الانشطار النووي

الانشطار النووي

كان العالم فيرمي ( Enrico Fermi) في العام 1934 يقوم ببعض التجارب للحصول
على نظائر العناصر عن طريق قذف النوى بالنيوترونات . وعندما وصل إلى عنصر
اليورانيوم ( العنصر الأخير في الجدول الدوري في ذلك الوقت ) . توقع أن
قذف العنصر بالنيوترونات سيؤدي إلى وجود نواة غير متسقرة تقوم بإطلاق
جسيمات بيتا وبالتالي ازدياد العدد الذري من 92 إلى 93 وانتاج عنصر جديد
في الجدول الدوري , ولكنه لم يحصل على ما توقعه ولم يستطع التعّرف على
نواتج التفاعل.



واستمرت الأبحاث والدراسات من العام 1935 إلى العام 1938 حيث قام عالم كيميائي ألماني يسمى إدا نوداك
( Ida Noddack) بالتعرف على نواتج التفاعل وأوضح أن نواة اليورانيوم
انشطرت إلى نواتين متوسطتي الكتلة . وقد أكدت الدراسات صحة ما افترضه هذا
العالم . وبذلك يكون الإنشطار النووي :

" انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتي الكتلة , وانتاج كميات هائلة من الطاقة نتيجة تفاعل نووي "

ولإحداث الإنشطار تقذف النواة الثقيلة مثل يوارانيوم ـ 235 بجسيمات خفيفة
نسبياً مثل النيوترونات التي تعد أفضل القذائف لأنها لا تحمل شحنة .



ولا ينتج دائماً نفس نواتج التفاعل إلا أن العدد الذري للأنوية Y , y
يتراوح بين 36 و 60 ومن الإنشطارات الشائعة الحدوث وفي التفاعلات السابقة
فإن مجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل أقل من مجموع كتل المواد الداخلة
في التفاعل مما يؤكد أن هذا التفاعل منتج للطاقة .
التفاعل المتسلسل Chain Reaction :


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 .

ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل :

1. إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة معينة تسمى "
الكتلة الحرجة" 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 .
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 .

المخلفات النووية :

يجب الحرص الشديد عند تناول المخلفات النووية أو نقلها . وعندما ينتهي
استعمال الوقود النووي ، تكون هناك نسبة عالية من الذرات القابلة للانشطار
في بقايا الوقود ، وتطلق هذه الذرات المشعة ، بالإضافة إلى غيرها من نواتج
الانشطار المشعة قدرا كبيرا من الحرارة ، وقدرا كبيرا من الإشعاعات ،
ولهذه يجب التخلص من هذه النفايات بعناية كبيرة .

وهناك عدة طرق للتخلص من هذه النفايات و المخلفات النووية ، فهي قد تغمر
في خزانات مملوءة بالماء حتى تفقد جزاء كبيرا من حرارتها وبعض إشاعتها ،
ثم توضع بعد ذلك في أوعية خاصة لا تسمح بنفاذ الإشعاعات منها ، وتدفن بعد
ذلك في باطن الأرض على أعماق كبيرة وبعيدا عن العمران .

وتقوم بعض الدول مثل فرنسا و الولايات المتحدة بتغليف هذه النفايات المشعة
في كتل من الزجاج أو من الخزف ، مما يساعد على مقاومة الحرارة المنبعثة من
هذه النفايات ويعزلها عن الوسط المحيط بها ، كما يمنع الفعل الكيميائي
لمختلف العوامل الخارجية المحيطة بهذه النفايات ، مثل المياه الجوفية أو
بعض مكونات التربة الأخرى .

وعادة ما توضع هذه النفايات ، بعد تغليفها بالزجاج أو الخزف ، في أوعية من
الصلب محكمة الإغلاق ، ثم تحفظ بعد ذلك في آبار خاصة ذات جدار سميك و
مزدوج ، على عمق كبير تحت سطح الأرض . ويجب فرض رقابة دائمة على موقع دفن
هذه النفايات النووية ، وذلك لأنها تبقى مصدرا للخطر لمدة طويلة تصل في
بعض الأحيان إلى مئات السنين .