الفرق بين الذرتين (۲۳۸) و (٢٣٥) في كتلة من اليورنيوم
الفرق بين الذرتين
الذرة الأثقل (۲۳۸) لا تنشق . ولكن الذرة الأخف (٢٣٥) هي التي تنشق و بانشقاقها تنقسم الى قسمين يكادان يكونان متساويين . بل هما عنصران کیماویان معروفان .
ومع الانشقاق يخرج اشعاع .
ومع الاشعاع تخرج حرارة .
والأهم من هذا في صددنا هذا ، أن مع الانشقاق تخرج كذلك أجسام دقيقة نووية غاية في الصغر ، تؤلف بعض نواة الذرة اليورنيومية وكذا نواة ذرات العناصر تلك الدقائق المعروفة باسم النترونات Neutrons .
فهذه النترونات تخرج من ذرة اليورنيوم الأخف (٢٣٥) ، سريعة الانطلاق ، فتستقر في بطن الذرة اليورنيومية الأثقل ، وما أكثرها حولها ( ١٤٠ ذرة ثقيلة لكل ذرة خفيفة ) ، ولا يحدث للذرة الأثقل انشقاق يتسلسل .
- القنبلة الذرية :
كان لا بد لحدوث انشقاق ، فانفجار ، من التخلص من اليورنيوم الأثقل (۲۳۸) ، وتحضير اليورنيوم الأخف (٢٣٥) خالصا وكانت كلفة هذا الاستخلاص شيئا كثيرا . ولكنه أنتج القنبلة. تنشق ذرة اليورنيوم الخفيفة فتخرج من النترونات اثنين أو ثلاثة . تنطلق فتصيب عددا أكثر من نواة الذرة اليورنيومية . فيخرج من انشقاقها عدد أكثر وأكثر من النترونات . ويتزايد الانشقاق في لمحات فيكون انفجارا .
ويسمى هذا التفاعل بالمتسلسل ، لأنه يتألف كالسلسلة من حلقات ، تأتي حلقة من بعد حلقة من بعد حلقة .
- المفاعل الذري :
انه مع التفاعل المتسلسل هذا ، الذي تنشق فيه ذرة اليورنيوم ۲۳٥ من بعد ذرة من بعد أخرى ، تخرج حرارة كثيرة هي الهدف من استخدام الذرة في انتاج الكهرباء ، لتحل محل الفحم أو الزيت كما قدمنا .
وهذا التفاعل الذي ذكرنا سريع خاطف ، مدمر، يذهب بالأرض وما عليها .
ومن أسباب سرعته أننا نستخدم فيه ذرة اليورنيوم النشيطة ، ذرة ٢٣٥ ، خالصة .
فما بالنا لا نستخدم اليورنيوم كما يوجد في الطبيعة ، وبه كما قلنا قليل من يورنيوم ۲۳۸ ، الهادىء الساكن .
ان يورنيوم ۲۳۵ يرسل طلقاته من النترونات ، ولكنه يرسلها سريعة جدا ، فتدخل الى بطن الذرة ۲۳۸ وفيها تستقر ، ولا يكون انشقاق ، ولا تكون حرارة ولا تكون كهرباء .
( صورة ايضاحية لذرة الأكسجين نواة ، والكترونات تدور حولها في أفلاك لها ، كما تدور الكواكب حول الشمس واذا كان بالذرة ثمانية جسيمات سالبة هي الالكترونات ، وجب أن يكون بالنواة ثمانية بروتونات موجبة تعادلها . وبالنواة غير ذلك جسيمات لا شحنة بها ، فهي متعادلة انها نيوترونات ثمانية )
ويخطر في البال : لم لا تهدىء من سرعة هذه النترونات ، حتى اذا أصابت ذرة اليورنيوم ۲۳۸ ، شقتها وقسمتها وبذا يبدأ التفاعل ، ولكن أهدأ كثيرا جدا .
ولكن كيف السبيل الى تهدئة سرعة النترونات ؟ وكان الجواب أنها تهدأ اذا مررناها قبل وصولها الى أهدافها في مادة تعمل على تهدئتها : عنصر مستقر ليس الى تفجيره من سبيل . ووقعوا على الكربون فيما وقعوا. وضعوا طبقات منه بين طبقات اليورنيوم الطبيعي، فجرى الانشقاق ، متسلسلا بالطبع ، ولكن على هدوء وسكون. وخرجت من ذلك الحرارة ، لا انفجارا ، ولكن أهدأ ما تكون والطف ما تكون .
ولكن هذه الكومة ، من يورنيوم وفحم ( على صورة جرافيت ) ان كانت صغيرة الجحم ، كان لها سطح كبير يضيع عنده الكثير من النترونات ، اذ تذهب هباء في الهواء . ويمنع من هذا تكبير الكومة . أن الكومة الكبيرة يزيد سطحها كما يزيد حجمها ، ولكن لا بمقدار واحد أن السطح لا يزيد بنسبة زيادة الحجم . فالتكبير يحفظ على الكومة الكثير من نتروناتها التي تضيع عند السطح .
