بحث عن التفاعلات النووية في الكيمياء

بحث عن التفاعلات النووية في الكيمياء

التفاعل النووي :عملية يتم فيها احداث تغيير في مكونات نواة ما.

 لاحداث تفاعل نووي بين نواة وجسيم يتم تسريع الجسيم )القذيفة( باستخدام اجهزة خاصة

يطلق عليها المسارعات النووية.

 عند عملية التسريع للقذيفة تكسب طاقة حركية كافية تمكنها من اختراق النواة.

ويتم التعبير عن التفاعل النووي بالمعادلة النووية التالية:

الاشعاع النووي الصناعي

 من خلال المعادلة تمتص النواة الهدف القذيفة فتتشكل نواة مركبة تكون في حالة اثارة وعدم

استقرار ثم تضمحل في مدة زمنية قصيرة جدا لذا تعد النواة المركبة حالة انتقالية مؤقتة في

التفاعل النووي.

 من الأمثلة على القذائف في التفاعلات النووية :

 من أفضل القذائف النووية المستخدمة في انتاج النظائر المشعة النيوترون)

( لأنه متعادل

كهربائيا فلا يتفاعل مع النواة تجاذبا أو تنافرا.

 من الأمثلة على التفاعلات النووية التي تنتج اشعاعات نووية صناعية:

ومن أهمية التفاعلات النووية الصناعية :

1 امكانية تحويل عنصر معين الى عنصر آخر. -

2 الحصول على جسيمات أو اشعة ذات طاقة عالية. -

3 انتاج نظائر مشعة. -

من المجالات التي تستخدم فيها الاشعاعات النووية الصناعية والنظائر المشعة واهمها المجالات الطبية:

1 - التعقب: الكشف عن وجود انسدادات في الاوعية الدموية أو غيابها عن طريق تعقب الاشعاع في

جسم المريض.

مبدأ عمله :

يتم ذلك عن طريق حقن محلول يحتوي على صوديوم مشع في وريد ساق المريض

لمعرفة مدى نشاط الدورة الدموية وتحديد موقع الانسداد عن طريق معرفة أنسيابه .

2 - العلاج بالاشعاع: تكمن أهميته في قتل الخلايا السرطانية ذات الانقسامات السريعة فعندما يتركز

الورم في منطقة محددة من الجسم يتم القضاء عليه بتوجيه حزمة ضيقة عالية التركيز من

أشعة غاما نحو النسيج السرطاني.

صالح البشيش الفيزياء الحديثة 0772188635

95 s.bshish@hotmail.com صالح البشيش

تم أستحدام اشعة غاما من أحد النظائر المشعة مثل الكوبالت)

( ويمكن استخدام الاشعة

السينية أو البروتونات أو النيوترونات.

اذا كان مصدر الاشعاع داخل الجسم كأن يتناول الشخص طعام ملوث بالاشعاع فأن دقائق الفا في هذه

الحالة أكثر خطورة من غيرها ويكمن الخطر الحقيقي للأشعاع النووي نتيجة تفاعلات كيميائية في

قدرتها على التأين حيث يؤدي الى تخريب الأنسجة الحية وتحويلها الى خلايا سرطانية ويسبب طفرات

وتغيرات في المادة الوراثية قد تؤدي الى ولادة أطفال مشوهين.

أما اذا كان مصدر الاشعاع خارج الجسم فأن أشعة غاما تعد الأخطر لقدرتها العالية على النفاذ.

يعتمد مقدار الضرر البيولوجي للأشعاع على عوامل عده أهمها:

1 نوع الأشعاع - 2 مقدار طاقته - 3 العضو المعرض له مثل )الكبد,الجلد,العظام ..( -

4 زمن التعرض للأشعاع - 5 مدى قرب الجسم من مصدر الاشعاع لكي يكون الضرر أقل ما يمكن. -

صالح البشيش الفيزياء الحديثة 0772188635

96 s.bshish@hotmail.com صالح البشيش

هو تفاعل نووي تنشطر فيه نواة ثقيلة الى نواتين متوسطتين في الكتلة عند قذفها بالنيوترون ويصاحب

ذلك نقص في الكتلة يتحول الى طاقة .

