اقرأ في هذا المقال
- ما هي الطاقة النووية؟
- الانشطار في محطات الطاقة النووية
- كيف تظهر الأيونات الثقيلة في الطبيعة؟
- ما هي مصادر الإشعاع النيوتروني؟
- ما هي الأجهزة المستخدمة في دراسات الانشطار النووي؟
- ما هو الانشطار النووي؟
تشمل المنتجات الثانوية للانشطار النووي النيوترونات الحرة والفوتونات عادة في شكل أشعة جاما وشظايا نووية أخرى مثل جسيمات بيتا وجسيمات ألفا. انشطار العناصر الثقيلة هو تفاعل طارد للحرارة، ويمكن أن يطلق كميات كبيرة من الطاقة المفيدة كأشعة جاما وكطاقة حركية للشظايا (تسخين المادة السائبة حيث يحدث الانشطار)، ينتج الانشطار النووي طاقة للطاقة النووية ولإحداث انفجار للأسلحة النووية.
ما هي الطاقة النووية؟
الانشطار في محطات الطاقة النووية:
أحد التطبيقات الرئيسية للانشطار النووي هو إنتاج الكهرباء عبر محطات الطاقة النووية. يعد الانشطار النووي طريقة مفيدة لإنتاج الطاقة لمجموعة من الأسباب، حيث يتم استخدام المفاعلات النووية لتوليد الكهرباء باستخدام تفاعل الانشطار النووي. يتم تمرير الحرارة من الانشطار النووي إلى سائل عامل، والذي بدوره يمر عبر التوربينات البخارية. هذه إما تدفع مراوح السفينة أو تعمل على تدوير أعمدة المولدات الكهربائية.
لا يمكن مناقشة محطات الطاقة النووية باستفاضة دون ذكر الحوادث النووية. وتعد حادثة تشيرنوبيل أشهر هذه الحوادث. حيث كانت محطة تشيرنوبيل للطاقة، التي تقع على بعد حوالي 80 كيلومترًا شمال كييف، أوكرانيا في الاتحاد السوفيتي السابق، من نوع RBMK-1000. في 26 أبريل 1986، وقع أسوأ حادث نووي في العالم في محطة تشيرنوبيل. أدى انفجار وحريق في المفاعل رقم 4 إلى نشاط إشعاعي في الغلاف الجوي. مع انخفاض التدفق، بدأ ماء التبريد في المفاعل في الغليان وتحول إلى بخار.
كيف تظهر الأيونات الثقيلة في الطبيعة؟
في الطبيعة، تظهر الأيونات الثقيلة السريعة في عمليات الانشطار النووي، وفي الإشعاع الكوني (تتناقص وفرة الجسيمات الثقيلة أضعافا مضاعفة مع الكتلة). يتكون إشعاع الجسيمات الكونية بشكل أساسي من البروتونات النشطة مع مساهمة صغيرة بما يقارب 1% من المقذوفات الثقيلة، مع العناصر التالية: الكربون والأكسجين والحديد والسيليكون باعتبارها أمثلة بارزة.
حيث أنّ طاقات هذه العناصر تغطي نظامًا واسعًا للغاية بحد أقصى حوالي 500-1000 MeV / u. على الرغم من وفرتها المنخفضة، يمكن للجسيمات الأثقل أن تلعب دورًا حاسمًا في تأثيرات الإشعاع لأنّها تحفز كثافة طاقة أعلى بكثير في الهدف مقارنةً بالبروتونات. وبالتالي، يجب تضمين الجسيمات الثقيلة في اعتبارات مخاطر الإشعاع للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية والبشر في الفضاء.
ما هي مصادر الإشعاع النيوتروني؟
يتم إنتاج النيوترونات الحرارية لاستخدامها لعمليات البحث بشكل تقليدي عن طريق الانشطار النووي في المفاعلات النووية التي تعمل عادة كمصادر نيوترونية مستمرة. هناك تطور حديث في إنتاج النيوترونات، وهو المصادر النبضية القائمة على المعجل، والتي تولد النيوترونات بطريقة مختلفة تمامًا، حيث يتم تسريع البروتونات إلى طاقات عالية وتوجيهها إلى هدف معدني.