لهذا كان لهذه الكومة اليورنيومية حجم لا تصفر عنه . حجم يكفي للاحتفاظ بداخلها بالمقدار الكافي من النترونات الذي يضمن لها استخراج التفاعل المتسلسل الذي ينتج عند الانشقاق فالحرارة .
المحطة المنتجة لكهرباء الذرة : الى اليسار ( في السواد ) المفاعل الذري . وفيه اليورنيوم أصابع سوداء ، من حولها الكربون ( جرافيت ) وشكله في الصورة نقط سوداء . والى المفاعل يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون في أنابيب ، ويخرج ساخنا في أنابيب ، ثم هو يضخ فيعود يدور في المفاعل ويخرج منه ، وهكذا. وفي الصورة أسطوانة قائمة يملؤها غاز ثاني أكسيد الكربون وهو ساخن عند خروجه من المفاعل . ويدور الماء في أنابيب تتخلل هذه الأسطوانة الحارة بغازها فيتحول الماء الى بخار وضغط يحرك التربينات . وهذه تدير لفائف السلك في المجال المغناطيسي المغناطيس قوي فتتولد فيها الكهرباء ، فتجري بعد ذلك في الأسلاك وتتوزع على البيوت والصناعات أما الأصابع المهدئة فهي الضبط الحرارة في المفاعل .
ولكن ألا يمكن مع زيادة الحجم أن نزيد الناتج من النترونات فوق ما يجب ، فنزيد الانشقاق فوق ما نريد وينتج من الحرارة فوق ما نبغي ؟
والجواب : نعم يمكن .
لهذا ندس في هذه الكومة من الطبقات ، طبقات اليورنيوم الطبيعي ، وطبقات الفحم على صورة (جرافيت) ندس عصيا من عنصر الكدميوم مثلا ، وهذه من خاصتها أن تمتص الكثير من النترونات ، فتخرجها من حقل التفاعل ، فتزيد التفاعل تهدئة ، وتهبط بالحرارة الناتجة .
أو نحن نخرج هذه العصي من الكومة، بعض اخراج فتزيد بذلك النترونات ، وتزيد التفاعل ، وتزيد الحرارة. ان هذه العصي من الكدميوم تتحكم في الحرارة الناتجة ، تزيدها أن أردنا لها زيادة ، وتنقصها ان أردنا لها نقصا .
الفرق بين الذرتين
الذرة الأثقل (۲۳۸) لا تنشق . ولكن الذرة الأخف (٢٣٥) هي التي تنشق و بانشقاقها تنقسم الى قسمين يكادان يكونان متساويين . بل هما عنصران کیماویان معروفان .
ومع الانشقاق يخرج اشعاع .
ومع الاشعاع تخرج حرارة .
والأهم من هذا في صددنا هذا ، أن مع الانشقاق تخرج كذلك أجسام دقيقة نووية غاية في الصغر ، تؤلف بعض نواة الذرة اليورنيومية وكذا نواة ذرات العناصر تلك الدقائق المعروفة باسم النترونات Neutrons .
فهذه النترونات تخرج من ذرة اليورنيوم الأخف (٢٣٥) ، سريعة الانطلاق ، فتستقر في بطن الذرة اليورنيومية الأثقل ، وما أكثرها حولها ( ١٤٠ ذرة ثقيلة لكل ذرة خفيفة ) ، ولا يحدث للذرة الأثقل انشقاق يتسلسل .
- القنبلة الذرية :
كان لا بد لحدوث انشقاق ، فانفجار ، من التخلص من اليورنيوم الأثقل (۲۳۸) ، وتحضير اليورنيوم الأخف (٢٣٥) خالصا وكانت كلفة هذا الاستخلاص شيئا كثيرا . ولكنه أنتج القنبلة. تنشق ذرة اليورنيوم الخفيفة فتخرج من النترونات اثنين أو ثلاثة . تنطلق فتصيب عددا أكثر من نواة الذرة اليورنيومية . فيخرج من انشقاقها عدد أكثر وأكثر من النترونات . ويتزايد الانشقاق في لمحات فيكون انفجارا .
ويسمى هذا التفاعل بالمتسلسل ، لأنه يتألف كالسلسلة من حلقات ، تأتي حلقة من بعد حلقة من بعد حلقة .
- المفاعل الذري :
انه مع التفاعل المتسلسل هذا ، الذي تنشق فيه ذرة اليورنيوم ۲۳٥ من بعد ذرة من بعد أخرى ، تخرج حرارة كثيرة هي الهدف من استخدام الذرة في انتاج الكهرباء ، لتحل محل الفحم أو الزيت كما قدمنا .
وهذا التفاعل الذي ذكرنا سريع خاطف ، مدمر، يذهب بالأرض وما عليها .
