الانشطار النووي و الاندماج النووي
ان الانشطار النووي عبارة عن قذف عنصر ثقيل (مثل اليورانيوم المخصب والبلوتونيوم) بنيوترون بحيث يحدث انقسام في نواة العنصر ويتجزأ الى قسمين اثنين مخلفا وراءه طاقة ونيوترونات اخرى تقوم بتجزئة انوية اخرى... وهو ما يدعى بالتفاعل التسلسلي... لذلك فإن الطاقة تكون هائلة جدا في النهاية...
اما الاندماج النووي فيكون عن طريق دمج نواتي هيدروجين (او نظير الهيدروجين - الديتيريوم) فتتكون اثر ذلك انوية اكبر بالاضافة الى طاقة هائلة...
والطريقة الثانية موجودة في النجوم اصلا... حيث تؤدي درجة الحرارة العالية والضغط الهائل في النجوم الى اندماج انوية الهيدروجين فتنتج الطاقة الهائلة مثل الشمس في مجموعتنا الشمسية...
الإندماج النووي
علمت أن بعض الأنوية الثقيلة مثل تنشطر إلى نواتين متوسطتين إذا قذفت بنيوترون بطيء , وعلمت أن مثل هذا التفاعل يسمى " الإنشطار النووي " وعكس هذا التفاعل أي " دمج نواتين خفيفتين معاً لتكوين نواة أثقل يسمى الإندماج النووي " وتنطلق طاقة هائلة مصدرها نقص كتلة النواة الناتجة عن مجموع كتلتي النواتين المندمجتين معاً .
ومن الأمثلة على الإندماج النووي إندماج نواتي الديتريوم ( هيدروجين ـ 2) لتكوين الهيليوم كما في المعادلة التالية :
ولحساب الطاقة الناتجة عن هذا التفاعل :
مجموع كتل الأنوية الداخلة في التفاعل = 2 ك ديتريوم
= 2 × 2.013 = 4.026 و.ك.ذ
مجموع كتلة الأنوية الخارجة عن التفاعل = ك هيليوم + ك النيوترون
= 3.015 + 1.009 = 4.024 و.ك.ذ
النقص في الكتلة = D ك = 4.026 ـ 4.024 = 0.002 و.ك.ذ
الطاقة الناتجة عن التفاعل = 0.002 × 931 = 1.862 مليون الكترون فولت
وبالرغم من أن الطاقة الناتجة ( 1.862 مليون الكترون فولت ) لا تساوي أكثر من 10% من الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي (200 مليون الكترون فولت ) إلا أننا يجب أن نتذكر هنا أن كتلة نواة اليورانيوم تساوي تقريباً 235 و.ك .ذ في حين أن كتلة نواة الديتريوم = 2 و.ك.ذ ولذلك فإن الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإندماجي أكبر كثيراً من الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإنشطاري , كما أن الإندماج النووي لا يتطلب وجود الكتلة الحرجة اللازمة للإنشطار النووي .
وقد يبدو للوهلة الأولى أن الإندماج النووي أسهل كثيراً من الإنشطار النووي , لأن الديتريوم موجود في الطبيعة ويمكن الحصول عليه بكميات وافرة بثمن رخيص , إلا أن الحال ليس كذلك بسبب زيادة قوة التنافر الكهربائية عند اقتراب النواتين من بعضهما البعض ولهذا السبب فإنه من أجل إحداث اندماج نووي لا بد من توفير الظروف التالية :
1. حصر الأنوية الخفيفة في حيز صغير جداً لزيادة إمكان تصادمهما والتحامهما معاً .
2. زيادة الضغط الواقع على الأنوية الخفيفة زيادة كبيرة .
3. رفع درجة حرارة الأنوية الخفيفة إلى رتبة (710) درجة سيلسيوس , وذلك لاكسابها طاقة حركية عالية .
