تعريف الانشطار النووي ونواتجه والفرق عن الاندماج

كيف تنقسم النواة الثقيلة؟

في صورة شائعة من الانشطار المستحث، تمتص نواة مناسبة نيوتروناً، فتتكون حالة نووية مثارة قد تنقسم. تختلف النواتج من حدث إلى آخر، ولا يلزم أن يكون للجزأين العدد الكتلي نفسه. وقد تتبع الانقسام تحولات إشعاعية أخرى في النواتج. ^[1]

النيوترون متعادل كهربائياً، لكن حياده لا يعني أن كل اصطدام بنواة ينتج انشطاراً. تعتمد النتيجة على نوع النواة وطاقة الجسيم ومسار التفاعل. لذلك يصف الرسم الفكرة ولا يحاكي احتمال كل حدث.

مثال لحفظ العدد الكتلي والشحنة

من الأمثلة التعليمية الممكنة: ²³⁵U + ¹n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3¹n. العدد الكتلي على اليسار 235 + 1 = 236، وعلى اليمين 141 + 92 + 3 = 236. والشحنة النووية على اليسار 92، وتساوي مجموع العددين الذريين للباريوم والكريبتون 56 + 36 = 92. ^[1]

الأعداد السابقة تعد البروتونات والنيوترونات، ولا تقول إن مجموع الكتل السكونية قبل التفاعل وبعده متساوٍ تماماً. اختلاف الكتلة السكونية يرتبط بالطاقة المنطلقة وفق علاقة الكتلة والطاقة. كما أن هذه القناة مثال، وليست النتيجة الوحيدة لجميع أحداث انشطار اليورانيوم. ^[1]

من أين تأتي الطاقة؟

ترتبط الطاقة باختلاف الترابط النووي بين البداية والنواتج. يظهر جزء مهم منها في حركة نواتج الانشطار، وقد تظهر أشكال أخرى مثل الإشعاع وطاقة النيوترونات. وعندما تنتقل طاقة الحركة إلى المادة المحيطة ترتفع حرارتها. لذلك لا ينبغي تفسير الطاقة على أنها احتراق كيميائي للنواة. ^[1]

في محطة نووية حرارية، تُستخدم الحرارة ضمن منظومة تنقل الطاقة إلى دورة بخار تدير توربيناً ومولداً. تختلف ترتيبات انتقال الحرارة بين تصميم وآخر؛ المخطط العام يبين وظيفة التحويل ولا يرسم دائرة تشغيل كاملة. ^[2]

ما التفاعل المتسلسل؟

قد تسبب نيوترونات ناتجة عن انشطار أحداثاً لاحقة، فينشأ تفاعل متسلسل. لكن بعضها يمتص من دون أن يسبب انشطاراً، وبعضها يغادر الوسط. لذا لا يصح تصور أن كل نيوترون يولد الحدث التالي حتماً. ^[2][3]

تستخدم المفاعلات وسائل هندسية للتحكم في التفاعل وإزالة الحرارة. فهم معنى التسلسل لا يغني عن أنظمة التحكم والتبريد والاحتواء، ولا يحدد الرسم شروط تشغيل مفاعل أو خصائص الوقود.

الفرق بين الانشطار والاندماج

الاختلاف في اتجاه العملية لا يجعل أحد الاسمين مرادفاً لتحول ذري كيميائي. كما تختلف المواد والنواتج والظروف المطلوبة بين المسارات. عند قراءة خبر عن الطاقة النووية، ابدأ بتحديد العملية المقصودة بدلاً من اعتبار كل تفاعل نووي انشطاراً. ^[2][3]