عرض مشاركة واحدة
  #4  
قديم 01-09-2012, 02:19 PM
الصورة الرمزية مهند
مهند غير متواجد حالياً
متميز وأصيل
 
تاريخ التسجيل: Jan 2012
المشاركات: 563
افتراضي

التفاعلات النووية


اذا حدث تفاعل لذرة عنصر معين ، ولم تلعب الالكترونات دوراً فيه ، وأدى هذا التفاعل إلى تغيير عدد
نيوكليونات النواة ، فإن هذا التفاعل يسمى تفاعلاً نووياً واذا تغيّر العدد الذري للعنصر خلال هذا
التفاعل ينتج عنصراً جديداً ، أما اذا تغيّر العدد الكتلي للعنصر فينتج نظيراً للعنصر الداخل في التفاعل وبذلك يكون التفاعل النووي : " هو التفاعل الذي يغيّر النواة " .

وقد يتم التفاعل النووي لعنصر معين بدون مؤثر خارجي وقد تحدثنا عن هذا النوع في الفصل السابق
والذي يسّمى"النشاط الاشعاعي الطبيعي " .

وقد نقوم نحن باستحداث مؤثرات خارجية وفي هذه الحالة يسمّى التفاعل باسم " التفاعل النووي الاصطناعي " .

حاجز الجهد النووي : Nuclear Potential Barrier
لاحداث تفاعل نووي بين نواتين ، لابد من تقريبهما من بعضهما غلى مسافة يبدأ عندها تأثير النوى النووية ، ولذلك يتم تسريع احداهما لاكسابها طاقة حركية كافية تمكّنها من الاقتراب من النواة الأخرى والتغلب على قوى التنافر الكهرسكونية بينهما . فاذا قذف جسيم موجب الشحنة شحنة (القذفية) (ش1) باتجاه نواة ثقيلة (ش2) ، فان طاقة حركة الجسيم (ط ح) تتناقص تدريجياً نتيجة قوة التنافر بينه وبين النواة ، ولذلك تزداد طاقة الوضع (ط و) .

طو اذا ما أريد لهذا الجسيم أن يصل إلى جدار النواة ، فإنه ينبغي أن يمتلك طاقة
........


حيث نق : نصف قطر نواة الهدف




وتسمى هذه الكمية حاجز الجهد النووي :

والذي يعرف على أنه" أقل طاقة حركية للقذيفة تمكنها من بلوغ جدار الهدف "ويحسب من العلاقة (1) .




ومما سبق نستنتج ما يلي :

1) لاحداث تفاعل نووي يجب أن تكون الطاقة الحركية للقذيفة أكبر من أو تساوي حاجز الجهد النووي حتى تتمكن القذيفة من الوصول إلى جدار النواة ويستحيل حدوث التفاعل اذا كانت الطاقة الحركية للقذيفة أقل من حاجز الجهد النووي .



2) يتناسب حاجز الجهد النووي تناسباً طردياً مع العدد الذري لكل من القذيفة والهدف وبذلك يصبح التفاعل النووي أكثر صعوبة كلما زاد العدد الذري للهدف أو القذيفة .



3) أفضل القذائف هي النيوترونات لأنها لا تحمل شحنة كهربائية ، وبذلك يكون حاجز الجهد النووي للتفاعل مساوياً للصفر لأنه لا يوجد بينه وبين الهدف قوة تنافر .



ومن القذائف النووية المستخدمة بالاضافة للنيوترونات ، البروتون ( ) والديوترون

()( والهيليوم ( ) وجسيمات ألفا ( ) .


التفاعل النووي الاصطناعي :
كان رذفورد أول من أجرى تفاعل نووي صناعي في العام 1919 ، حيث قذف نوى النتروجين بجسيمات ألفا فينتج من هذا التفاعل نوى اكسجين وبروتونات حسب المعادلة الآتية



وتخضع هذه المعادلة النووية للمبادئ التالية :

1) مبدأ بقاء الشحنة : أي أن مجموع الأعداد الذرية للمواد المتفاعلة يساوي مجموعة الأعداد الذرية
للمواد الناتجة من التفاعل .


2) مبدأ بقاء العدد الكتلي : أي أن عدد النيوكليونات الداخلة في التفاعل يساوي عدد النيكليونات
الخارجة التفاعل .


3)قانون حفظ (الطاقة – الكتلة) : فقد وجد أن هناك فرقاً ملحوظاً بين مجموع كتل المواد المتفاعلة ، ومجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل النووي . وهذا الفرق في الكتلة يظهر في صورة طاقة بحسب مبدأ تكافؤ (الكتلة – الطاقة) لاينشتين . أي أن :

مجموع كتل وطاقات المواد المتفاعلة = مجموع كتل وطاقات المواد الناتجة .

4) مبدأ حفظ الزخم .

واذا رمزنا للطاقة الناتجة من التفاعل النووي بالرمز (ط) فانه يمكن أن نكتب تفاعل رذرفورد على
الشكل التالي :

واذا كانت النواة الهدف ساكنة فان القذيفة يجب أن تمتلك (ط ح) كافية للتغلب على حاجز الجهد
النووي ، لاحداث التفاعل النووي .


أما الطاقة الناتجة تتوزع بين النواة المتبقية والجسيم المنبعث على شكل طاقة حركية لكل منهما فاذا :
1) اذا كانت ط > 0 ، فإن التفاعل النووي يتم ويكون منتجاً للطاقة اذا كانت ط < طح ، في حين يكون ماصاً للطاقة اذا كانت ط > طح .
2) اذا كانت ط < 0 (أي سالبة) ، فان التفاعل لا يتم ، لأن (طح) للقذيفة لا تكون كافية وفي هذه الحالة ينبغي زيادة قيمتها اذا أريد للتفاعل أن يتم .
وباعتبار تفاعل رذرفود ولحساب الطاقة الناتجة من التفاعل :
مجموع (الطاقة – الكتلة) للمواد الداخلة في التفاعل – مجموع (الطاقة – الكتلة) للمواد الخارجة من
التفاعل .

) + ط ) + كتلة ( ) = كتلة ( ) + كتلة ( ) + كتلة (
طاح (
4.0039 + 0.0083 + 14.0075 = 17.0045 + 1.0081 + ط .
ط = 0.0071 و . ك . ذ
= 0.0071 × 931 = 6.6 مليون الكترون فولت .
) وبذلك نستنتج أن هذا التفاعل ماص للطاقة .
ويلاحظ أن ط > طح (

أما من الأمثلة على التفاعلات المنتجة للطاقة .

بتطبيق مبدأ حفظ (الطاقة – الكتلة) على التفاعل نجد أنّ :

) + ط ) + كتلة ( ) = كتلة ( ) + كتلة ( ) + كتلة (
طاح (
0.0057 + 4.0039 + 9.0150 = 12.0039 + 1.0089 + ط .
ط = 0.0118 و . ك . ذ
= 0.0118 × 931 = 11 مليون الكترون فولت .
) ويكون هذا التفاعل تفاعلاً منتجاً للطاقة .
وهنا ط < طح (
رد مع اقتباس
 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59