الإنشطار النووي والإندماج النووي عبارة عن تفاعلات نووية ينتج عنها قدر هائل من الطاقة، وتستخدم في العديد من المجالات، منها السلمي ومنها الغير سلمي، مثل ما حدث في هيروشيما، ولكن يوجد العديد من الفروقات بين الإنشطار النووي والإندماج النووي.
الفرق بين الإنشطار النووي والإندماج النوويأولا: الإنشطار النووي
الإنشطار النووي عبارة عن تفاعل يحدث بين الذرات، وينتج عن هذا التفاعل قدر هائل من الطاقة، حيث أنه في الإنشطار النووي يتم تعريض نواة عنصر ثقيل لمجموعة من النيوترونات المتعادلة في الشحنة والتي عندما تصطدم بنواة الذرة الكبيرة تتسبب في إنشطار النواة لنصفين متساويين وهما أحد نظائر العنصر الأصلي، وينتج عن هذا الإجراء قدر هائل من الطاقة، وهذا التفاعل لابد أن يتم تحت ظروف معينة حتى لا يتسبب في حدوث دمار هائل، حيث أنه ينتج قدر هائل من الطاقة والتي لابد من التحكم بها جيدا وتوجيهها حتى لا يحدث أي خطأ يؤدي لكارثة.
أول من إكتشف تفاعلات الإنشطار النووي
العنصر المشع اليورانيوم هو أخر عنصر تم إكتشافه وإضافته للجدول الدوري وكان هذا في عام 1934 ميلادية، وبعدها حاول العالم الفيزيائي فيرمي أن يستخدم اليورانيوم في إنتاج عنصر جديد يضيفه للجدول الدوري، فقرر أن يقذف ذرات اليورانيوم بنيوترون، فقد ظن أنه سوف ينتج عن التفاعل عنصر جديد، ولكن عندما قام بالتجربة نتج عن هذا ذرتين لأحد نظائر اليورانيوم المشعة مع قدر كبير من الطاقة، ومن هنا توجده العالم لإستخدام اليورانيوم في تفاعلات الإنشطار النووي.
مصدر الطاقة في تفاعلات الإنشطار النووي
في عام 1938 ميلادية قدم العالم إدا نوداك وصف دقيق لهذا التفاعل، حيث أنه لاحظ أنه عند القيام بالتفاعل فإن نواة ذرات اليورانيوم الثقيلة تنشطر إلى ذرتين متوسطتين في الكتلة، ولكنه لاحظ بأن كتلة المواد الداخلة في التفاعل أكبر من كتلة المواد الناتجة عن التفاعل، وهو الأمر الذي يتنافى مع قانون بقاء المادة ولكنه إستخدم قانون النسبية لتوضيح الأمر، حيث أنه وجد أن كتلة المواد الناتجة عن التفاعل أقل من كتلة المواد الداخلة في التفاعل لأن الفقد في الكتلة قد تحول إلى طاقة، ومن الممكن حساب الطاقة الناتجة من التفاعل بالمعادلة التالية:
الطاقة = الكتلة المفقودة * مربع سرعة الضوء.
ثانيا: الإندماج النووي
في الإندماج النووي يحدث عكس ما تم في الإنشطار، حيث انه بدلا من إنشطار نواة عنصر ثقيل يتم الدمج بين نواتين لعنصرين خفيفين، وبالطبع لا يوجد أخف من الهيدروجين، لهذا يتم الدمج بين نواتي ذراتين من الهيدروجين ويكون الناتج من التفاعل عنصر الهيليوم ونيوترون حر وكمية هائلة من الطاقة التي من الممكن أن تكون مدمرة، والتفاعل يحدث كالتالي
21H + 21H = 32He + 10n +Energy
الإندماج النووي في الطبيعة
بالنظر لتفاعل الإندماج النووي قد يظن البعض بأنه تفاعل سهل ويمكن تنفيذه بسهولة وهذا لأن عناصره متوفرة ونتائجه غير مشعة، ولكن يجب العلم بأن تفاعل الإندماج النووي هو المسؤل عن حرارة وطاقة الشمس والنجوم، فهذا التفاعل يحدث في النجوم والشمس، ولكي يتم هذا التفاعل لابد من تعريض ذرات الهيدروجين لطاقة حرارية كبيرة جدا قد تصل إلى 710 درجة مئوية، لكي تتغلب هذه الحرارة على التنافر الذي يحدث بين ذرات الهيدروجين، ولكن ينتج عن التفاعل طاقة كبيرة جدا، ومن العب التحكم فيها.