وبسبب صعوبة توفير كل هذه الظروف , ولأنه لا يوجد إناء يمكن أن يحوي مادة درجة حراراتها عالية ومضغوطة بهذا الشكل , لذلك كان من الصعب تحقيق الإندماجات النووية في المختبرات العلمية
ان الانشطار النووي عبارة عن قذف عنصر ثقيل (مثل اليورانيوم المخصب والبلوتونيوم) بنيوترون بحيث يحدث انقسام في نواة العنصر ويتجزأ الى قسمين اثنين مخلفا وراءه طاقة ونيوترونات اخرى تقوم بتجزئة انوية اخرى... وهو ما يدعى بالتفاعل التسلسلي... لذلك فإن الطاقة تكون هائلة جدا في النهاية...
اما الاندماج النووي فيكون عن طريق دمج نواتي هيدروجين (او نظير الهيدروجين - الديتيريوم) فتتكون اثر ذلك انوية اكبر بالاضافة الى طاقة هائلة...
والطريقة الثانية موجودة في النجوم اصلا... حيث تؤدي درجة الحرارة العالية والضغط الهائل في النجوم الى اندماج انوية الهيدروجين فتنتج الطاقة الهائلة مثل الشمس في مجموعتنا الشمسية...
الإندماج النووي
علمت أن بعض الأنوية الثقيلة مثل تنشطر إلى نواتين متوسطتين إذا قذفت بنيوترون بطيء , وعلمت أن مثل هذا التفاعل يسمى " الإنشطار النووي " وعكس هذا التفاعل أي " دمج نواتين خفيفتين معاً لتكوين نواة أثقل يسمى الإندماج النووي " وتنطلق طاقة هائلة مصدرها نقص كتلة النواة الناتجة عن مجموع كتلتي النواتين المندمجتين معاً .
ومن الأمثلة على الإندماج النووي إندماج نواتي الديتريوم ( هيدروجين ـ 2) لتكوين الهيليوم كما في المعادلة التالية :
ولحساب الطاقة الناتجة عن هذا التفاعل :
مجموع كتل الأنوية الداخلة في التفاعل = 2 ك ديتريوم
= 2 × 2.013 = 4.026 و.ك.ذ
مجموع كتلة الأنوية الخارجة عن التفاعل = ك هيليوم + ك النيوترون
= 3.015 + 1.009 = 4.024 و.ك.ذ
النقص في الكتلة = D ك = 4.026 ـ 4.024 = 0.002 و.ك.ذ
الطاقة الناتجة عن التفاعل = 0.002 × 931 = 1.862 مليون الكترون فولت
وبالرغم من أن الطاقة الناتجة ( 1.862 مليون الكترون فولت ) لا تساوي أكثر من 10% من الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي (200 مليون الكترون فولت ) إلا أننا يجب أن نتذكر هنا أن كتلة نواة اليورانيوم تساوي تقريباً 235 و.ك .ذ في حين أن كتلة نواة الديتريوم = 2 و.ك.ذ ولذلك فإن الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإندماجي أكبر كثيراً من الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإنشطاري , كما أن الإندماج النووي لا يتطلب وجود الكتلة الحرجة اللازمة للإنشطار النووي .
وقد يبدو للوهلة الأولى أن الإندماج النووي أسهل كثيراً من الإنشطار النووي , لأن الديتريوم موجود في الطبيعة ويمكن الحصول عليه بكميات وافرة بثمن رخيص , إلا أن الحال ليس كذلك بسبب زيادة قوة التنافر الكهربائية عند اقتراب النواتين من بعضهما البعض ولهذا السبب فإنه من أجل إحداث اندماج نووي لا بد من توفير الظروف التالية :
1. حصر الأنوية الخفيفة في حيز صغير جداً لزيادة إمكان تصادمهما والتحامهما معاً .
2. زيادة الضغط الواقع على الأنوية الخفيفة زيادة كبيرة .
3. رفع درجة حرارة الأنوية الخفيفة إلى رتبة (710) درجة سيلسيوس , وذلك لاكسابها طاقة حركية عالية .
وبسبب صعوبة توفير كل هذه الظروف , ولأنه لا يوجد إناء يمكن أن يحوي مادة درجة حراراتها عالية ومضغوطة بهذا الشكل , لذلك كان من الصعب تحقيق الإندماجات النووية في المختبرات العلمية
