ملتقى الفيزيائيين العرب - الإنشطار النووي

كان العالم فيرمي ( Enrico Fermi) في العام 1934 يقوم ببعض التجارب للحصول على نظائر العناصر عن طريق قذف النوى بالنيوترونات . وعندما وصل إلى عنصر اليورانيوم ( العنصر الأخير في الجدول الدوري في ذلك الوقت ) . توقع أن قذف العنصر بالنيوترونات سيؤدي إلى وجود نواة غير متسقرة تقوم بإطلاق جسيمات بيتا وبالتالي ازدياد العدد الذري من 92 إلى 93 وانتاج عنصر جديد في الجدول الدوري , ولكنه لم يحصل على ما توقعه ولم يستطع التعّرف على نواتج التفاعل.
[BIMG]http://photoblog.dralzheimer.stylesyndication.de/images/nuclear_power_plant_cattenom_by_dralzheimer.jpg[/BIMG]

واستمرت الأبحاث والدراسات من العام 1935 إلى العام 1938 حيث قام عالم كيميائي ألماني يسمى إدا نوداك
( Ida Noddack) بالتعرف على نواتج التفاعل وأوضح أن نواة اليورانيوم انشطرت إلى نواتين متوسطتي الكتلة . وقد أكدت الدراسات صحة ما افترضه هذا العالم . وبذلك يكون الإنشطار النووي :
http://www.world-mysteries.com/fission1.gif

" انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتي الكتلة , وانتاج كميات هائلة من الطاقة نتيجة تفاعل نووي "

ولإحداث الإنشطار تقذف النواة الثقيلة مثل يوارانيوم ـ 235 بجسيمات خفيفة نسبياً مثل النيوترونات التي تعد أفضل القذائف لأنها لا تحمل شحنة .

ولا ينتج دائماً نفس نواتج التفاعل إلا أن العدد الذري للأنوية Y , y يتراوح بين 36 و 60 ومن الإنشطارات الشائعة الحدوث وفي التفاعلات السابقة فإن مجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل أقل من مجموع كتل المواد الداخلة في التفاعل مما يؤكد أن هذا التفاعل منتج للطاقة .
التفاعل المتسلسل Chain Reaction :

لعلك لاحظت أن انشطار نواة اليورانيوم ـ 235 ينتج مجموعة من النيوترونات ( اثنين أو ثلاثة ) , وأن ما سبب انشطار النواة هو نيوترونات بطيئة . وبذلك يمكن وتحت شروط معينة أن تتسبب النيوترونات الناتجة من التفاعل في مزيد من الإنشطارات المتتالية والتي تنتج قدراً هائلاً من الطاقة . وهذا ما يعرف بالتفاعل المتسلسل .

وفي الأسلحة النووية يتم إحداث تفاعل متسلسل غير متحكم فيه , مما ينتج طاقة هائلة ومدمرة وتؤدي إلى حدوث أضرار عديدة , أما إذا تم التحكم في عدد النيوترونات المشاركة في التفاعل فإنه يكون بالإمكان التحكم في الطاقة الناتجة والسيطرة عليها واستغلالها في العديد من الأغراض , وهذا ما يحدث فعلاً في المفاعل النووي .

ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل :

1. إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة معينة تسمى " الكتلة الحرجة" فإن كثير من النيوترونات ستفلت دون التفاعل مع أنوية جديدة .

2. النيوترونات الناتجة عن الإنشطار هي نيوترونات متوسطة السرعة , ولذا يلزم تقليل سرعتها حتى تستطيع القيام بعمليات انشطار جديدة .
3. يحتوي اليورانيوم الطبيعي على 99.3 % من ( والذي يمتص النيوترونات المتوسطة السرعة دون حدوث انشطار ) وعلى 0.7% من اللازم لعملية الإنشطار وللحصول على تفاعل متسلسل في انفجار نووي يلزم زيادة تركيز إلى 50% في حين يلزم تركيزه إلى 3.6 % في المفاعلات النووية .

[BIMG]http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/gbb.cel.fa.108.b3/content/images/08_10_nuclear_export.jpg[/BIMG]

المخلفات النووية :

يجب الحرص الشديد عند تناول المخلفات النووية أو نقلها . وعندما ينتهي استعمال الوقود النووي ، تكون هناك نسبة عالية من الذرات القابلة للانشطار في بقايا الوقود ، وتطلق هذه الذرات المشعة ، بالإضافة إلى غيرها من نواتج الانشطار المشعة قدرا كبيرا من الحرارة ، وقدرا كبيرا من الإشعاعات ، ولهذه يجب التخلص من هذه النفايات بعناية كبيرة .

وهناك عدة طرق للتخلص من هذه النفايات و المخلفات النووية ، فهي قد تغمر في خزانات مملوءة بالماء حتى تفقد جزاء كبيرا من حرارتها وبعض إشاعتها ، ثم توضع بعد ذلك في أوعية خاصة لا تسمح بنفاذ الإشعاعات منها ، وتدفن بعد ذلك في باطن الأرض على أعماق كبيرة وبعيدا عن العمران .

وتقوم بعض الدول مثل فرنسا و الولايات المتحدة بتغليف هذه النفايات المشعة في كتل من الزجاج أو من الخزف ، مما يساعد على مقاومة الحرارة المنبعثة من هذه النفايات ويعزلها عن الوسط المحيط بها ، كما يمنع الفعل الكيميائي لمختلف العوامل الخارجية المحيطة بهذه النفايات ، مثل المياه الجوفية أو بعض مكونات التربة الأخرى .

وعادة ما توضع هذه النفايات ، بعد تغليفها بالزجاج أو الخزف ، في أوعية من الصلب محكمة الإغلاق ، ثم تحفظ بعد ذلك في آبار خاصة ذات جدار سميك و مزدوج ، على عمق كبير تحت سطح الأرض . ويجب فرض رقابة دائمة على موقع دفن هذه النفايات النووية ، وذلك لأنها تبقى مصدرا للخطر لمدة طويلة تصل في بعض الأحيان إلى مئات السنين
[BIMG]http://presselibreinternationale.com/fluor/images_fluor/article-atom-bomb-hiroshima.jpg[/BIMG]

جازاكم الله خيرا