ما هي المادة التي تستخدم لإبطاء سرعة النيوترونات التي تُقذف بها نواة اليورانيوم لإحداث التفاعل المتسلسل؟

1 إجابة واحدة

يطلق مصطلح التفاعل المتسلسل على سلسلة التفاعلات التي تكون متعاقبة، فيكون ناتج كل تفاعل في هذه السلسة مُساهمًا في إتمام التفاعل الذي يليه دون أيّة تأثيراتٍ خارجيّة، ويعتبر الكيميائيُّ الألمانيُّ (Max Bodenstein) هو مكتشف هذا النوع من التفاعلات عام 1913، وهناك أمثلةٌ كثيرة على تلك التفاعلات في علم الكيمياء مثل( عملية حرق غاز الوقود ضمن محركات الإحتراق _ بلمرة الإيثلين لإنتاج بولي إيثيلين )، أمّا في الفيزياء يعدّ الإنشطار النووي بواسطة النيوترونات أشهر أمثلة التفاعلات المتسلسلة السريعة.

وللتفاعل المتسلسل ثلاثة مراحل تتضمن:

  • مرحلة البدء: فيها يتشكل الوسيط التفاعلي والذي عادةً مايكون( ذرةً أو أيونًا أو جزيئًا محايدًا )عن طريق عامل تأثير كالضوء أو الحرارة أو المادة المُحفزة.
  • مرحلة التوسع والإنتشار: يتم فيها عملية تفاعل الوسيط مع المواد الأوليّة الداخلة في التفاعل، فتتشكل نواتجٌ مستقرةٌ مع وجود وسيطٍ جديد يتفاعل مع المواد كالسابق ليتم بدء تفاعلٍ جديدٍ وهكذا، ويكون الوسيط المتشكل إمّا من نفس النوع أو من نوعٍ آخر.
  • مرحلة الإنهاء: ينتهي التفاعل عندما تُستهلك كاملُ المواد الداخلة في التفاعل المُتسلسل أو حين تُضاف مواد مُثبطة أو مضادة للأكسدة لإنهاء التفاعل.

ومن أبرز التفاعلات المتسلسلة كما ذُكر في السابق هو تفاعل الإنشطار النووي: وهو عبارة عن تفاعل يتمُّ حين قذف ذرات العنصر المستقر بالنيوترونات فتنقسم النواة الذريّة إلى أجزاءٍ صغيرة، ويصبح التفاعل متسلسلًا حين ينتج عن انقسام كُلِّ نواة نيوترونات ذات سرعةٍ عاليةٍ والتي تُقسم أيضًا أكثر من نواة عناصر جديدة ويرافق عملية التقسيم هذه إنتاج طاقةٍ هائلةٍ مما قد يؤدي إلى إنفجار مثل القنابل النووية، وللتفاعل المتسلسل نوعان هما:

  • التفاعل المتسلسل الغير مُسيطر عليه: هو عبارة عن سلسلة من التفاعلات النووية المتتابعة والتي تتم في ظروفٍ غير مُسيطر عليها، وبالتالي تحولها إلى تفاعلات شديدة الإنفجار نتيجة إطلاقها لكمياتٍ كبيرةٍ من الطاقة بنفس الوقت.
  • التفاعل المتسلسل المُسيطر عليه: وأيضًا هو سلسلة تفاعلاتٍ متتابعةٍ ولكن ضمن ظروفٍ محكمة، ويسطير على هذه التفاعلات عن طريق إزالة النيوترونات الإضافيّة مما يؤدي إلى تجنب الإنفجارات أو عن طريق إضافة مادةٍ ذات دورٍ هامٍ في التفاعل.

كما يحدث في المفاعلات النووية حيث تتضمن تفاعلات إنشطارٍ نوويٍّ لتوليد الطاقة ويتمّ إضافة الماء كمادةٍ وسيطةٍ لتخفيف سرعة النيوترونات وبالتالي تجنب حدوث الإنفجارات كما في تفاعل إنشطار اليورانيوم، فمن المعروف أنّ النيوترونات تمتلك طاقةً حراريّةً وحينما تتباطأ سرعتها تصبح في توازنٍ مع المحيط وكلُّ ذلك يتمّ بوجود الماء الذي يعمل على إبطاء النيوترونات، ويستخدم الماء بنوعان رئيسيّان هما: ( الماء المضغوط والماء المغلي )، ويستخدم في هذه المفاعلات اليورانيوم المُخصب.

ويعدّ تفاعل الإنشطار النووي أحد أنواع التفاعلات النوويّة التي يمتلك كلٌّ منها خصائص مختلفة واستخداماتٍ أيضًا مختلفة، وهذه الأنواع هي:

  • الإشعاع النووي كما في الأشعة السينيّة المستخدمة في المجال الطبي والصناعي لتصوير الجسم أو المواد المُختبرة.
  • الإنشطار النووي كما في محطات توليد الطاقة أو المفاعلات النووية.
  • الإنصهار النووي الذي يماثل تقريبًا قوة أشعة الشمس ولكن بالرغم من الجهود المبذولة لم يستطيع العلماء من إبقاء تفاعل الإنصهار النووي مدّةً طويلةً في الأرض.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي المادة التي تستخدم لإبطاء سرعة النيوترونات التي تُقذف بها نواة اليورانيوم لإحداث التفاعل المتسلسل؟"؟