ما هو التغيير النووي؟ - علم - 2025

A التغيير النووي هو العملية التي نوى نظائر معينة تتغير من تلقاء أنفسهم أو تضطر إلى تغيير في اثنين أو أكثر من النظائر المختلفة.

الأنواع الثلاثة الرئيسية للتغيير النووي في المادة هي التحلل الإشعاعي الطبيعي والانشطار النووي والاندماج النووي.

إلى جانب النووي ، فإن التغييرين الآخرين في المادة هما فيزيائيان وكيميائيان. الأول لا يعني أي تغيير في تركيبته الكيميائية. إذا قمت بقص قطعة من ورق الألمنيوم ، فإنها لا تزال من ورق الألمنيوم.

عندما يحدث تغيير كيميائي ، يتغير أيضًا التركيب الكيميائي للمواد المعنية. على سبيل المثال ، يتحد حرق الفحم مع الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون (CO2).

التغيير النووي وأنواعه الرئيسية

التحلل الطبيعي المشع

عندما ينبعث من النظائر المشعة جسيمات ألفا أو بيتا ، يكون هناك تحويل لعنصر ، أي تغيير من عنصر إلى آخر.

وبالتالي فإن للنظير الناتج عددًا مختلفًا من البروتونات عن النظير الأصلي. ثم يحدث تغيير نووي. تم تدمير المادة الأصلية (النظير) ، وتشكيل مادة جديدة (نظير).

وبهذا المعنى ، فإن النظائر المشعة الطبيعية كانت موجودة منذ تكوين الأرض ويتم إنتاجها باستمرار عن طريق التفاعلات النووية للأشعة الكونية مع الذرات في الغلاف الجوي. تؤدي هذه التفاعلات النووية إلى ظهور عناصر الكون.

تنتج هذه الأنواع من التفاعلات نظائر مشعة مستقرة ، وكثير منها لها نصف عمر يصل إلى عدة مليارات من السنين.

ومع ذلك ، لا يمكن تشكيل هذه النظائر المشعة في ظل ظروف طبيعية مميزة لكوكب الأرض.

نتيجة الاضمحلال الإشعاعي ، تناقصت كميته ونشاطه الإشعاعي تدريجياً. ومع ذلك ، بسبب فترات نصف العمر الطويلة هذه ، كان نشاطها الإشعاعي كبيرًا حتى الآن.

التغيير النووي عن طريق الانشطار

تحتوي النواة المركزية للذرة على البروتونات والنيوترونات. في حالة الانشطار ، تنقسم هذه النواة ، إما عن طريق الاضمحلال الإشعاعي أو بسبب قصفها بواسطة جسيمات دون ذرية أخرى تُعرف بالنيوترينوات.

القطع الناتجة لها كتلة مجمعة أقل من اللب الأصلي. يتم تحويل هذه الكتلة المفقودة إلى طاقة نووية.

بهذه الطريقة ، تقوم محطات الطاقة النووية بإجراء تفاعلات محكومة لإطلاق الطاقة. يحدث الانشطار الخاضع للتحكم عندما يقصف نيوترينو خفيف للغاية نواة الذرة.

ينكسر هذا ، ويخلق نواتين أصغر حجمًا ومتشابهين في الحجم. يطلق التدمير كمية كبيرة من الطاقة - تصل إلى 200 مرة ضعف النيوترون الذي بدأ الإجراء.

في حد ذاته ، هذا النوع من التغيير النووي لديه إمكانات كبيرة كمصدر للطاقة. ومع ذلك ، فهو مصدر مخاوف متعددة ، لا سيما تلك المتعلقة بالسلامة والبيئة.

التغيير النووي عن طريق الاندماج

الاندماج هو العملية التي تولد من خلالها الشمس والنجوم الأخرى الضوء والحرارة. في هذه العملية النووية ، تنتج الطاقة عن طريق تكسير ذرات الضوء. إنه رد الفعل المعاكس للانشطار ، حيث تنقسم النظائر الثقيلة.

على الأرض ، من الأسهل تحقيق الاندماج النووي من خلال الجمع بين نظيرين للهيدروجين: الديوتيريوم والتريتيوم.

الهيدروجين ، المكون من بروتون واحد وإلكترون ، هو الأخف وزنا بين جميع العناصر. يحتوي الديوتيريوم ، الذي يطلق عليه غالبًا "الماء الثقيل" ، على نيوترون إضافي في قلبه.

من جانبه ، يحتوي التريتيوم على نيوترونين إضافيين ، وبالتالي فهو أثقل بثلاث مرات من الهيدروجين.

لحسن الحظ ، يوجد الديوتيريوم في مياه البحر. هذا يعني أنه سيكون هناك وقود للاندماج طالما يوجد ماء على الكوكب.

المراجع

1. Miller، GT and Spoolman، SE (2015). علوم بيئية. ماساتشوستس: Cengage Learning.
2. Miller، GT and Spoolman، SE (2014). أساسيات في علم البيئة. كونيتيكت: Cengage Learning.
3. Cracolice، MS and Peters، EI (2012). الكيمياء التمهيدية: نهج التعلم النشط. كاليفورنيا: Cengage Learning.
4. قونية ، ج. وناجي ، نيو مكسيكو (2012). النووية والكيمياء الإشعاعية. ماساتشوستس: إلسفير.
5. تايلور ريد ، ن. (2012 ، 19 سبتمبر). ما هو الانشطار؟ في العلوم الحية. تم الاسترجاع في 2 أكتوبر 2017 ، من موقعlifecience.com.
6. الاندماج النووي. (ق / و). في مركز معلومات العلوم والتكنولوجيا النووية. تم الاسترجاع في 2 أكتوبر 2017 ، من موقع Nuclearconnect.org.