ما هي التفاعلات النووية؟
تعرف التفاعلات النووية (بالإنجليزية: Nuclear Reaction) بأنها تغيير يحدث في هوية أو خصائص نواة الذرة نتيجة ضربها أو اصطدامها بجسيم نشط، وقد يكون هذا الجسيم؛ جسيم ألفا، أو فوتون أشعة جاما، أو نيوترون، أو بروتون، أو أيون ثقيل، وبغض النظر عن نوع الجسم، فإن الشرط الأهم هو أن يكون للجُسيم المقذوف طاقة كافية تمكنه من الوصول إلى نواة الذرة ذات الشحنة الموجبة.[١]
ما هي مكونات ونواتج التفاعل النووي المثالي؟
يتضمن التفاعل النووي المثالي جسيمين متفاعلين، هما؛ نواة مُستهدفة ثقيلة وجُسيم قصف خفيف، وينتج عن هذا التفاعل النووي جُسيمين جديدين، وهما؛ نواة جديدة أثقل وجُسيم مقذوف أخف، على سبيل المثال، في أول تفاعل نووي مرصود، والذي حدث في عام 1919، قصف إرنست رذرفورد نواة ذرة النيتروجين بجزيئات ألفا، فنتج أحد نظائر الأكسجين النادرة، وبروتون الهيدروجين (11H).[١]
يصاحب التفاعلات النووية عادةً تغيّرات كبيرة جدًا في الطاقة، والتي يمكن أن تكون أكبر بمليون مرة من كمية الطاقة المنبعثة من التفاعلات الكيميائية العادية.
ما الفرق بين التفاعل النووي والتفاعل الكيميائي؟
التفاعل الكيميائي هو عملية كسر الروابط الموجودة في المواد المتفاعلة وتكوين روابط أخرى جديدة بين الذرات لإنتاج مواد جديدة، وهذا يعني أنه لا يغير التركيب النووي لأي ذرة، أما التفاعل النووي، فهي يتضمن حدوث العديد من التغيرات على نوى الذرات المشاركة في التفاعل.[٢]
يشار إلى أن معظم العمليات التي تحيط بنا في حياتنا اليومية هي تفاعلات كيميائية، وليست تفاعلات نووية، بالإضافة إلى أن جميع العمليات الفيزيائية التي تحدث في جسم الإنسان مثل حرق السكريات، وتكوين الحمض النووي؛ هي عمليات كيميائية، وليست عمليات نووية.[٢]
يوجد تفاعلات نووية عديدة تحدث باستمرار في جسم الإنسان، إلا أن عددها قليل جدًا مقارنة بالتفاعلات الكيميائية، وهي لا تؤثر على الجسم كثيرًا.
ما هي أنواع التفاعلات النووية؟
يوجد ثلاثة أنواع رئيسية للتفاعلات النووية، وهي كالآتي:[٢]
الانشطار النووي
الانشطار النووي (بالإنجليزية: Nuclear Fission) هو عملية انقسام نواة ذرية ثقيلة إلى أجزاء أصغر؛ أو إلى نواتين خفيفتين أو أكثر، ويشار إلى أن هذا النوع من التفاعلات النووية ينتج عنه كميات هائلة من الطاقة، والتي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء في مصانع الطاقة النووية، ومن الجدير بالذكر أن الانشطار النووي يحدث غالبًا في مفاعلات الانشطار النووي.
الاندماج النووي
الاندماج النووي (بالإنجليزية: Nuclear Fusion) هو عملية ضم نواتين خفيفتين أو أكثر في نواة واحدة، حيث تكون النواة الناتجة أثقل من النوى المشاركة في الاندماج النووي، ومن الأمثلة على هذا النوع من التفاعلات النووية؛ اندماج نوى الهيدروجين لتكوين نوى الهيليوم، في الشمس وغيرها من النجوم.
الاضمحلال النووي
الاضمحلال النووي، أو ما يسمى بالاضمحلال الإشعاعي (بالإنجليزية: Radioactive Decay) هو عملية تغيير نواة أقل استقرارًا إلى نواة أكثر استقرارًا، ويشار إلى أن بعض أنواع الاضمحلال الإشعاعي تتضمن إطلاق بعض الشظايا النووية (جسيمات مشحونة أو طاقة أو كليهما)، ولذلك فإن البعض يعتبره نوعًا من الانشطار النووي، لكن الفرق بينهما هو أن الاضمحلال يحول النواة إلى نواة أكثر استقرارًا؛ عوضًا عن انشطارها إلى نواتين جديدتين.
يحدث الاضمحلال الإشعاعي في الطبيعة تلقائيًا للنواة غير المستقرة؛ وبالتالي فهو أكثر أنواع التفاعلات النووية السابقة شيوعًا، حيث إن النوى التي تحتوي على عدد كبير جدًا من النيوترونات، أو عدد قليل جدًا من النيوترونات، أو التي تكون كبيرة جدًا؛ تكون نوى غير مستقرة، وهي تتحول في النهاية إلى شكل مستقر من خلال عملية الاضمحلال الإشعاعي.
لماذا تطلق التفاعلات النووية كميات هائلة من الطاقة؟
تُطلق التفاعلات النووية كميات كبيرة جدًا من الطاقة، وذلك لأن المُنتجات المتكونة أو الناتجة عن التفاعلات النووية كالانشطار النووي والاندماج النووي؛ دائمًا ما يكون لها كتلة أقل من كتلة المواد المتفاعلة، ولهذا يتم تحويل هذه الكتلة المفقودة إلى طاقة، حيث يمكن لغرام واحد من المادة إطلاق ما يقرب من 90 مليار كيلوجول من الطاقة.[٣]
المراجع
- ^ أ ب "nuclear reaction", britannica, Retrieved 21/8/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "Are there nuclear reactions going on in our bodies?", wtamu, Retrieved 21/8/2022. Edited.
- ↑ "Nuclear Reaction", byjus, Retrieved 21/8/2022. Edited.
