[no1]

[align=center]أنواع تفكك بيتا - Types of B-decay

1)
التفكك الإلكتروني Eelectron decay
يلاحظ أن إصدار إلكترون من النواة ناتج عن تحول نيوترون من نيوترونات النواة إلى بروتون وذلك لكي تصبح النسبة بين النيوترونات والبروتونات هي نسبة الاستقرار ويعبر عن هذا التفكك كالآتي :-

2 )
التفكك البوزيتروني Positron decay
في بعض الأحيان تكون نسبة النيوترونات إلى البروتونات في النظير المعين أقل من النسبة التي تحقق الاستقرار . وفي هذه الحالة يتحول أحد بروتونات النواة إلى نيوترون وينطلق نتيجة لذلك بوزيترون يحمل شحنة البروتون الموجبة ويعرف تفكك بيتا في هذه الحالة بالتفكك البوزيتروني ويعبر عنه كالآتي :

3 ) الاسر الالكتروني : Electron Capture
يمكن أن يحدث تحول أحد بروتونات النواة إلى نيوترون بطريقة أخرى يتم ذلك بأن تأسر النواة إلكترون من إلكترونات المدارية القريبة من النواة ( أي المدار k وفي أحيان قليلة من المدار ) ويتحد هذا الإلكترون المأسور مع أحد البروتونات فيتكون النيوتون . ويعرف تفكك بيتا في هذه الحالة بالأسر الإلكتروني ويعبر عن الآتي :-

وهكذا فإنه يوجد ثلاثة أنواع لتفكك بيتا هي التفكك الإلكتروني ( - B- ) والبوزيتروني ( +B ) والاسر الإلكتروني ( Electron Copture ) . وفي حالة الأسر الإلكتروني لا تصدر النواة أياً من جسيمات بيتا ولقد ثبت فيما بعد أنه عند حدوث أي نوع من تفكك بيتا ينطلق من النواة جسيمات تعرف باسم النيوترينو ( neatrino) - V ( نيو ) .

والنيوترينو عبارة عن جسم متعادلة الشحنة وكتلة السكون له مساوية للصفر
( أي Mv = o ) . وعلى هذا أصبح التعبير عن الأنواع الثلاثة لتفكك بيتا كالآتي

اضمحلال جاما
إشعاعات جاما هي عبارة عن موجات كهرومغناطسية ذات طاقة عالية . وتصدر إشعاعات جاما إذا تكونت النواة الوليدة الناتجة عن تفكك الفا أو تفكك بيتا في حالة مثارة فتفقد النواة إثارتها عن طريق التخلص من الطاقة في شكل إشعاعات جاما وبذلك فإنه بالنسبة لاضمحلال جاما تكون النواة الوليدة هي نفسها النواة الأم ولكنها أكثر استقراراً .
وتجدر الإشارة إلى أن بعض النظائر المشعة تتفكك إلى نظائر غير مستقرة يكون النظير الناتج مشعاً بدوره وبالتالي يتفكك إلى نظير آخر .
وهكذا نجد أن هناك العديد من النظائر التي لها نشاط إشعاعي طبيعي وتتفكك هذه النظائر مصدره إما جسيمات الفا أو بيتا أو كليهما معاً وقد يتبع ذلك مباشرة أو خلال فترة زمنية معينة إشعاعات جاما الصادرة نتيجة انتقال النويات الوليدة من الحالات المثارة إلى الحالات الأرضية .

