الانشطار النووي هو عملية تنقسم فيها نواة الذرة إلى نواتين أصغر أو أكثر، مع إطلاق الطاقة. وهذه العملية هي نوع من النشاط الإشعاعي وتستخدم في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك محطات الطاقة النووية والقنابل الذرية.
النشاط الإشعاعي هو العملية التي تفقد بها النوى الذرية غير المستقرة الطاقة عن طريق إصدار الإشعاع. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الإشعاع: جسيمات ألفا، وجسيمات بيتا، وأشعة جاما. يمكن أن تكون هذه الانبعاثات ضارة، ولكن لها أيضًا تطبيقات مفيدة في الطب والصناعة وإنتاج الطاقة.
الذرات هي اللبنات الأساسية للمادة. وهي تتكون من نواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات وإلكترونات تدور حول النواة. عدد البروتونات في النواة يحدد العنصر. على سبيل المثال، يحتوي الهيدروجين على بروتون واحد، بينما يحتوي اليورانيوم على 92 بروتونًا.
أثناء الانشطار النووي، تمتص نواة الذرة الثقيلة، مثل اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239، نيوترونًا. وهذا يجعل النواة غير مستقرة، مما يؤدي إلى انقسامها إلى نواتين أصغر، تسمى شظايا الانشطار. جنبا إلى جنب مع هذه الشظايا، يتم إطلاق العديد من النيوترونات وكمية كبيرة من الطاقة.
يمكن للنيوترونات المنطلقة أثناء الانشطار أن تسبب المزيد من التفاعلات الانشطارية في النوى القريبة. وهذا يخلق رد فعل متسلسل. إذا تم التحكم في التفاعل المتسلسل، فيمكن استخدامه لإنتاج الطاقة في محطة الطاقة النووية. وإذا لم يتم التحكم فيه، فقد يؤدي إلى انفجار، كما هو الحال في القنبلة الذرية.
تأتي الطاقة المنبعثة أثناء الانشطار النووي من القوى النووية القوية التي تربط النواة معًا. وعندما تنقسم النواة، يتحول بعض هذه الطاقة إلى حرارة وإشعاع. ويمكن تسخير هذه الطاقة لتوليد الكهرباء.
محطات الطاقة النووية: في محطات الطاقة النووية، تنتج التفاعلات الانشطارية الخاضعة للرقابة حرارة تستخدم لتوليد البخار. يقوم البخار بتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء. ولا تنتج هذه العملية غازات دفيئة، مما يجعلها بديلاً أنظف للوقود الأحفوري.
الاستخدامات الطبية: تستخدم النظائر المشعة الناتجة عن الانشطار في التصوير الطبي وعلاج السرطان. على سبيل المثال، يستخدم اليود 131 لعلاج سرطان الغدة الدرقية.
القنابل الذرية: تستخدم التفاعلات الانشطارية غير المنضبطة في القنابل الذرية. يؤدي الإطلاق السريع للطاقة إلى حدوث انفجار هائل.
يمكنك إظهار التفاعل المتسلسل باستخدام قطع الدومينو. قم بإعداد خط من قطع الدومينو واقفاً على نهايته. عندما تطرق قطعة الدومينو الأولى، ستتسبب في سقوط القطعة التالية، وهكذا، مما يؤدي إلى حدوث تفاعل متسلسل. وهذا مشابه لكيفية تسبب النيوترونات في المزيد من التفاعلات الانشطارية في التفاعل النووي المتسلسل.
ينتج عن الانشطار النووي نفايات مشعة، والتي يجب إدارتها بعناية لتجنب التلوث البيئي. بالإضافة إلى ذلك، هناك دائمًا خطر وقوع حوادث، مثل كارثة تشيرنوبيل، والتي يمكن أن تكون لها عواقب وخيمة.
