الانشطار النووي: ماهيته ، العملية ، التطبيقات ، الاندماج النووي ، التمارين

الانشطار النووي هو عملية تقسيم نواة ذرية غير مستقرة إلى نوى أخرى أكثر استقرارًا. تم اكتشاف هذه العملية في عام 1939 من قبل أوتو هان (1879-1968) وفريتز ستراسمان (1902-1980).

الانشطار النووي لليورانيوم هو أشهرها ، لأنه الأكثر استخدامًا لتوليد الطاقة من خلال التفاعلات النووية.

تتكون العملية بشكل أساسي من جعل نيوترون يضرب نواة ذرة وينقسم إلى قسمين نوى أكثر استقرارًا وستطلق نيوترونات ، والتي ستصل أيضًا إلى ذرات أخرى مسببة تفاعلًا في سجن.

مخطط عملية الانشطار النووي

الانشطار النووي والاندماج النووي

الانشطار النووي هو انقسام نوى الذرات. على سبيل المثال ، عندما تصطدم بالنيوترون (n) ، يمكن لذرة اليورانيوم (U) أن تتفكك وتولد ذرات من الباريوم (Ba) والكريبتون (Kr) وثلاثة نيوترونات أخرى (n).

يمكن أن يطلق الانشطار النووي لليورانيوم طاقة مقدارها 8.10⁷ كيلو جول / ز.

ال الاندماج النووي إنها العملية المعاكسة للانشطار. بدلاً من تقسيم نواة الذرة ، تتحد نواة ذرتين أو أكثر معًا.

التفاعل الأكثر شيوعًا هو اتحاد نظيرين لعنصر الهيدروجين (H). التريتيوم (₁ح³) والديوتيريوم (₁ح²) تتحد معًا لتشكل ذرة هيليوم (₂هو⁴) ، وهو نيوترون (ن) ويطلق كميات كبيرة من الطاقة.

هذه عملية أكثر عنفًا. الطاقة المنبعثة حوالي 3.10⁸ كيلو جول / ز. ومنه يأتي عمل القنبلة الأكثر تدميراً على هذا الكوكب: القنبلة الهيدروجينية.

علاوة على ذلك ، في حين أنه من الممكن التحكم في الانشطار النووي ، المستخدم في المفاعلات في محطات الطاقة النووية ، فإن الشيء نفسه لا يحدث مع الاندماج النووي.

تطبيقات الانشطار النووي

يستخدم الانشطار النووي في الأنشطة التالية:

1. طب: ينتج النشاط الإشعاعي من الانشطار النووي. وبالتالي ، يتم استخدامه في الأشعة السينية وعلاج الأورام.
2. انتاج الطاقة: الانشطار النووي هو بديل في انتاج الطاقة بشكل اكثر كفاءة ونظافة حيث لا ينبعث منه غازات. المفاعلات النووية قادرة على التحكم في عنف عملية الانشطار عن طريق إبطاء عمل النيوترونات بحيث لا يحدث انفجار. هذا النوع من الطاقة نسميه الطاقة النووية.
3. قنابل ذرية: تعمل القنابل الذرية نتيجة عمليات الاندماج والانشطار النووي ولها قوة تدميرية عالية. أدى تفاعل الانشطار النووي إلى ظهور مشروع مانهاتن ، الذي تم إنشاؤه لغرض بناء أسلحة نووية.

ومع ذلك ، على الرغم من مزاياها وتطبيقاتها ، فإن الطاقة المنتجة في محطات الطاقة النووية تؤدي إلى النفايات النووية.

وبالتالي ، فإن الضرر الرئيسي من تطبيق الانشطار هو خطر وقوع حادث بسبب استخدام المواد المشعة. يمكن أن يؤدي الاتصال بهذه المخلفات إلى ظهور أمراض مختلفة ، مثل السرطان وحتى الموت.

يمكن تمثيل هذا الوضع من خلال حادث تشيرنوبيلالتي وقعت في 26 أبريل 1986. تعتبر الأخطر في تاريخ الطاقة النووية التجارية ، مما تسبب في إطلاق كميات هائلة من النفايات النووية.

تعرف أيضًا على قنبلة هيروشيما.

