الانشطار النووي

الانشطار النووي

   

                 
 هو عمليةتتم فيها انقسام وانشطار  نواة ذرة عنصر ما إلى قسمين أو أكثر،عند قذف هذه الماده بالكترون وهى فى حالة حرجة اى ان كتلتها وسلط للحالة الحرجة التى لا يبدأ التفاعل الانشطارى الا عند هذه الحالة وبهذه العملية تتحول مادة معينة إلى مواد أخرى وينتج عن عملية الانشطار هذه نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة(بالاخص أشعة غاما) ودقائق نووية مثل جسيمات ألفا وأشعة بيتا. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.

تستعمل عملية الانشطار النووي في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية، كما تستعمل لإنتاج الأسلحة النووية. ومن الموادالنووية الانشطارية الهامة والتي تستخدم كثيراً في المفاعلات الذرية مادتي اليورانيوم-235 وبلوتونيوم-239، والتي هي عماد الوقود النووي. وفي الوقود النووي يتم ما يسمى بالتفاعل المتسلسل حيث يصطدم نيوتروناً مع نواة ذرة اليورانيوم-235 فتنقسم إلى قسمين؛ ويصاحب هذا الانقسام انطلاق عدد من النيوترونات يقدر ب 2 و5 نيوتروناً في المتوسط. ويمكن لتلك النيوترونات الناتجة أن تصطدم بأنوية أخرى من اليورانيوم-235 وتتفاعل معها وتعمل على انشطارها. بذلك يزيد معدل التفاعل زيادة تسلسلية قد يؤدي إلى الانفجار إذا لم ننجح في ترويضه والتحكم فيه.

وفي المفاعلات النووية التي تستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية يُستعمل اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239 بنسبة 5.3 % في مخلوط أكسيد اليورانيوم لإنتاج الطاقة. ويحتاج مفاعل نووي كبير يعمل بقدرة 1000 ميجاوات إلى نحو 100 طن من أكسيد اليورانيوم تكفيه لمدة ثلاثة سنوات. إلا أن الطريقة الاقتصادية لتشغيل المفاعل النووي تتطلب إيقاف تشغيل المفاعل كل سنة لمدة عدة أسابيع، يجري خلالها استبدال ثلث كمية الوقود النووي المستهلك بوقود جديد، وكذلك لإجراء أعمال الصيانة والتفتيش عن أي خلل قد يحدث ومعالجة الخلل.

وفى المفاعلات الاندماجية يستخدم التفاعل الانشطارى لتوليد الحرارة التى تبدأ عملية الاندماج التى تحتاج الى قدر هائل من الطاقة لايصال المادة الى حالة البلازما النووية التى تؤدى الى اندماج انوية الذرات مكونة ذرات اثقل .

ويعود الفضل فى اكتشاف الانشطار الذرى الى الالمان حيث اول من قذف الذرات بالالكترونات هو   إنريكو فيرمي لكنه لم يستطع تفسير نتائج العملية  الى ان قام كل من  أوتو هان وزميلته ليزا مايتنر وزميلهما شتراسمان بالتجارب وكانت النتائج غير متوقعة حيث انهم وجدوا مواد اخرى تكونت نتيجة لتلك العملية

نواتج الانشطار

ينتج عن انشطار نواة اليورانيوم نواتين صغيرتين في أغلب التفاعلات ، كما من الممكن أن ينتج عن الانشطار أكثر من نواتين. وقد تكون "أنصاف" نواة اليورانيوم الناتجة زوجا من نوكليدات مختلفة. وغالبا ما تنتج نواة لها كتلة ذرية خفيفة نسبيا (نحو 90) مصحوبة بنواة ثقيلة (كتلة ذرية 140). ولذلك يبين منحنى توزيع الأنوية الناتجة عن الانشطار قمتين (توزيع كتلة الأنوية الناتجة).ويبقى مجموع البروتونات والنيوترونات قبل التفاعل وبعده ثابتا. وعل سبيل المثال نذكر هنا حالتين ممكنتان للانشطار النووي للبلوتونيوم-239 بواسطة امتصاصه لأحد النيوترونات