س: ما هو الهدف من عملية الانشطار النووي .

 تكون الانوية الثقيلة في حالة عدم استقرار وحتى تستقر تنقسم الى نواتين متوسطتين الكتلة

منتجة نيوترونين أو ثلاثةسريعة مع كمية هائلة من الطاقة.

س: اذكر مثالا على نظير عنصر غير قابل للانشطار.

 عنصر 235U92

يمثل الشكل المجاور تفاعل الأنشطار النووي لنواة الباريوم

تكمن أهمية التفاعل السابق في طاقته المتحررة. أن 1 كغ من اليورانيوم ينتج منه طاقة 5 . 32 x 1062

مليون الكترون فولت وتكفي طاقته لتشغيل مصباح قدرته ) 100 (واط لمدة ) 30000 (سنة تقريبا.

تقود كل تفاعل انشطار نووي الى انشطارات نووية أخرى وتسمى بالتفاعل النووي المسلسل

الأنشطار النووي

صالح البشيش الفيزياء الحديثة 0772188635

97 s.bshish@hotmail.com صالح البشيش

التفاعل النووي المتسلسل : هو عبارة عن تتابع انشطار النوى الثقيلة مثل اليورانيوم نتيجة قذفها

بنيوترونات تنبعث من نوى يورانيوم انشطرت سابقا.

س: كيف يحدث التفاعل المتسلسل؟

 عن طريق قذف كتلة من اليورانيوم بنيوترون بطيء.

الكتلة الحرجة : الحد الأدنى من كتلة اليورانيوم اللازم لمنع تسرب النيوترونات وادامة حدوث التفاعل

المتسلسل .

 يجب ابطاء سرعة النيوترونات الناتجة من كل انشطار حتى تتمكن من شطر نوى اليورانيوم

الاخرى.

 لضمان عملية استمرار التفاعل المتسلسل يجب مع تسرب النيوترونات الناتجة من الانشطار

خارج كتلة اليورانيوم.

هو عملية اتحاد نواتين خفيفتين لإنتاج نواة جديدة كتلتها أقل من مجموع كتلتيهما.

يشكل الهيدروجين معظم كتلتة النجوم لذا تستمد بعض النجوم ومنها الشمس طاقتها من سلسلة تفاعلات

اندماج رئيسة تعرف بدورة )بروتون بروتون( يكون ناتج تجمعها النهائي اربعة بروتونات لتشكيل نواة -

الهيليوم كما في معادلة التفاعل التالية:

 الشرط الاساسي لعملية دمج النوى يجب رفع درجة الحرارة الى ما يقارب ) 107 ( كلفن تحت

ضغط هائل لان النوى جميعها موجبة الشحنة وصغيرة الحجم.

 تحدث عملية الاندماج عند زيادة درجة الحرارة من سرعة النوى فتزداد طاقتها الحركية

وتمكنها من الاقتراب من بعضها البعض والتغلب على قوى التنافر الكهربائية.

 من الأمثلة على الاندماج النووي التفاعلات التي تحدث في باطن الشمس والنجوم.

 تفوق الطاقة لكل نيوكليون الناتجة من تفاعلات الاندماج أضعاف مضاعفة للطاقة لكل نيوكليون

الناتجة من تفاعلا الانشطار.

 الوقود المستخدم الهيدروجين في الشمس والديتريوم والتريتيوم على الارض

الأندماج النووي

صالح البشيش الفيزياء الحديثة 0772188635

98 s.bshish@hotmail.com صالح البشيش

 يسعى العلماء لانتاج الطاقة على سطح الارض عن طريق دمج نظيري

الهيدروجين:الديتريوم)

) والتريتيوم)

( بحيث يكون مجموع كتلة النوى الداخلة في التفاعل

النووي أكبر من مجموع النوى والجسيمات الخارجة من التفاعل ويمكن توضيحه من خلال

المعادلة النووية:

ولكي يتم الاستفادة من هذا التفاعل يجب توفير مفاعل نووي حراري الذي لم يخرج بعد عن حيز

التجريب.