأكثر وفرة في الكونحيث يمثل الهيدروجين (العنصر الأخف) الغالبية ويمثل 92٪ من الإجمالي. على الرغم من ندرة الهيدروجين نسبيًا على الأرض ، إلا أنه يمكن الحصول عليها من مصادر متجددة مثل الكتلة الحيوية للسليلوز أو من الماء. لهذا السبب ، يعتبر الهيدروجين وقود لا ينضب.
4.- المخلفات الناتجة عن التفاعل
- الانشطار النووي: تنتج تفاعلات الانشطار النووي نوى غير مستقرة تنبعث منها نشاطًا إشعاعيًا لفترات طويلة جدًا من الزمن ، لأنها تمتلك فترات نصف العمر (الفترة اللازمة لتقليل الانبعاثات المشعة بمقدار النصف) التي يمكن أن تزيد عن 30 عامًا. ال إنتاج النفايات المشعة في تفاعلات الانشطار النووي ، تشكل خطراً على صحة الإنسان والبيئة ، لذلك يجب إدارتها وتخزينها بشكل صحيح.
- انصهار: تفاعلات الاندماج النووي لا تنتج نفايات مشعة ، لذلك فهي تعتبر طاقة نظيفة ، لأنها تفاعلات أنها لا تنتج مخلفات ملوثة. في حالة تفاعل اندماج البروتون والبروتون ، وهو أحد أكثر تفاعلات الاندماج شيوعًا ، يكون المنتج الناتج هو غاز نبيل ، الهيليوم. الهليوم عنصر قليل التفاعل ولا يشكل أي خطر على صحة الإنسان أو البيئة.
5.- الحصول على الطاقة على المستوى التجاري
- الانشطار: حاليًا ، هو النوع الوحيد من التفاعل النووي لديها التقنية اللازمة لاستغلالها تجاريًا. تستخدم جميع محطات الطاقة النووية تفاعلات الانشطار النووي.
- الانصهار: اليوم ، ليس لدينا بعد التكنولوجيا اللازمة للحصول على الطاقة الكهربائية من خلال الاندماج النووي. تتمثل الصعوبة الفنية الرئيسية في ارتفاع درجة الحرارة اللازمة لبدء التفاعل منذ ذلك الحين ليس لدينا أي مادة يمكنها تحمل درجات الحرارة هذه وحيث يكون من الممكن حصر التفاعل.