العلاقة بين الإنشطار النووي والإندماج النووي
يوجد علاقة وثيقة بين التفاعلين، فبالإضافة لأن كلاهما مدمر إلا أنه لكي يتم عمل تفاعل إندماج نووي بين ذرات الهيدروجين لابد من توافر قدر هائل من الطاقة حتى يتم التفاعل، وهذه الطاقة النووية يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعل الإنشطار النووي.
حيث أنه عند صنع القنبلة الهيدروجينية، يكون في قلبها قنبلة تعتمد على الإنشطار النووي، وحولها مجموعة من ذرات الهيدروجين، وعند إنفجار القنبلة الداخلية ينتج كمية من الطاقة تساعد في توفير الظروف المناسبة لذرات الهيدروجين حتى يحدث بينها إندماج ويحدث إندماج نووي.
الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي والإندماج النووي
بالنظر لعدد الذرات فإنه عند إندماج نواتين من الهيدروجين ينتج طاقة ضئيلة جدا مقارنة بين الإنشطار الذي يحدث لذرات اليورانيوم، حيث يساوي تقريبا 2% فقط من الطاقة الناتجة عن الإنشطار.
ومع هذا فإن الطاقة التي تنتج عن الإندماج أكبر، حيث أنه عندما تتعرض ذرات من اليورانيوم الثقيل والتي تزن كيلو جرام لعملية الإنشطار، فإن الطاقة الناتجة تكون أقل من إدماج كيلو جرام من ذرات الهيدروجين، حيث أن ذرات الهيدروجين أخف كثيرا من ذرات اليورانيوم، لهذا يكون عدد ذرات الهيدروجين في الكيلو جرام أكبر بكثير من عدد ذرات اليورانيوم في الكيلو جرام الواحد.
يستخدم في الغالب تفاعل الإنشطار لإنتاج الطاقة في المولدات، حيث يتم توفير الظروف التي يمكن أن تساعد في التحكم في معدل إنشطار الذرات حسب الحاجة، وأيضا يستخدم في صناعة القنابل الذرية، أما تفاعل الإندماج فيستخدم في صناعة القنبلة الهيدروجينية.
الفرق بين الإنشطار النووي والإندماج النوويأولا: الإنشطار النووي
الإنشطار النووي عبارة عن تفاعل يحدث بين الذرات، وينتج عن هذا التفاعل قدر هائل من الطاقة، حيث أنه في الإنشطار النووي يتم تعريض نواة عنصر ثقيل لمجموعة من النيوترونات المتعادلة في الشحنة والتي عندما تصطدم بنواة الذرة الكبيرة تتسبب في إنشطار النواة لنصفين متساويين وهما أحد نظائر العنصر الأصلي، وينتج عن هذا الإجراء قدر هائل من الطاقة، وهذا التفاعل لابد أن يتم تحت ظروف معينة حتى لا يتسبب في حدوث دمار هائل، حيث أنه ينتج قدر هائل من الطاقة والتي لابد من التحكم بها جيدا وتوجيهها حتى لا يحدث أي خطأ يؤدي لكارثة.
أول من إكتشف تفاعلات الإنشطار النووي
العنصر المشع اليورانيوم هو أخر عنصر تم إكتشافه وإضافته للجدول الدوري وكان هذا في عام 1934 ميلادية، وبعدها حاول العالم الفيزيائي فيرمي أن يستخدم اليورانيوم في إنتاج عنصر جديد يضيفه للجدول الدوري، فقرر أن يقذف ذرات اليورانيوم بنيوترون، فقد ظن أنه سوف ينتج عن التفاعل عنصر جديد، ولكن عندما قام بالتجربة نتج عن هذا ذرتين لأحد نظائر اليورانيوم المشعة مع قدر كبير من الطاقة، ومن هنا توجده العالم لإستخدام اليورانيوم في تفاعلات الإنشطار النووي.
