المدون

الثلاثاء، 18 يناير، 2011

تفجير البحار وتسجيرها


الدكنور عبد الغفار سليمان البنداري

تفجير البحار وتسجيرها
 
ما هو السيناريو المتوقع لعملية تفجير البحار وتسجيرها :

 أما البحار التي تغطي الجزء الأعظم من هذه الأرض وتعيش في باطنها عوالم هائلة من الأحياء ، فإنها تُفجَّر في ذلك اليوم ، وقد علمنا في هذا العصر الهول العظيم الذي يحدثه انفجار الذرات الصغيرة التي هي أصغر من ذرات الماء فكيف إذا فجرت ذرات المياه في هذه البحار العظيمة ، عند ذلك تسجر البحار ، وتشتعل نارا ، ولك أن تتصور هذه البحار العظيمة الهائلة وقد أصبحت مادة قابلة للإشتعال أو مشتعلة فعلاً ، كيف يكون منظرها ، اللهب يرتفع منها إلى أجواز الفضاء ، قال تعالى ( وإذا البحار فجرت )،وقال ( وإذا البحار سجرت ) ، وقد ذهب المفسرون قديما إلى أن المراد بتفجير البحار ، تشقق جوانبها وزوال ما بينها من الحواجز واختلاط الماء العذب بالماء المالح ، حتى تصير بحرا واحدا ، وما ذكرناه أقرب وأوضح ، فإن التفجير بالمعنى الذي ذكرناه مناسب للتسجير والله أعلم بالصواب ،قلت البنداري:وتسير البحار إلي دمارها في عمليتين يحدثا جميعهما نتيجة تدافع الموجات الصوتية الهادرة من القرن بواسطة الملك اسرافيل:العملية الأولي:تحدث في شكل انفجار عظيم يحدث بقوة دفع الموجات التدافعية الصوتية الهادرة من القرن،والذي يؤدي إلي عمليتين أحدهما: فيزيائية،والأخري كيميائية،فأما العملية الفيزيائية،فتحدث أولا وبسرعة رهيبة نتيجة تدافع متسارع للماء في المحيطات والبحاربفعل موجات النفير الهادرة بشدة عظيمة من الديسيبيلات تتخطي تصور البشر في التقدير،ولا نستطيع حتي أن نقدرها بمليارات الديسيبيلات،وينتج عن ذلك التدافع الصوتي تدافع انفجاري شديد لدرجة أن تقلع مياه البحر أو المحيط وتترك أرض محيطها متجهة إلي السماء (حيث كل ما هو انفجار يكون متجهه إلي أعلي)،



وفي نفس تزامن اقتلاع الماء من البحار والمحيطات بفعل الموجات الصوتية الهادرة بتتابع يحدث اندماج نووي رهيب أو انشطار نووي يحدث بين أنوية الذرات المائية علي اتساع مساحتها في البحار والمحيطات،وينتج عن عملية الدمج النووي أو الفصل الإلكتروني والذري بين البروتونات وبعضها أو النيوترونات وبعضها وفي مدارات الذرة الإلكترونية والنووية بما يوجد في أنويتها فتسعر البحار بجحيم أشد تأججاً من جحيم أعداد قنابل نووية وهيدروجينية لا يحصي عددها إلا الله الواحد،هذا التسجير الذي يحدث نتيجة انطلاق طاقة الدمج النووي من الذرات ببروتوناتها ونيوتروناتها والكتروناتها،أو طاقة الفصل المريعة المنطلقة أثناء عمليات الفصل النووي والإنشطار بين البروتونات أو النيوترونات أو الإلكترونات وكل ذلك من تأثير موجات النفير التدافعية الصوتية التي لا تنقطع بشدة من الديسيبيلات تفوق تصور البشر،

فموجات الصوت الهادرة من النفير تقوم بالآتي:

