في منتصف عام 1933 ، لاحظ الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي أنه عندما تم قصف النواة الذرية لعناصر معينة بالنيوترونات في بسرعة معتدلة ، استولت هذه النواة على النيوترون ، وأصدرت إشعاع غاما (γ) ، والذي تم تكثيفه لاحقًا عن طريق انبعاث جسيمات بيتا (-10β) وشكلت نوى جديدة لعناصر أخرى.
أجرى الفيزيائي الألماني أوتو هان تجارب من هذا النوع ، وقدم التفسير الفيزيائي النمساوي ليز مايتنر وكذلك ابن أخيه الفيزيائي أوتو روبرت فريش. أشارت ليز إلى هذه الظاهرة باستخدام مصطلح "الانشطار النووي". قالت أن كان الانشطار النووي عندما تكون نواة ذرية ثقيلة وغير مستقرة كانت مكسورة بسبب القصف بواسطة نيوترونات معتدلة ، مما أدى إلى ظهور نواتين ذريتين متوسطتين جديدتين وأيضًا إطلاق 2 أو 3 نيوترونات ، بالإضافة إلى كمية كبيرة جدًا من الطاقة.
يحدث هذا ، على سبيل المثال ، مع نواة اليورانيوم 235 (92235يو). عندما يقصفه نيوترون بسرعة معتدلة ، فإنه يتفكك ، مما يؤدي إلى ظهور عدة أزواج من نوى مختلفة. تم بالفعل إنتاج حوالي 200 نظير مختلف من 35 عنصرًا كيميائيًا في انشطار اليورانيوم 235. انظر إلى المثال أدناه ، حيث يتم إطلاق نظائر الباريوم (56142Ba) والكريبتون (3691Kr) ، بالإضافة إلى 3 نيوترونات:
01ن + 92235ش → 56142با + 3691Kr + 3 01لا
لاحظ أنه إذا كانت النيوترونات الثلاثة المنبعثة في الانشطار بسرعة معتدلة ، فقد تتفاعل مرة أخرى مع نوى اليورانيوم 235 الأخرى الموجودة وبالتالي تستمر تفاعل تسلسلي التي ستستمر في النمو بشكل تدريجي.
ومع ذلك ، لكي يحدث هذا ، يلزم وجود حد أدنى من كتلة اليورانيوم 235. تسمى هذه الكتلة الانشطارية الأصغر التي تحافظ على التفاعل المتسلسل الكتلة الحرجة. من ناحية أخرى ، إذا كانت كتلة اليورانيوم 235 أقل مما هو مطلوب لحدوث التفاعل المتسلسل ، يطلق عليه الكتلة الحرجة.
هذا هو رد الفعل المتسلسل غير المنضبط الذي يستخدم في انفجار قنابل ذرية، مثل تلك التي أطلقتها الولايات المتحدة في الحرب العالمية الثانية ضد مدينتي هيروشيما (6 أغسطس 1945) وناغازاكي (بعد ثلاثة أيام) في اليابان. وكانت النتيجة وفاة 125 ألف شخص في هيروشيما و 90 ألفًا في ناغازاكي.
تقرير صحيفة أمريكية يذكر القنبلة الذرية التي ألقتها الولايات المتحدة على هيروشيما في 6 أغسطس 1945
هذا يعطينا فكرة عن الكمية الهائلة من الطاقة المنبعثة في الانشطار النووي. يوضح لنا أيضًا أن زيادة المعرفة بالعلوم ، مثل الكيمياء والفيزياء ، يمكن أن تسبب ضررًا هائلاً للبشر إذا لم يتم استخدامها بشكل صحيح.
ولكن يمكن أن يكون لها أيضًا فوائد. على سبيل المثال ، يتمثل أكبر تطبيق حاليًا لتفاعل الانشطار النووي في استخدام الطاقة المنبعثة لتوليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة النووية. في الأساس ، يتم إجراء تفاعل الانشطار بطريقة مضبوطة ، لذلك يتم استخدام الطاقة المنبعثة من أجل تسخين المياه ، وتوليد البخار الذي يحرك التوربين ، الذي يشغل مولدًا كهربائيًا وينتج الطاقة كهربائي.
لفهم المزيد حول كيفية القيام بذلك ، اقرأ النص مفاعل نووي.
محطة نووية تستخدم الطاقة المنبعثة في تفاعلات الانشطار لتوليد الطاقة الكهربائية
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm