الفيزياء · المسرد

ما معنى الانشطار؟

يُعرف أيضًا باسم: انشطار · انشطاري

تعريف 33.11 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 33 — الطاقة النووية: الانشطار والاندماج وE=mc2

الانشطار هو شطر نواة ثقيلة إلى شظيتين متوسطتَي الحجم. واليورانيوم-235 انشطاري: فالنيوترون البطيء، إذا امتُصّ، ترك النواة من الاضطراب بحيث تتمزق إلى اثنتين، باصقةً نيوترونين أو ثلاثة جددًا — 01n+92235Uشظيتان+23  01n{}^{1}_{0}\mathrm{n} + {}^{235}_{92}\mathrm{U} \to \text{شظيتان} + 2\text{--}3\;{}^{1}_{0}\mathrm{n}، ويتغير الزوج من انشطار إلى آخر.

أمثلة

مثال 33.12 (انشطار واحد، موزونًا)

طريق شائع، حسب الطريقة 33.7:

01n+92235U3894Sr+54140Xe+201n.{}^{1}_{0}\mathrm{n} + {}^{235}_{92}\mathrm{U} \longrightarrow {}^{94}_{38}\mathrm{Sr} + {}^{140}_{54}\mathrm{Xe} + 2\,{}^{1}_{0}\mathrm{n}.

قبل: 1.00866+234.99350=236.00216u1.00866 + 234.99350 = 236.002\,16\,\mathrm{u}. وبعد: 93.89450+139.89200+2×1.00866=235.80382u93.89450 + 139.89200 + 2 \times 1.00866 = 235.803\,82\,\mathrm{u}. ومنه Δm=0.19834u\Delta m = 0.198\,34\,\mathrm{u} وE185MeVE \approx 185\,\mathrm{MeV}؛ وبعدّ تفككات الشظايا المشعّة اللاحقة (الفصل 32)، يساوي كل انشطار نحو 200MeV200\,\mathrm{MeV} — فبضعة eV\mathrm{eV} تشتري ذرة فحم واحدة.

مثال 33.17 (D–T، موزونًا)

قبل: 2.01355+3.01550=5.02905u2.01355 + 3.01550 = 5.029\,05\,\mathrm{u}؛ وبعد: 4.00151+1.00866=5.01017u4.00151 + 1.00866 = 5.010\,17\,\mathrm{u}؛ ومنه Δm=0.01888u\Delta m = 0.018\,88\,\mathrm{u} و E17.6MeVE \approx 17.6\,\mathrm{MeV}، أربعة أخماسها على النيوترون — أي أقل من انشطار، لكن من خمسة نوكليونات بدلًا من 236236: أي نحو 3.4×1014J3.4 \times 10^{14}\,\mathrm{J} لكل كيلوغرام من الوقود، أي أربعة أضعاف الانشطار. والهيليوم-4 (المثال 33.6) هو الرماد مرة أخرى.

مثال 33.21 (سُلّم الطاقة، لكل كيلوغرام)

الطاقة لكل كيلوغرام من الوقود: الفحم، 3.0×107J3.0 \times 10^{7}\,\mathrm{J}؛ واليورانيوم-235 بالانشطار، 8.2×1013J8.2 \times 10^{13}\,\mathrm{J}؛ والديوتيريوم–التريتيوم بالاندماج، 3.4×1014J3.4 \times 10^{14}\,\mathrm{J}؛ والتحويل الكامل (E=mc2E = mc^29.0×1016J9.0 \times 10^{16}\,\mathrm{J}. فستّ رتب قدر تفصل الكيمياء عن النواة — وهي سبب إعادة تموين المفاعل بالشاحنة ومحطة الفحم بحمولات القطارات.

اقرأ في الفصل ←