1- أولاً: تعرية الخلية من إلكترونات مداراتها بقوة القهر الدفعي،
2- انطلاق طاقة فصل الكتروني رهيبة تنتج من مغادرة الالكترونات لمداراتها حول النواة في ذرات مياه البحار
 3- انهيار مدارات الذرة وتعريها عن كل مداراتها فلا يبقي إلا النواة(بروتونات +نيوترونات)،في الوقت الذي تنطلق فيه طاقات تخليها عن مداراتها الحرارية الهائلة حيث ينتج عن كل الكترون يترك مداره طاقة ربط مهولة من الحرارة،تتحول إلي طاقة ناري ملتهبة مستعرة
 4-تقع أنوية ذرات الماء(H2O) تحت تأثير مباشر لشدة موجات الصوت الهادر من النفير والمتتابع بلا انقطاع فينتج عن هذا الهدر الصوتي تكسر نواة الخلايا من الهيدروجين والأوكسجين ويمر هذا التكسير النووي في مرحلتين:أ)المرحلة الأولي هي:تمزق جزيء الماء إلي هيدروجين وأكسجين،حيث يشتعل الهيدروجين ويتأجج استعاره بوجود الأوكسجين،وسرعان ما تتكسر نواة الذرة نفسها وتنفك البروتونات عن النيوترونات،

وتقلع البروتونات من مكانها تطيش إلي غير مكان ويحدث الانشطار النووي وهو عبارة عن قذف عنصر الماء وما فيه من عناصر ثقيلة ينتجه تفاعل تضاغط موجات الصوت الهادرة المتتابعة بنيوترونات ذرات الماء وما يحتويه من عناصر ستخرج بفعل القوة التفجيرية للصوت و تأثيرها علي أرض قاع المحيطات والبحار بحيث يحدث انقسام في أنوية العناصر وتتجزأ كل نواة الى قسمين اثنين مخلفة وراءها: a)طاقة (bونيوترونات اخرى تقوم بتجزئة انوية اخرى... وهو ما يدعى بالتفاعل التسلسلي... لذلك فإن الطاقة تكون هائلة جدا ، وتنطلق لذلك طاقة حرارية هائلة من كل ذرة من ذرات الماء الذي يملأ البحار والمحيطات تؤدي إلي تسخين المياه وتسجيرها،ويؤدي التفاعل الحراري الناتج من الإنشطار النووي تارة والدمج النووي تارة أخري الي تفجير البحار وتسجيرها بجانب التأثير الفيزيائي للدفع النفيري الصوتي،وهذه هي المرحلة( 2)الكيميائية الثانية، &- ولكن ما الفرق الذي نعرفه بعلمنا البشري بين الاندماج النووي والفصل النووي(الانشطار النووي)؟ أما الاندماج النووي :فهو عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكوين نواة واحدة أثقل. ويكون ناتج الاندماج النووي: أن تكمن في إطلاقه كميات طاقة نارية حرارية هائلة أكبر بكثير مما يطلقه الانشطار،برغم أن النشطار النووي ينتج عنه طاقة حرارية هائلة جداً


_أما الأنشطار النووي:فهو عملية انشطار نواة ذرة ما إلى قسمين أو أكثر ويتحول بهذه العملية من مادة معينة إلى مواد أخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة، كما ينتج عن عملية الأنشطار النووي إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية كما تستعمل لإنتاج الأسلحة النووية(في حياتنا التطبيقية)،أما في مرحلة دمار الكون فهي تنطلق بلا حدود نعلمها لكن الله يعلمها ويقدرها بعلمه .وبتعريف آخر فإن الانشطار النووي فيما نعرف هو عبارة عن قذف عنصر ثقيل (مثل اليورانيوم المخصب والبلوتونيوم) بنيوترون بحيث يحدث انقسام في نواة العنصر ويتجزأ الى قسمين اثنين مخلفا وراءه طاقة حرارية هائلة ونيوترونات اخرى تقوم بتجزئة انوية اخرى... وهو ما يدعى بالتفاعل التسلسلي... لذلك فإن الطاقة تكون هائلة جدا في النهاية... اما الاندماج النووي فيكون عن طريق دمج نواتي هيدروجين (او نظير الهيدروجين - الديتيريوم) فتتكون اثر ذلك انوية اكبر بالاضافة الى طاقة هائلة. تنتج عن ذلك الإندماج.1


------------------------------------------------------------------

انشطار نووي
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
قمت المدون بإبقاء الروابط ليسهل الرجوع الي ويكبيديا في وصف عملية بسيطة جدا في الحياة الدنيا من الانشطار النووي ليتصور القارئ هول ما سيحدث يوم القيامة

-----------------------------------------------------------

الانشطار النووي هو عملية انشطار نواة ذرة عنصر ما إلى قسمين أو أكثر، وبهذه العملية تتحول مادة معينة إلى مواد أخرى وينتج عن عملية الإنشطار هذه نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة(بالاخص أشعة غاما) ودقائق نووية مثلجسيمات ألفا وأشعة بيتا. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.