=====================================

نظرية الانحلال الإشعاعي
تقدم رذر فورد وسودي سنة 1905 بنظرية الانحلال لتفسير ظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي . وتقضي النظرية بأن ذرات العناصر المشعة تنحل نتيجة لما ينبعث منها من جسيمات الفا أو بيتا التي هي في حد ذاتها جسيمات مادية ، أي أن جزءاً محدد من نواة الذرة ينطلق بسرعة فائقة تارك وراءه ذرات عنصر جديد يختلف تماماً في خواصه الطبيعية والكيميائية عن العنصر الأصلي . ويكون العنصر الجديد أو المولود مشعاً أيضاً فتنطلق من نوى ذراته جسيمات مادية ينتج عن انطلاقها أن تتحول ذرات هذا العنصر الجديد إلى ذرات عنصر ثالث جديد وهكذا نتابع عملية التحول من عنصر مشع إلى عنصر آخر مشع حتى ينتهي الانحلال عند عنصر مستقر وجدير بالذكر أنه فيما عدا حالات نادرة جداً فإن نوى عنصر معين تنحل بانبعاث نوع واحد من الجسيمات ، أما جسيمات الفا أو جسيمات ( بيتا ) فلا تنبعث الجسيمات من نواة واحدة ، ومعنى هذا أن النواة التي يحدث انحلالها بجسيمات الفا لا ينبعث منها جسيمات بيتا ، ألا أن انبعاث جسيمات الفا أو جسيمات بيتا قد يكون مصحوباً بانبعاث أشعة جاما .

وتسمى العناصر الناتجة من عملية التحول المتتابع بالمتسلسلة الإشعاعية ويتوقف الوزن الذري للعنصر الوليد بعد أي تحول على نوع الأشعة المنطلقة في عملية التحول فعندما ينطلق جسيم الفا ( وزنه a ) من ذرة الراديوم ( وزنها الذري 226 ) تتكون ذرة عنصر جديد وزنه الذري 222 ، ويعرف هذا العنصر الجديد بالرادون وهو ذو نشاط إشعاعي وتنطلق منه جسيمات الفا تتحول ذرته إلى عنصر آخر هو الراديوم ( وزنه الذري218 ).



متسلسلات النشاط الإشعاعي الطبيعي

إن جميع العناصر ذات النشاط الإشعاعي الطبيعي تقع إعدادها الذرية بين Z = 81 وZ = 92 وهناك ثلاث مسلسلات في الطبيعة ، وتعتبر معظم النويدات المشعة في الطبيعة نواتج انحلاليه لها . وكل متسلسله تبدأ بنويدة أم تمر بسلسلة من التحويلات التي تشمل انبعاث جسيمات الفا وبيتا لتكوين نويدات وليدة . وشكل رقم (1) يتضمن اسماء المتسلسلات الثلاثة والأعمار النصفية للنويدات الأم والنويدات الوليدة النهائية المستقرة لكل متسلسلة .



متسلسلات النشاط الإشعاعي

1 ) متسلسلة اليورانيوم :

تبدأ هذه المتسلسلة بعنصر اليورانيوم Ui ويبلغ نصف العمر لليورانيوم4.5X109 yer . ويمر اليورانيوم بسلسلة من التحولات التي يصاحبها انبعاث جسيمات الفا أو بيتا حتى ينتهي بالرصاص المستقر وفيما يلي جدول لعناصر هذه المجموعة :

2 ) متسلسلة الأكتيوم :-

هذه المتسلسلة يرجع أصلها إلى الأكتيويورانيوم وهو النظير لليورانيوم
والذي يبلغ نصف العمر 7.1X108 yer ويمر الأكتيويورانيوم بسلسلة من التحولات حتى ينتهي بنظير الرصاص المستقر ويمكن التعبير عن الوزن الذري لعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن + 3 حيث تترواح قيمة ن بين 51 ، 58 .

3 ) متسلسلة الثوريوم :-

تبدأ بعنصر الثوريوم يمر بسلسلة من التحولات ثم يتحول بعد إشعاع ست من جسيمات الفا وأربعة من جسيمات بيتا إلى نظير الرصاص المستقر
ويمكن التعبير عن الوزن الذري لعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن وتتراوح قيمة ن في هذه المجموعة بين 52، 58 .

4 ) مجموعة النبتونيوم :-

كان من الطبيعي أن يتجه التفكير إلى احتمال وجود متسلسلة رابعة من العناصر الطبيعية المشعة يعبر عن 1.8 أوزانها الذرية بالرمز (4ن+1) ولم يكن معروفاً من عناصر هذه المجموعة سوى سبعاً موجود بكميات ضئيلة جداً في الغلاف الصخري ( القشرة الأرضية ) وكذلك الناتج النهائي البزموث ( وزنه الذري 209) .