عملية الانشطار النووي

تحدث العملية نتيجة لوقوع النيوترون على نواة الذرة. عندما تسرع القصف للذرة التي لديها نواة قابلة للانشطار ، فإنها تنقسم إلى قسمين.

مع هذا ، تظهر نواتان جديدتان ويتم إطلاق ما يصل إلى 3 نيوترونات وكمية كبيرة من الطاقة.

يمكن أن تصل النيوترونات المحررة إلى نوى أخرى وتؤدي إلى ظهور نيوترونات جديدة. وهكذا ، أ تفاعل تسلسلي، أي عملية مستمرة تطلق كمية كبيرة من الطاقة النووية.

الانشطار النووي لليورانيوم

أشهر تفاعلات الانشطار النووي هي تلك التي تحدث مع اليورانيوم. عند واحد نيوترون مع ما يكفي من الطاقة يصل إلى نواة اليورانيوم ، ويطلق النيوترونات التي يمكن أن تسبب انشطار النوى الأخرى. ومن المعروف أيضًا أن هذا التفاعل يطلق كميات كبيرة من الطاقة.

يمكن تكوين العديد من المنتجات من اليورانيوم (U) ، مثل الباريوم (Ba) والكريبتون (Kr) والبروم (Br) واللانثانوم (La) والقصدير (Sn) والموليبدينوم (Mo) واليود (I) والإيتريوم ( ص).

تمارين على الانشطار النووي

السؤال رقم 1

(أوفال) المعادلة:

يمثل رد فعل:

أ) التحويل التحفيزي.
ب) الاضمحلال الإشعاعي.
ج) الأكسدة والاختزال.
د) الانشطار النووي.
هـ) الاندماج النووي.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) الانشطار النووي.

عندما يصطدم نيوترون (n) بنواة ذرية غير مستقرة ، مثل اليورانيوم (U) ، يحدث اضطراب وإطلاق نوى ذرية أكثر استقرارًا. ستصل النيوترونات الناتجة أيضًا في هذا التفاعل إلى نوى أخرى مما يؤدي إلى حدوث تفاعل متسلسل.

السؤال 2

ما هو الفرق بين الانشطار والاندماج النووي؟

انظر للاجابة

الجواب: بينما في الانشطار النووي يوجد انقسام لنواة الذرة ، في الاندماج تتحد النوى الذرية.

السؤال 3

(Ufal) الانشطار النووي هو انقسام نواة ذرية ثقيلة وغير مستقرة يحدث ، على سبيل المثال ، عن طريق قصف هذه النواة بالنيوترونات ، وإطلاق الطاقة. البديل الذي يمثل معادلة الانشطار النووي بشكل صحيح هو:

ال)

ب)

ç)

د)

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) .

يتوافق العدد الكتلي لعنصر ما مع مجموع البروتونات والنيوترونات. في الجزء الأول من المعادلة ، لدينا 92 بروتونًا في ذرة اليورانيوم ، وهو ما يتوافق مع العدد الذري ، و 143 نيوترونًا ، محسوبًا بطرح عدد البروتونات من الكتلة.

Z = p = 92

أ = ع + ن = 235
ن = أ - ع = 235-92 = 143

بالإضافة إلى نيوترونات اليورانيوم ، لدينا نيوترون آخر قصف نواة الذرة وما مجموعه 144 نيوترونًا في العضو الأول.

في العضو الثاني من المعادلة ، مجموع الأعداد الذرية للباريوم (Ba) والكريبتون (Kr) يبلغ 92 بروتونًا.

56 + 36 = 92

عدد النيوترونات للباريوم (Ba) هو 84 والكريبتون (Kr) هو 57. نحصل على هذه القيم بطرح عدد البروتونات من الكتلة.

أ = ف + ن = 140
ن = أ - ع = 140-56 = 84

أ = ف + ن = 93
ن = أ - ع = 93-36 = 57

في العضو إذن لدينا 144 نيوترونًا ، حيث نضيف النيوترونات من نواتين ذريتين مع إطلاق الثلاثة في التفاعل.

84 + 57 + 3 = 144

لذلك ، فإن المعادلة صحيح: 92 بروتونًا و 144 نيوترونًا في كل عضو من المعادلة.

راجع أسئلة امتحان القبول بالجامعة حول الموضوع في القائمة التي أعددناها: تمارين النشاط الإشعاعي.