ومن أسباب سرعته أننا نستخدم فيه ذرة اليورنيوم النشيطة ، ذرة ٢٣٥ ، خالصة .
فما بالنا لا نستخدم اليورنيوم كما يوجد في الطبيعة ، وبه كما قلنا قليل من يورنيوم ۲۳۸ ، الهادىء الساكن .
ان يورنيوم ۲۳۵ يرسل طلقاته من النترونات ، ولكنه يرسلها سريعة جدا ، فتدخل الى بطن الذرة ۲۳۸ وفيها تستقر ، ولا يكون انشقاق ، ولا تكون حرارة ولا تكون كهرباء .
( صورة ايضاحية لذرة الأكسجين نواة ، والكترونات تدور حولها في أفلاك لها ، كما تدور الكواكب حول الشمس واذا كان بالذرة ثمانية جسيمات سالبة هي الالكترونات ، وجب أن يكون بالنواة ثمانية بروتونات موجبة تعادلها . وبالنواة غير ذلك جسيمات لا شحنة بها ، فهي متعادلة انها نيوترونات ثمانية )
ويخطر في البال : لم لا تهدىء من سرعة هذه النترونات ، حتى اذا أصابت ذرة اليورنيوم ۲۳۸ ، شقتها وقسمتها وبذا يبدأ التفاعل ، ولكن أهدأ كثيرا جدا .
ولكن كيف السبيل الى تهدئة سرعة النترونات ؟ وكان الجواب أنها تهدأ اذا مررناها قبل وصولها الى أهدافها في مادة تعمل على تهدئتها : عنصر مستقر ليس الى تفجيره من سبيل . ووقعوا على الكربون فيما وقعوا. وضعوا طبقات منه بين طبقات اليورنيوم الطبيعي، فجرى الانشقاق ، متسلسلا بالطبع ، ولكن على هدوء وسكون. وخرجت من ذلك الحرارة ، لا انفجارا ، ولكن أهدأ ما تكون والطف ما تكون .
ولكن هذه الكومة ، من يورنيوم وفحم ( على صورة جرافيت ) ان كانت صغيرة الجحم ، كان لها سطح كبير يضيع عنده الكثير من النترونات ، اذ تذهب هباء في الهواء . ويمنع من هذا تكبير الكومة . أن الكومة الكبيرة يزيد سطحها كما يزيد حجمها ، ولكن لا بمقدار واحد أن السطح لا يزيد بنسبة زيادة الحجم . فالتكبير يحفظ على الكومة الكثير من نتروناتها التي تضيع عند السطح .
لهذا كان لهذه الكومة اليورنيومية حجم لا تصفر عنه . حجم يكفي للاحتفاظ بداخلها بالمقدار الكافي من النترونات الذي يضمن لها استخراج التفاعل المتسلسل الذي ينتج عند الانشقاق فالحرارة .
المحطة المنتجة لكهرباء الذرة : الى اليسار ( في السواد ) المفاعل الذري . وفيه اليورنيوم أصابع سوداء ، من حولها الكربون ( جرافيت ) وشكله في الصورة نقط سوداء . والى المفاعل يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون في أنابيب ، ويخرج ساخنا في أنابيب ، ثم هو يضخ فيعود يدور في المفاعل ويخرج منه ، وهكذا. وفي الصورة أسطوانة قائمة يملؤها غاز ثاني أكسيد الكربون وهو ساخن عند خروجه من المفاعل . ويدور الماء في أنابيب تتخلل هذه الأسطوانة الحارة بغازها فيتحول الماء الى بخار وضغط يحرك التربينات . وهذه تدير لفائف السلك في المجال المغناطيسي المغناطيس قوي فتتولد فيها الكهرباء ، فتجري بعد ذلك في الأسلاك وتتوزع على البيوت والصناعات أما الأصابع المهدئة فهي الضبط الحرارة في المفاعل .
ولكن ألا يمكن مع زيادة الحجم أن نزيد الناتج من النترونات فوق ما يجب ، فنزيد الانشقاق فوق ما نريد وينتج من الحرارة فوق ما نبغي ؟
والجواب : نعم يمكن .
لهذا ندس في هذه الكومة من الطبقات ، طبقات اليورنيوم الطبيعي ، وطبقات الفحم على صورة (جرافيت) ندس عصيا من عنصر الكدميوم مثلا ، وهذه من خاصتها أن تمتص الكثير من النترونات ، فتخرجها من حقل التفاعل ، فتزيد التفاعل تهدئة ، وتهبط بالحرارة الناتجة .
أو نحن نخرج هذه العصي من الكومة، بعض اخراج فتزيد بذلك النترونات ، وتزيد التفاعل ، وتزيد الحرارة. ان هذه العصي من الكدميوم تتحكم في الحرارة الناتجة ، تزيدها أن أردنا لها زيادة ، وتنقصها ان أردنا لها نقصا .
تعليق