وفي أثناء الحرب العالمية الثانية استخدم العلماء النشاط الإشعاعي الصناعي لإنتاج نظائر مختلفة لكل العناصر وامكنهم بذلك تحضير عناصر المجموعة الرابعة التي لم تكن موجودة في الطبيعة . ويعتبر البلوتونيوم العنصر الوالد لهذه المجموعة ولذلك فهي تعرف بمجموعة البلوتونيوم أو المجموعة 4ن+1 حيث تتراوح قيمة ن بين 52،60 .

وهي تبدأ بـ التي لها عمر نصفي مقداره لليورانيوم2 .25X106ger وهذه المتسلسلة تنهي بعد انحلالها بنظير البزموث . [/align]

[no1]

[align=center]التفكك الإشعاعي المتزن
تكون المادة الناتجة عن عمليات التفكك الإشعاعي في بعض الحالات هي نفسها مادة مشعة فتفكك بصورة تلقائية حال تكونها ومن أشهر الأمثلة على ذلك اليورانيوم 234 حيث ينطلق من نواته جسيم ألفا ويتحول لثوريوم 230 والذي بطلق بدورة جسيماً
آخراً ويتحول لراديوم 226 وهكذا . وإذا وجدت عينة نقية من اليورانيوم فإن هذه العينة وبعد مضي زمن معين محتوي على مزيج من هذه العناصر أو النويدات نفرض أن المادة الأصلية ( تعرف بالنواة الأم )1x وفترة نصف العمر لها Τ1 وثابت تفككها l2 قد تفككت ونتج عنها مادة جديدة x2 ( تعرف بالنواة البنت ) وفترة نصف عمرها Τ2 وثابت تفككها l1 ونفرض أن عدد ذرت المادة الأصلية ( أي عندما (t = 0 ) يساوي N0 بينما يساوي عدد ذرات المادة الجديدة الصفر عند نفس الزمن ( t = 0 ) ويمكن كتابة عدد ذرات المادة الأصلية الأم كدالة في الزمن على الصورة N1( t ) = N0 e وبعد مضي فترة زمنية مقدارها d t فإن عدداً مقداره N1l1dt بتفكك من المادة 1x ويتحول للمادة الجديدة x2 والتي ينقص عددها في نفس الفترة الزمنية وبسبب التفكك بمقدار N 1 l1dt وبالتالي فإن عدد الذرات المتبقية من x2 يكون N2 حيث

dN2 = N1 l1dt - N2 l2dt

ويكون معدل تراكم أو إنتاج هذه المادة هو

= N1 l1- N2 l2

وتكون فترة نصف العمر للنواة الأم في بعض الحالات طويلة جداً مقارنة مع فترة نصف العمر للنواة البنت أي T2 << T1 ( وهذا يعني أن معدل تفكك النواة الأم صغير جداً مقارنة مع معدل تفكك النواة البنت ، وفي هذه الحالة وعند اعتبار الفترات الزمنية التي تكون متقاربة مع T2 وهي بالتالي قصيرة جداً مقارنة مع فترة نصف الحياة للنواة الام فإنه يمكن اعتبرا أن عدد ذرات الأم ثابت وكذلك عدد الذرات التي تتفكك في الثانية الواحدة . وبما أن معدل تفكك النواة البنت كبير جداً فإن هذه الذرة تتفكك بنفس معدل تكونها ويبقى عدد ذراتها بالتالي ثابتاً ويكون معدل تراكمها معدوماً أي أن

وفي حالة وجود عدة عمليات تفكك فإنه يمكن تعميم النتيجة السابقة لتصبح

N1 l1 = N2 l2 = N3 l3 = …..

ويكون نشاط جميع العناصر الموجودة متساوياً ويقال أن التفكك في هذه الحالة متزناً ( أي في حالة اتزان) .



