الفيزياء فصل ثاني

التوجيهي علمي

icon

1. الفكرة الرئيسة: أوضّح المقصود بتفاعل الانشطار النوويّ وتفاعل الاندماج النوويّ.

الانشطار النووي: انقسام نواة ثقيلة لنواتين أو أكثر أصغر منها في الكتلة، لكل منهما طاقة ربط نووية لكل نيوكليون أكبر من النواة الأم.

الاندماج النووي: اندماج نواتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل من كل منهما، لها طاقة ربط نووية لكل نيوكليون أكبر من تلك لأي من النواتين.

 

2. للتفاعلين النوويين الآتيين، أجيب عمّا يأتي:

H12+H13H24e+n01n01+U92235B56144a+K3689r+3n01

علما بأن كتل النوى بوحدة (amu) موضحة في الجدول الآتي: 

 

أ . أيّ التفاعلين تفاعل اندماج نووي؟ وأيّهما تفاعل انشطار نووي؟

التفاعل الأول يمثل تفاعل اندماج نووي والثاني يمثل تفاعل انشطار نووي.
ب. أتوقّع: لكلا التفاعلين، أيهما يمتلك طاقة ربط نوويّة لكل نيوكليون أكبر: الموادّ الناتجة من التفاعل أم الموادّ الداخلة فيه؟

المواد الناتجة تمتلك طاقة ربط نووية لكل نيوكليون أكبر لكلا التفاعلين.

ج. .أستخدم المتغيّرات: أحسب الطاقة الناتجة لكل نيوكليون لكلا التفاعلين. أيّهما أكبر؟

لتفاعل الاندماج:

Q=ma +mX -mY+ mb×931.5    = 2.0136+3.0155-4.0015+1.0087×931.5      =0.01890×931.5=17.6MeV

لتفاعل الانشطار

Q=ma +mX -mY +mb×931.5     = 1.0087 +234.9934 -143.8922 +88.8979+3×1.0087×931.5    =0.1859×931.5=173.2MeV

د .أستخدم المتغيّرات: أحسب الطاقة الناتجة لكل نيوكليون لكلا التفاعلين. أيّهما أكبر؟

الاندماج: 

الانشطار: BEA=17.65= 3.5MeV/neucleon                      BEA=173.2236= 0.7MeV/neucleon                   

 طاقة الربط النووية لكل نيوكليون لتفاعل الانشطار أقل منها لتفاعل الاندماج.

ه. أتوقّع: أيّ التفاعلين يُنتِج طاقة أكبر للكتلة نفسها من الموادّ الداخلة في       التفاعل؟

  تفاعل الاندماج ينتج طاقة أكبر لنفس الكتلة من المواد الداخلة في التفاعل.

3.أُقارن: أعدّد أوجه التشابه وأوجه الاختلاف بين تفاعل الاندماج وتفاعل   الانشطار.   

وجه المقارنة الاندماج الانشطار 
التفاعل اندماج نواتين  خفيفتين انشطار نواة ثقيلة
الوقود المستخدم نوى خفيفة مثل نظائر الهيدروجين نوى ثقيلة مثل اليورانيوم-235
توفر الوقود وتكلفته متوفر ورخيص غير متوفر بشكل كبير ومكلف
الطاقة الناتجة لكل نيوكليون كبيرة بحدود             3.5-7) MeV) صغيرة بحدود (0.7 MeV)
شروط حدوثه توفير درجة حرارة عالية وضغط كبير جداً. قذف النواة بنيوترون بطيء.

4.أفسّر: ما أهميّة استخدام كلٍّ ممّا يأتي في المفاعل النووي؟
أ. القضبان التي تحتوي على الكادميوم.

  امتصاص نيوترونات للتحكم في سرعة التفاعل.
ب. مُهدِّئات النيوترونات.                                                                                   

  امتصاص جزء من طاقة النيوترونات لتصل للطاقة المناسبة لحدوث الانشطار النووي.

5.أفسّر أهميّة درجة الحرارة العالية للتفاعل النووي الاندماجي. 

  لتزويد النواتين بطاقة حركية كبيرة كافية للتغلّب على قوة التنافر الكهربائية بين النواتين عند اقترابهما من بعضهما لمسافة تبدأ عندها القوة النووية بالتأثير.  

 6. أفسّر: هل يصلح اليورانيوم الخام للاستخدام في المفاعلات النوويّة؟    أفسّر إجابتي.

لا يصلح اليورانيوم الخام في المفاعل النووي لأن نسبة اليورانيوم (U92235)

المستخدم في تفاعل الانشطار  تكون فيه قليلة جدا(%0.7).

7.التفكير الناقد: لماذا يُعدّ استخدام تفاعل الاندماج النووي، إن أمكن في توليد الطاقة، أقلّ خطرًا على البيئة من استخدام تفاعل الانشطار النووي؟ 

  لأن نواتج تفاعل الاندماج النووي غير مشعة ولا تشكل خطورة إشعاعية على البيئة.