الإنشطار النووي+..

15,363 views

Published on

Published in: Technology, Business

الإنشطار النووي+..

  1. 1. الإنشطار النووي<br />الانشطار النوويNuclear fission هي عملية انشطار نواة ذرة ما إلى قسمين أو أكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة إلى مادة اخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات وفوتونات حرة( بالاخصاشعةجاما) ودقائق نووية مثل دقائق ألفاalpha particles<br />ودقائق بيتاbeta particles. <br />يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تكوين كميات ضخمة من الطاقة المتحركة.<br />
  2. 2. كيف يحدث الإنشطار<br />مع اكتشاف النيوترون لوحظ إنه عند قذف نواة اليورانيوم 235 بالنيوترونات فإن نواة اليورانيوم تنشطر إلى نواتين بحيث تكون النواة الأولى هي نواة نظير الكريبتون92 والنواة الثانية هي نواة نظير الباريوم141 .ينتج عن هذا الانشطار انبعاث بعض النيوترونات الأخرى التي يمكنها أن تحدث في كتلة من اليورانيوم انشطاراً جديداً وذلك يسمى ( التفاعل المتسلسل) .وتكون الطاقة المنطلقة عن الانشطار النووي حسب معادلة اينشتاين:الطاقة = كتلة اليورانيوم x مربع سرعة الضوءوبذلك نجد أن الطاقة الناتجة عن انشطار أنوية كيلوجرام واحد من اليورانيوم تعادل الطاقة الناتجة عن احتراق ثلاثة آلاف طن من الفحم<br />
  3. 3. التفاعل المتسلسل Chain Reaction :<br />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 .<br />
  4. 4. ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل :<br />1. إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة معينة تسمى &quot; الكتلة الحرجة&quot; 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 . <br />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 .<br />
  5. 5. تفاصيل عملية الأنشطار النووي تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار إلى تحفيز انشطاراتاخرى التي تؤدي إلى تكوين نيوترونات حرة اخرى وتستمر هذه السلسلة من المؤدية إلى إنتاج كميات هائلة من الطاقة.يطلق على نظائر العناصر التي لها القدرة على تحمل هذه السلسلة الطويلة من الأنشطارات النووية اسم الوقود النووي. من أكثر أنواع الوقود النووي استعمالا هو اليورانيوم ذو كتلة ذرية رقم 235 وبلوتونيوم ذو كتلة ذرية رقم 239، هذين العنصرين ينشطران بصورة بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى بالانشطار التلقائيspontaneous fissionوتاخذهذة العملية التلقائية مايقارب 550 مليون سنة على أقل تقدير ولكن عملية الانشطار هذه يتم تحفيزها والإسراع بها في المفاعلات النووية.تنتج عادة عن سلسلة من الأنشطارات في المواد المذكورة اعلاه طاقة حركية هائلة . يرجع السبب الرئيسي في تفضيل اليورانيوملاجراء عملية الأنشطار النووي لغرض تصنيع الأسلحة النووية إلى كون النظير 235 لليورانيوم خفيف الكتلة ويمكن تحفيز انشطاره بسهولة بواسطة تسليط حزمة من النيوترون عليه وبعد الأنشطار يتولد 2.5 نيوترون وهذه الكمية من النيوترون كافية لاستمرار عمليات انشطار متسلسلة و متعاقبة.<br /> <br />
  6. 6. تخصيب اليورانيوم:<br />هدف التخصيب هو زيادة نسبة اليورانيوم 235 الانشطاري في اليورانيوم, ولكي يكون اليورانيوم قابل للتفاعل في المفاعل النووي لابد من تخصيبه ليحتوي على 2-3% من اليورانيوم235 <br />ومن أساليب التخصيب الشائعة الإستعانة بجهاز الطرد المركزي الغازي<br />وأيضا التخصيب بالترشيح <br />
  7. 7. المفاعل النووي:<br />يستخدم اليورانيوم المخصب في شكل كريات من الوقود حجم كل واحدة حجم العملة وطولها نحو بوصة ويتم تشكيل تلك الكريات على هيئة قضبان طويلة تعرف باسم الحزم ويتم الاحتفاظ بها داخل حجرة مضغوطة شديدة العزل<br />أجزائه :<br />1- قلب المفاعل <br />2- مضخة تبريد<br />3- قضبان وقود<br />4- مولد بخار<br />5- ضخ البخار للتربين الذي يولد الكهرباء<br />6- مبنى الإحتواء<br />