الشدة الإشعاعية للعينة- activity of asample
في معظم الأحيان يكون المطلوب هو معرفة عدد النويات التي تتفكك في الثانية وليس عدد النويات الباقية دون تفكك والمحدد بالعلاقة

N ( t ) = No e - λt

ويعرف عدد النويات التي تتفكك في الثانية الواحدة من عينة مشعة باسم الشدة الإشعاعية للعينة activity of asample))
أي أن الشدة الإشعاعية للعينة هي= A ( t ) = =λNO e-λt = λ N ( t )

وتعرف AO = λNo بالشدة الإشعاعية عند اللحظة t = o
لذا نجد أن A ( t ) = Ao e-λt


عمر النصف ومتوسط العمر - Half -Life and Mean- Life

عمر النصف ( أو العمر النصفي ) للنظير المعين هو عبارة عن الفترة الزمنية التي تنخفض خلالها شدته الإشعاعية إلى النصف بمعنى آخر فإن عمر النصف هو الزمن اللازم لتفكك نصف عدد نوى العينة ، ويرمز له عموماً بالرمز t لهذا فإنه يوضع

حيث أن وحدة الزمن هي الثانية ( sec ) فإن وحدة قياس ثابت التفكك λ هي

أما متوسط العمر لعينة مشعة والذي يرمز له عادة بالرمز فهو عبارة عن مجموع أعمار الأنوية جميعاً في العينة مقسوماً على عددها ويسهل تحديده من العلاقة

وهكذا نجد أن كلاً من λ ، t مرتبطة ببعضها بعلاقات بسيطة ،

ومعرفة حداها يحدد باقيها .[/align]

[no1]

[align=center]الدرس الرابع

الخصائص النووية ليعض العناصر

================================================== ==================================

الخصائص النووية ليعض العناصر و التى تستخدم فى القذف النووي

1)
الذهب
نواة الذهب تبعد عنها النيترونات بعيدا
بينما تستطير جسيمات ألفا عند أقترابها من ذرات الذهب

2)
الكوبلت
يمتص و يشع أشعة جاما

3)
البريليوم
عاكس لجسيمات ألفا
و البروتونات
و الألكترونات
و النيترونات

و مهدئ للتفاعلات النوويه

مصدر للنيترونات و أشعة أكس ..

4)
الكادميوم و البورون و الأنديوم
عناصر شرهه لأمتصاص النيترونات

5)
شمع البرافين ( الكان(

- غنى بالهيدروجين , الذى تسهل إثارة أنويته .. و أطلاقها ..
- عندما تصطدم النيترونات بالبرافين .. تنطلق البروتونات ( H+) .. مكتسبة طاقة النيترونات ..

6)
كبريتات النوشادر
غنيه بالدوترونات (1H2)
================================================== ==
يستخدم الراديوم فى القذف النيترونى ..
حيث قيمة أشعاعه من النيترونات تعادل 2.000.000 ضعف لليورانيوم ..
================================================== ==
لبللورة الزيركون أحزمة تحيطها تشبه تماما احزمة فان آلن التى تحيط بالأرض ..
و التى تحميها من قذف أنوية الأشعه الكونيه ...
================================================== ==
و لقد أكتشف جبل ضخم بالبرازيل مللئ ببلورات ضخمه للزيركون ..
و بعض البللورات بلغ نصف قطرها 2سم و طولها 10 سم ..
و هو من أحجار ناريه ..
فثمنت الأحجار بكراره بإيطاليا ..
ثم أنتشرت تحت أسم لابلادورا .. [/align]

[no1]

[align=center]الدرس الخامس

البللورات الكاشفة

================================================== ==================================
1)
يوديد الصوديوم - المنشط بالثاليوم
يتلألأ بإصابته بالأشعه الذريه .. أيا كانت

2 )
كبريتيد الرصاص :
يتفسفر بتعرضه لتحت الحمراء

3)
كلوريد الأمونيوم
ينتج الميكروويف ..

4)
كبريتات الزنك - الويلميت
يتفسفر بأستمرار عند تعرضه لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء أخضر ..

5)
كربونات الكالسيوم
تتفسفر بأستمرار عند تعرضها لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء أحمر ( قرمزى ) ..

