التفاعل النووي : هي العملیة التي یتم فیها إحداث تغییر في مكونات نواة ما.
عن طريق قذف نواة عنصر بجسيمات صغيرة مثل ) بروتون ، نيوترون ، جسيم ألفا ، الديتيريوم ( ، باستخدام أجهزة
خاصة يطلق عليها اسم المسارعات النوویة حيث تكسب القذيفة طاقة حركية كافية تمكنها من اختراق النواة.
الجسيم الناتج. : (b) النواة الناتجة ، : (Y) النواة المركبة ، : (C.N)* النواة الهدف ، : (X) الجسيم القذيفة ، : (a)
*تمتص النواة الهدف القذيفة فتتشكل نواة مركبة في حالة إثارة وعدم استقرار فتضمحل ويصدر عنها إشعاعًا نوويًا ، ویعد
النیوترون من أفضل القذائف النوویة المستخدمة في إنتاج نظائر ، لأنه متعادل كهربائیًّا .
ومن الأمثلة على التفاعلات النووية الصناعية:
* تكمن أهمیة التفاعلات النوویة الصناعیة في :
1( إمكانية تحويل عنصر معين إلى عنصر آخر وإنتاج النظائر المشعة.
2( الحصول على جسيمات أو أشعة ذات طاقة عالية.
#هناك تطبيقات على استخدام الإشعة النووية الصناعية والنظائر المشعة في المجال الطبي ومنها :
1( التعقب : يتم الكشف عن وجود الإنسدادات في الأوعية الدموية أو غيابها عن طريق حقن محلول يحتوي على صوديوم
مشع في وريد ساق المريض لمعرفة نشاط الدورة الدموية.
2( العلاج بالإشعاع : يستخدم في قتل الخلايا السرطانية ذات الإنقسامات السريعة ، حيث يتم توجيه حزمة ضيقة عالية
. Co التركيز من أشعة غاما المنبعثة من أحد النظائر المشعة مثل الكوبالت
سؤال : علل 1( القدرة على التأيين يعد الخطر الحقيقي على الكائنات الحية ؟
2( حينما يتعرض جسم الإنسان للأشعة النووية ، من المواد المحيطة به، فإن أكثر أضرار الأشعة تعزى
إلى أشعة غاما أما جسيمات ألفا فلا تشكل أي خطورة .
3( ماذا لو أصبح مصدر الإشعاع داخل الجسم ، مثلًا عن طريق تناول طعام ملوث بالأشعة أو استنشاق
هواء ملوث أي الإشعاعات الثلاثة الأكثر خطورة ؟
سؤال : على ماذا تعتمد خطورة الإشعاع ؟
الإشعاع النووي الصناعي
60
27
براء جابر 0781431041
~ 38 ~
براء جابر 0781431041
البراء في الفيزياء
فيزياء الكم
الإجابة : 1( ينتج عن عملية التأيين ) التصادم ( تفاعلات كيميائية تؤدي إلى إتلاف الأنسجة داخل الخلايا ويسبب ذلك
طفرات وتغيرات في المادة الوراثية وتتحول الخلايا السليمة إلى خلايا سرطانية.
2( لأن جسيمات ألفا أقل قدرة على الاختراق ، إذ لا تتمكن من اختراق الطبقات الخارجية من البشرة فلا
تتمكن من الوصول إلى أعضاء الجسم الداخلية.
3( ألفا ، الخطر الحقيقي للأشعة يكمن في قدرتها على التأيين وأشعة ألفا لها أكبر قدرة على التأيين فهي
الأخطر وتبقى داخل الجسم لأن اختراقها قليل.
الإجابة : 1( نوع الإشعاع. 2( العضو المعرض للإشعاع. 3( مقدار طاقة الإشعاع. 4( مدة تعرض الأنسجة له.
أولًا : الانشطار النووي.
الانشطار النووي : هو تفاعل نووي يتم فيه انشطار نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتين وانتاج طاقة عالية عن طريق قذف
ويحدث نقص في الكتلة يتحول إلى طاقة حسب معادلة الطاقة لإينشتاين. ) n ( النواة الثقيلة بنواة خفيفة مثل
والمعادلة النووية تمثل التفاعل النووي من الشكل : U يمثل الشكل المجاور النواتج المحتملة لانشطار نواة
*أهمیة هذا التفاعل أنه یتحرر كمیة هائلة من الطاقة.
تتمكن النيوترونات الناتجة من انشطار نواة اليورانيوم من شطر نوىً
أخرى من اليورانيوم في كتلة من اليورانيوم وهذا يقود كل تفاعل انشطار
نووي إلى انشطارات نووية أخرى.
التفاعل النووي المتسلسل : هو تتابع انشطار النوى الثقیلة مثل
الیورانیوم نتیجة قذفها بنیوترونات تنبعث من النوى التي انشطرت
سابقًا.
سؤال : عرّ ف الكتلة الحرجة ؟
*الحد الأدنى من كتلة اليورانيوم اللازم لمنع تسرب النيوترونات وإدامة حدوث التفاعل المتسلسل.
سؤال : ما الشروط اللازمة لحدوث التفاعل المتسلسل ؟
1( يجب منع تسرب النيوترونات الناتجة من الانشطار خارج كتلتة اليورانيوم.
