التفاعلات النووية Nuclear reactions
هي تفاعلات تتضمن تغير تركيب انوية ذرات العناصر المتفاعلة وتكوين أنوية ذرات عناصر جديدة عندما تتلقي أنوية الذرات المتفاعلة.
أنواع التفاعلات النووية Types of Nuclear reactions
- يمكن تصنيف التفاعلات النووية إلى الأنواع التالية:
(1) الانحلال النووي التلقائي Radioactive spontaneous disintegration
(2) التفاعل النووي غير التلقائي Nonspontaneous nuclear reaction
(3) الانشطار النووي Nuclear Fission
(4) الاندماج النووي Nuclear Fusion
أولاُ: الانحلال النووي التلقائي / الطبيعي
- يمثل انحلال أنوية العناصر الثقيلة غير المستقرة تلقائياً الى أنوية أخف وأاكثر استقرارا وينبعث منها دقائق الفا أو بيتا أو اشعة جاما بالانحلال الاشعاعي.
- ومن أمثلة ذلك:
(1) تحول اليورانيوم-235 تلقائيا الى الثوريوم-234 وإطلاق دقائق الفا.
(2) تحول نواة ذرة الكربون المشع-14 تلقائياً إلى نواة ذرة النيتروجين-14 بانبعاث دقيقة بيتا( بيتا هي إلكترون ينبعث من النواة)
ثانياُ/ التفاعل النووي غير التلقائي / التحول النووي (العنصري)
- فى هذا النوع تتحول العناصر المتفاعلة إلى عناصر اخرى مختلفة
- كان أول من أجري تفاعلاً نووياُ صناعياً هو العالم رذرفورد عام 1919م
- حيث اكتشف رذرفورد أنه عند مرور دقائق الفا في غاز النيتروجين فأن دقيقة ألفا تمتزج بنواة ذرة النيتروجين مكونة نواة ذرة الفلور-18 وتسمى النواة المركبة ، هذة النواة غير مستقرة وذات طاقة عالية ، وتتخلص من الطاقة الزائدة لكى تعود إلى وضع الأستقرار فينطلق بروتون 1H1 وتتحول نواة ذرة النيتروجين إلى نواة ذرة الأكسجين.
- ومن يمكن النظر لهذا التحول النووي على أنه يتم على خطوتين:
- عموماُ يتم التحول النووي بقصف النواة بجسيمات أو نوى خفيفة
(1) قصف نواة بنيوترون (انبعاث بروتون)
(2) قصف نواة بدقيقة الفا
ثالثاً/ الإنشطار النووي Nuclear Fission
- توصل العلماء عام 1939م لنوع من التفاعلات النووية سمي بالأنشطار النووي.
- الانشطار النووي هو انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متقاربتين في الكتلة نتيجة تفاعل نووي معين.
مثال:
- عندما تقذف نواة ذرة اليورانيوم -235 بنيوترون فأن النيوترون يدخل إلى نواة ذرة اليورانيوم -235 التى تتحول إلى نطير اليورانيوم-236 وهو نظير غير مستقر لا يزيد مدة بقاؤه عن -1012 ثانية ، تنشطر بعدها النواة 92U236 إلى نواتين (X) ، (Y) تسميان شظايا الأنشطار النووي.
- هناك العديد من الاحتمالات الممكنة لهذة الشظايا ، إذ يوجد حوالي 90 نواة وليدة مختلفة يمكن أن تنتج من هذا الانشطار. كما ينتج فى الغالب مابيتن نيوترونين أو ثلاثة فى العملية.
- ومن النواتج الشهيرة للتفاعل الانشطاري الباريوم والكربيتون طبقاُ للمعادلة:
- لا يحتاج النيوترون لسرعة عالية لكي يستطيع دخول النواة فهو لا يلاقي تنافراً حيث أنه يعتبر قذيفة متعادلة.
رابعاً/ الأندماج النووي Nuclear Fussion
- هو تفاعل نووى لدمج نواتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل منهما.
- وهو عكس الانشطار النووي الذي تنقسم فيه نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتين.
مثال:
- إذا تم دمج ذرة الديوتروم مع ذرة الترتيوم يتكون نواة ذرة الهيليوم وانطلاق نيترون
- هذا الإندماج النووى يمكن تمثيله بالمعادلة النووية التالية:
- لحدوث الاندماج النووي يلزم توفر درجة حرارة عالية تصل إلر رتبة 107 درجة مطلقة.
- ونظراً لارتفاع درجة الحرارة هذة ، فأن الاندماج النووي يصعب تحقيقه فى المختبرات غير أن هذا التفاعل يحدث داخل الشمس (كما يحدث داخل النجوم) حيث تصل درجة الحرارة إلى ملايين الدرجات المئوية.
- الاندماج النووي هو مصدر الطاقة المدمرة للقنبلة الهيدروجينية.
مقارنة بين الأنشطار انووي والاندماج النووي