6)
كبريتيد النحاس
يتفسفر بأستمرار عند تعرضه لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء تراكواز ..

7)
كبريتيد الزنك
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أحمر

8)
كبريتات الكينين
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أزرق

9)
الكلوروفيل :
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أخضر[/align]

[no1]

[align=center]الدرس السادس

( الكتلة الحرجة - Critical Mass )

( كمية المادّةِ الانشطارية - The amount of fissionable material )
( المطلوبة لدَعْم تفاعل متسلسل - needed to support a chain reaction )
=====
أنَّ انشطار النوى الثقيلةِ يُصدرُ كمياتَ كبيرةَ مِنْ الطاقةِ. هذا لأن في انشطار النوى تتحول بعض الكتلةِ إلى الطاقةِ. على سبيل المثال في (u-235 ) و هي نواة كتلتهاُ حوالي (t kg. ) , و عندما تمر هذه النواةِ بانشطار مثالي حوالي ( kg ) ) فإنه ( حوالي 20 % من الكتلةِ تتحول إلي نيوترونات أَو بروتونات ) و بالتالي تصدر طاقةِ , وباستعمال قانون آينشتاين ( ) ) - الطاقة المتحصلة من كتلة معينة تساوي حاصل ضرب هذه الكتلة بالجرام في مربع سرعة الضوء بالسنتيمتر/ثاني , يُمْكِنُ َحْسُاب الطاقةَ التي تُصدرُ لكلّ نواة , لنجد :

الآن هذا العددِ صغير جداً , لكن لنَتذكّرُ بأنّ هذه الطاقةُ صدرتْ عن نواة واحدة فقط من (U-235 ) , فماذا لو أنشطر كيلو جرام واحد من ( U-235 ) ؟ إن كيلو جرام واحد من ( U-235 ) يَحتوي علي حوالي ( ) نواة :

للتَمثيل بشكل أكثرِ فهماً يمكننا أن نَعتبرُ ذلك في ( )

فإذا أَفترضُنا الاستهلاك الكهربائيَ السنويَ المتوسطَ للبيتِ المثاليِ ( 5000 KWH. ) فإن انشطار كيلو جرامِ واحد من ( U-235 ) يُزوّدناُ بطاقةَ مقدارها :

لقد خمن ( Frisch و Peierl ) أن القيم الفعليّة للكتلة الحرجةِ يُمْكِنُ أَنْ تُنخفّضَ باستعمال غلاف سميك مِنْ اليورانيوم الطبيعيِ الذي يحيطَ بالكتلةَ الحرجةَ .


عاري - bare
مَحْشُو - tamped
Gm^2=ke^2=hc
حيث
Gثابت الجذب العام
mلكتلة
kابت كولوم
e الشحنة
hثابت بلانك
cسرعة الضوء[/align]

[no1]

[align=center]الدرس السابع

تصنيع السلاح النووي

القنبلة النووية





المعلومات الواردة في هذا الموضوع هي معلومات خاصة للإستعمال الدراسي فقط. ولكي يبين أضرار التسليح الذري أو النووي على البشرية، ولا يتحمل الموقع أية مسئولية لأي استعمال آخر لهذه المعلومات مهما كان. وأنه من الحكمة الإعلام بأن العاملين الذين قاموا بتصميم وإنشاء المنشئات والمعدات والأدوات هم علماء فيزياء مهرة، وهم على دراية علمية أكثر في هذه المواضيع من أي شخص يأمل القيام بذلك. وإذا ما حاول اي شخص بناء التصميم فإن من المحتمل أن يتسبب في قتل نفسه، وليس هذا بسبب الإنفجار الذري ولكن على الأغلب بسبب التعرض للإشعاع. ونحن لا ننصح استعمال المعلومات الواردة هنا بأبعد من إشباع حب الإستطلاع أو المعرفة والعلم فقط.

مستندات ومخططات القنبلة الذرية


Breakdown of the Atomic Bomb's Blast Zones
.
. .


. . .
. .
[5] [4] [5]
.
. . . .

. . . .