مصدر الطاقة في تفاعلات الإنشطار النووي
في عام 1938 ميلادية قدم العالم إدا نوداك وصف دقيق لهذا التفاعل، حيث أنه لاحظ أنه عند القيام بالتفاعل فإن نواة ذرات اليورانيوم الثقيلة تنشطر إلى ذرتين متوسطتين في الكتلة، ولكنه لاحظ بأن كتلة المواد الداخلة في التفاعل أكبر من كتلة المواد الناتجة عن التفاعل، وهو الأمر الذي يتنافى مع قانون بقاء المادة ولكنه إستخدم قانون النسبية لتوضيح الأمر، حيث أنه وجد أن كتلة المواد الناتجة عن التفاعل أقل من كتلة المواد الداخلة في التفاعل لأن الفقد في الكتلة قد تحول إلى طاقة، ومن الممكن حساب الطاقة الناتجة من التفاعل بالمعادلة التالية:
الطاقة = الكتلة المفقودة * مربع سرعة الضوء.
ثانيا: الإندماج النووي
في الإندماج النووي يحدث عكس ما تم في الإنشطار، حيث انه بدلا من إنشطار نواة عنصر ثقيل يتم الدمج بين نواتين لعنصرين خفيفين، وبالطبع لا يوجد أخف من الهيدروجين، لهذا يتم الدمج بين نواتي ذراتين من الهيدروجين ويكون الناتج من التفاعل عنصر الهيليوم ونيوترون حر وكمية هائلة من الطاقة التي من الممكن أن تكون مدمرة، والتفاعل يحدث كالتالي
21H + 21H = 32He + 10n +Energy
الإندماج النووي في الطبيعة
بالنظر لتفاعل الإندماج النووي قد يظن البعض بأنه تفاعل سهل ويمكن تنفيذه بسهولة وهذا لأن عناصره متوفرة ونتائجه غير مشعة، ولكن يجب العلم بأن تفاعل الإندماج النووي هو المسؤل عن حرارة وطاقة الشمس والنجوم، فهذا التفاعل يحدث في النجوم والشمس، ولكي يتم هذا التفاعل لابد من تعريض ذرات الهيدروجين لطاقة حرارية كبيرة جدا قد تصل إلى 710 درجة مئوية، لكي تتغلب هذه الحرارة على التنافر الذي يحدث بين ذرات الهيدروجين، ولكن ينتج عن التفاعل طاقة كبيرة جدا، ومن العب التحكم فيها.
العلاقة بين الإنشطار النووي والإندماج النووي
يوجد علاقة وثيقة بين التفاعلين، فبالإضافة لأن كلاهما مدمر إلا أنه لكي يتم عمل تفاعل إندماج نووي بين ذرات الهيدروجين لابد من توافر قدر هائل من الطاقة حتى يتم التفاعل، وهذه الطاقة النووية يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعل الإنشطار النووي.
حيث أنه عند صنع القنبلة الهيدروجينية، يكون في قلبها قنبلة تعتمد على الإنشطار النووي، وحولها مجموعة من ذرات الهيدروجين، وعند إنفجار القنبلة الداخلية ينتج كمية من الطاقة تساعد في توفير الظروف المناسبة لذرات الهيدروجين حتى يحدث بينها إندماج ويحدث إندماج نووي.
الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي والإندماج النووي
بالنظر لعدد الذرات فإنه عند إندماج نواتين من الهيدروجين ينتج طاقة ضئيلة جدا مقارنة بين الإنشطار الذي يحدث لذرات اليورانيوم، حيث يساوي تقريبا 2% فقط من الطاقة الناتجة عن الإنشطار.
ومع هذا فإن الطاقة التي تنتج عن الإندماج أكبر، حيث أنه عندما تتعرض ذرات من اليورانيوم الثقيل والتي تزن كيلو جرام لعملية الإنشطار، فإن الطاقة الناتجة تكون أقل من إدماج كيلو جرام من ذرات الهيدروجين، حيث أن ذرات الهيدروجين أخف كثيرا من ذرات اليورانيوم، لهذا يكون عدد ذرات الهيدروجين في الكيلو جرام أكبر بكثير من عدد ذرات اليورانيوم في الكيلو جرام الواحد.
يستخدم في الغالب تفاعل الإنشطار لإنتاج الطاقة في المولدات، حيث يتم توفير الظروف التي يمكن أن تساعد في التحكم في معدل إنشطار الذرات حسب الحاجة، وأيضا يستخدم في صناعة القنابل الذرية، أما تفاعل الإندماج فيستخدم في صناعة القنبلة الهيدروجينية.