2( توفر الحد الإدنى من كتلة الوقود النووي اللازم لإدامة التفاعل المتسلسل ) الكتلة الحرجة (.
*من تطبیقات الانشطار النووي في الحیاة العملیة : القنبلة النوویة ، المفاعل النووي.
تطبیقات التفاعلات النوویة
0
1
235
92
براء جابر 0781431041
~ 39 ~
براء جابر 0781431041
البراء في الفيزياء
فيزياء الكم
ثانیًا : المفاعل النووي.
هو النظام الذي يعمل على توفير الظروف المناسبة لاستمرار تفاعل الانشطار النووي والسيطرة عليه.
**أغراض المفاعل النووي : 1( تحلية مياه البحر. 2( إنتاج نظائر مشعة. 3( إنتاج كهرباء.
#هناك أنواع للمفاعلات النووية تبعًا لنوعية التبريد فيها.
وتكمن خطورة خطورة المفاعل النووي بفقدان السيطرة أو انفجاره ، لذا يجب مراعاة ما يلي :
1( اختيار أماكن نائية بعيدة عن السكان.
2( اختيار أماكن قريبة من مصادر وافرة المياه.
3( وجود هيئات دولية تضبط بناء المفاعلات النووية وتشغيلها ، وتعمل على : تصریف النفایات المشعة ، وفحص
الحاویات المستخدمة في نقل الوقود النووي.
ثالثًا : الاندماج النووي.
هو تفاعل نووي تتحد فيه نوى خفيفة لتنتج نواة أكبر وينتج عن هذا التفاعل طاقة هائلة تفوق الطاقة الناتجة من الانشطار.
ولكن لحدوث الاندماج النووي يجب توفير حرارة وضغط عاليين وذلك لتكون سرعة النوى المتفاعلة كبيرة لتقترب من
بعضها لتتغلب القوة النووية على القوة الكهربائية.
يتم اندماج نواة الديتيريوم والتتيريوم حسب المعادلة :
*یسمى الاندماج النووي بالاندماج الحراري ؛ وذلك لأن الاندماج النووي
یحتاج إلى طاقة حراریة لتتغلب القوة النوویة على القوة الكهربائیة.
*ویحدث هذا التفاعل في النجوم والقنابل الهیدروجینیة.
*القنبلة الهیدروجینیة تسمى بالشمس المصغرة ؛ لأن التفاعلات التي تحدث
بداخل القنبلة تفاعلات اندماجیة كالتي تحدث في الشمس.
*تعد القنبلة الانشطاریة فتیل للقنبلة الهیدروجینیة ؛ لأن القنبلة الانشطاریة
تعطي الحرارة والضغط العالیین اللازمة لحدوث الاندماج.
H H
2
1 1
3
براء جابر 0781431041
~ 40 ~
براء جابر 0781431041
البراء في الفيزياء
فيزياء الكم
سؤال : أكمل المعادلات الآتية :
C N + …….. Np Pu + ……. + …….
Co Fe + …….. Rn* ……… + ……..
Cs Ba + .…… + ……. Pa U + ……..
سؤال : احسب طاقة الربط النووية لنواة نظير . ) كالنواة = 206,34 و.ك.ذ ، ك ب = 1,0073 ، و.ك.ذ ، ك ن = 1,008 و.ك.ذ(
15-10 م (. × سؤال : احسب العدد الكتلي لعنصر إذا علمت أن نصف قطر نواته ) 4,8
. سؤال : احسب نصف قطر نواة الحديد إذا علمت أن العدد الذري = 56 ، والعدد الكتلي = 26
سؤال : احسب قيمة ) س ( و ) ص ( في المعادلات الآتية :
Po α + Pb
U 3α + 2β- + Ra N C + β-
.) سؤال : في الشكل المجاور جزءً ا من سلسلة الاضمحلال الإشعاعي لليورانيوم ) 238
1( ما عدد جسيمات ألفا وجسيمات بيتا المنبعثة من اضمحلال إلى ؟
2( مثّل اضمحلال الرصاص إلى بمعادلة نووية موزونة.
3( اكتب اثنين من المبادئ التي يخضع لها الاضمحلال الإشعاعي.
سؤال : إذا علمت أن طاقة الربط النووية لكل نيوكليون ) 15,4 مليون إلكترون فولت(
لنواة النيتروجين ، احسب كتلة نواة النيتروجين.
سؤال : جد ما يلي لنواة النحاس :
1( احسب نصف قطر النواة.
2( احسب كتلة النواة التقريبية.
3( ما العدد الكتلي والعدد الذري للنواة.
4( احسب طاقة الربط النووية لكل نيوكليون.
ورقة عمل
6 7
14
27
14
56 56
26
136
55 56
136
239
93
239
94
222
86
234 234
91 92
Pb
208
82
218
82 س
ص
238
92
ص
س
ص
س
14
6
Bi Rn
Bi Pb
Cu
64
29
10 × س = 3
8 م/ث
12-10 م × نق̥ = 1,2
ك ب = 1,0073 و.ك.ذ
ك ن = 1,0087 و.ك.ذ
63,546 و.ك.ذ = cu ك
14
7 N
لا تتوقف عن السؤال أبدًا. ◄
إرسال تعليق