. [3] _ [3] .
. . [2] . .
. _._ .
. .~ ~. .
. . [4] . .[2]. [1] .[2]. . [4] . .
. . . .
. ~-.-~ .
. . [2] . .
. [3] - [3] .

. . . .

. ~ ~ .
~
[5] . [4] . [5]
.
. .


. .
.
[1] Vaporization Point
Everything is vaporized by the atomic blast. 98% fatalities. Overpress=25 psi. Wind velocity=320 mph.
[2] Total Destruction
All structures above ground are destroyed. 90% fatalities. Overpress=17 psi. Wind velocity=290 mph.
[3] Severe Blast Damage
Factories and other large-scale building collapse. Severe damage to highway bridges. Rivers sometimes flow countercurrent. 65% fatalities, 30% injured. Overpress=9 psi. Wind velocity=260 mph.
[4] Severe Heat Damage
Everything flammable burns. People in the area suffocate due to the fact that most available oxygen is consumed by the fires. 50% fatalities, 45% injured. Overpress=6 psi. Wind velocity=140 mph.
[5] Severe Fire & Wind Damage
Residency structures are severely damaged. People are blown around. 2nd and 3rd-degree burns suffered by most survivors. 15% dead. 50% injured. Overpress=3 psi. Wind velocity=98 mph.
Blast Zone Radii[/align]

[no1]

[align=center][3 different bomb types]
______________________ ______________________ ______________________
| | | | | |
| -[10 KILOTONS]- | | -[1 MEGATON]- | | -[20 MEGATONS]- |
|----------------------| |----------------------| |----------------------|
| Airburst - 1,980 ft | | Airburst - 8,000 ft | | Airburst - 17,500 ft |
|______________________| |______________________| |______________________|
| | | | | |
| [1] 0.5 miles | | [1] 2.5 miles | | [1] 8.75 miles |
| [2] 1 mile | | [2] 3.75 miles | | [2] 14 miles |
| [3] 1.75 miles | | [3] 6.5 miles | | [3] 27 miles |
| [4] 2.5 miles | | [4] 7.75 miles | | [4] 31 miles |
| [5] 3 miles | | [5] 10 miles | | [5] 35 miles |
| | | | | |
|______________________| |______________________| |______________________|

II. Nuclear Fission/Nuclear Fusion
A. Fission (A-Bomb) & Fusion (H-Bomb)
The minimum amount to start a chain reaction as described above is known as SuperCritical Mass. The actual mass needed to facilitate this chain reaction depends upon the purity of the material, but for pure U-235, it is 110 pounds (50 kilograms), but no Uranium is ever quite pure, so in reality more will be needed.
Diagram of a Chain Reaction
[1] - Incoming Neutron
[2] - Uranium-235
[3] - Uranium-236
[4] - Barium Atom
[5] - Krypton Atom


|
|
|
|
[1]------------------------------> o

. o o .
. o_0_o . <-----------------------[2]
. o 0 o .
. o o .

|
\|/
~

. o o. .o o .
[3]-----------------------> . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o .
|
/ | \
|/_ | _\|
~~ | ~~
|
o o | o o
[4]-----------------> o_0_o | o_0_o <---------------[5]
o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o
/ o \
/ [1] \
/ \
/ \
/ \
o [1] [1] o
. o o . . o o . . o o .
. o_0_o . . o_0_o . . o_0_o .
. o 0 o . <-[2]-> . o 0 o . <-[2]-> . o 0 o .
. o o . . o o . . o o .

/ | \
|/_ \|/ _\|
~~ ~ ~~

. o o. .o o . . o o. .o o . . o o. .o o .
. o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o . . o o.".o o . . o o.".o o .
. | . . | . . | .
/ | \ / | \ / | \
: | : : | : : | :
: | : : | : : | :
\:/ | \:/ \:/ | \:/ \:/ | \:/
~ | ~ ~ | ~ ~ | ~
[4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5]
o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o
o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o o o ) | ( o o o o ) | ( o o
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ o \ / o \ / o \
/ [1] \ / [1] \ / [1] \
o o o o o o
[1] [1] [1] [1] [1] [1]
B. U-235, U-238 and Plutonium[/align]