  8. 8. التحكم في الانشطار النووي:<br />يستخدم يورانيوم235 المخصب في صناعة وقود المفاعل النووي لإنتاج الطاقة. والمعتمد على مبدأ الانشطار النووي، فبانشطار نواة الذرة تنطلق طاقة حرارية هائلة.<br />وبالنسبة لذراتاليورانيوم فبإطلاق النيوترونات عليها يحدث الانشطار النووي لذراتها، وبانشطار بعض الذرات تطلق بدورها النيوترونات، واصطدام هذه النيوترونات مع ذرات أخرى يسبب انشطارها فيتم تحرير المزيد من النيوترونات، وهكذا يستمر رد الفعل المتسلسل مسببا لتوليد كمية هائلة من الطاقة الحرارية.<br />ويتم التحكم بمعدل الانشطار النووي في المفاعل باستخدام قضبان تحكم من مادة الكادميوم التي تقوم بامتصاص بعض النيوترونات المتحررة؛ فهي تسمح بتنظيم الانشطار النووي والتحكم الآمن به. كما يتم استخدام نظام تبريد مائي للتخلص من الحرارة المفرطة التي تنتج في أثناء العملية، ويستخدم البخار الذي يتم توليده لتدوير التوربينات التي تولد الطاقة الكهربائية. وبذلك فلإنتاج 133 ميجا وات يحتاج المفاعل إلى 25 طنا من اليورانيوم المخصب تنتج من 210 أطنان يورانيوم طبيعي.<br />
  9. 9. تاريخ القنبلة الذريةعام 1945 هو بداية إنتاج أسلحة الدمار الشامل في الولايات المتحدة بواسطة علماء كبار مثل روبرت اوبنهايمروانريكو فيرمي وارثركومتونوليوسزيلارد بتوجيهات روزفلت في سنة 1939 ضمن مشروع سري أطلقوا عليه اسم مشروع مانهاتن. بعد بداية الحرب وأعلن فيرمي نجاح التجربة وألقيت في أغسطس عام 1945 علي هيروشيما باليابان وكانت من اليورانيوم 235 وقتلت 80 ألف - و الثانية علي ناجازاكي وكانت من البلوتنيوم<br />
  10. 10. أنواع لبعض القنابل المدمرة<br />
  11. 11. قنبلة هيروشيما<br />تزن أكثر من 4.5 طن <br />سميت بـالولد الصغير <br />عدد الوفيات 120,000 حاله<br />الوقود المستخدم U235<br />
  12. 12. قنبلة نجازاكي<br />تزن اكثر من 3 طن<br />سميت FAT MAN<br />العنصر المستخدم البلتونيوم<br />
  13. 13. القنبلة الهيدروجينية <br />القنابل الهيدروجينية عبارة عن أحد أنواع الأسلحة النووية وبالتحديد يعتبر من نوع الأسلحة النووية الأندماجية ويعرف أيضا باسم H-bomb أو القنبلة النووية الحرارية. تصنع هذه القنابل بواسطة تحفيز عملية الأندماج النووي بين نظائر عناصر كيميائية لعنصر الهيدروجين وبالأخص النظيرين التريتيوم (Tritium) والديتيريوم (Deuteriumينتج عن انفجار القنبلة الهيدروجينية حرارة شديدة واهتزاز هائل ورياح عاتية شديدة السرعة وانبعاث هائل للأشعة لاسيما أشعة جاما.<br />
  14. 14. التأثيرات الناجمة من انفجار القنبلة النووية<br />يقصد بها الأضرار الناجمة من التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية والتأثيرات الإشعاعية للقنبلة النووية.تبلغ قوة الانفجار ما يقارب 40% إلى 60% من الطاقة الإجمالية للقنبلة النووية حيث تؤدي الحرارة والضغط الشديدين الناجمة من الانفجار إلى حركة سريعة للغازات الموجودة في الجو نحو خارج منطقة الانفجار مسلطا ضغطا هائلا على المناطق المجاورة على شكل موجات متعاقبة دائرية الشكل وتكون سرعة هذه الموجات مئات الكيلومترات في الساعة وبهذا يمكن القول أن هناك نوعين من الضغط يتولدان في لحظة الانفجار وهما:* ضغط مرتفع ساكن نتيجة للارتفاع المفاجئ والهائل من هول انفجار القنبلة.* ضغط مرتفع متحرك نتيجة للاهتزاز وحركة الغازات في الجو بشكل دائري نحو خارج نقطة الانفجار .ناهيك عن تأثير هذين النوعين من الضغط العالي عن المباني فان لها تأثيرا على جسم الإنسان أيضا حيث يسلط ضغط شديد على جميع أنسجة جسم الإنسان مؤثرة على مناطق الاتصال بين نسيجين مختلفين مثل اتصال العضلات مع العظام فيحدث تمزقات شديدة وكذلك تتعرض الأعضاء التي تحتوي على غازات كالرئة والأمعاء والأذن الوسطى إلى ضغط شديد يؤدي إلى انفجار هذه الأعضاء .<br />
  15. 15.
  16. 16. كلمة أخيرة:<br />ربما تستطيع الدول التي تمتلك الأسلحة النووية اليوم أن تبدأ خطوة بخطوة في الاستغناء عن هذه الأسلحة كقدوة للبلاد الأخرى، وبذلك يصبح منع انتشار الأسلحة النووية ساريا على الجميع وتختفي أسلحة الدمار الشامل من عالمنا.. لكن هل يمكن أن يتحقق هذا الحلم على أرض واقعنا الحالي!.<br />

×