تستعمل عملية الانشطار النووي في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية، كما تستعمل لإنتاج الأسلحة النووية. ومن الموادالنووية الانشطارية الهامة والتي تستخدم كثيراً في المفاعلات الذرية مادتي اليورانيوم-235وبلوتونيوم-239، والتي هي عماد الوقود النووي. وفي الوقود النووي يتم ما يسمى بالتفاعل المتسلسل حيث يصطدم نيوتروناً مع نواة ذرة اليورانيوم-235 فتنقسم إلى قسمين؛ ويصاحب هذا الانقسام انطلاق عدد من النيوتروناتيقدر ب 2و5 نيوتروناً في المتوسط. ويمكن لتلك النيوترونات الناتجة أن تصطدم بأنوية أخرى من اليورانيوم-235 وتتفاعل معها وتعمل على انشطارها. بذلك يزيد معدل التفاعل زيادة تسلسلية قد يؤدي إلى الانفجار إذا لم ننجح في ترويضه والتحكم فيه.

وفي المفاعلات النووية التي تستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية يُستعمل اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239 بنسبة 5.3 % في مخلوط أكسيد اليورانيوم لإنتاج الطاقة. ويحتاج مفاعل نووي كبير يعمل بقدرة 1000 ميجاوات إلى نحو 100 طن من أكسيد اليورانيوم تكفيه لمدة ثلاثة سنوات. إلا أن الطريقة الاقتصادية لتشغيل المفاعل النووي تتطلب إيقاف تشغيل المفاعل كل سنة لمدة عدة أسابيع، يجري خلالها استبدال ثلث كمية الوقود النووي المستهلك بوقود جديد، وكذلك لإجراء أعمال الصيانة والتفتيش عن أي خلل قد يحدث ومعالجة الخلل.


محتويات
1 تاريخ اكتشاف الانشطار النووي
2 تفاصيل تفاعل االانشطار النووي
3 نواتج الانشطار

فيزياء نووية
نشاط إشعاعي
اندماج نووي
4 أنظر أيضا
5 وصلات خارجية
6 مصادر

تاريخ اكتشاف الانشطار النووي

هذه هي المنضدة التي كان يجري اتو هان عليها أبحاثه
مع زملائه ليزا مايتنر وفرسيتس شتراسمان عام 1938،
 وهي معروضة الآن بالمتحف الألماني في ميونيخ
--------------------------------------------------------------------------------


انشطار اليورانيوم-235 عند اصتدامه بنيوترون.
 ينتج عن الانشطار طاقة قدرها 200 مليون إلكترون فولت.
--------------------------------------

كان إنريكو فيرمي أول من قام بتصويب النيوترونات على اليورانيوم عام 1934 ولكنه لم ينجح في تفسير النتائج. وقام العالم الكيميائي الألماني أوتو هان وزميلته ليزا مايتنر وزميلهما شتراسمان بتلك الأبحاث وقاموا بتحليل المواد الناتجة عن التفاعل. وكانت مفاجأة لم يستطيعوا تفسيرها أولاً، إذ أنهم وجدوا عناصر جديدة تكونت من خلال التفاعل. وكان أن أعادوا التجربة باستخدام يورانيوم عالي النقاوة، فكانت النتيجة هي ما وجدوه من قبل وتكوّن عنصر الباريوم. و العدد الذري للباريوم نصف العدد الذري لليورانيوم تقريباً. كان ذلك عام 1938 وبعدها بدأت الحرب العالمية الثانية واضطرت ليزا مايتنر إلى مغادرة ألمانيا نظراً لاضطهادالنازية [[يهود|لليهود]. وسافرت ليزا إلى السويد حيث كان أحد أقربائها يعمل هناك وهو روبرت فريتش. وقصت عليه نتائج تجربة اليورانيوم.

وفي مطلع عام 1939 فطن أتوهان وشتراسمان إلى تفسير التفاعل الذي حدث وأنه انشطار لنواة ذرة اليورانيوم وتكون الباريوم ونشر نتيجة أبحاثه في المجلة العلمية. وفي نقس الوقت استطاعت مايتنر بمساعدة فريتش تفسير تجربة اليورانيوم على أنها انشطار نووي، واستطاع الإثنان إكمال التفسير بأنه من خلال انقسام نواة اليورانيوم يحدث فقد في الكتلة بين وزن اليورانيوم ووزن الباريوم والمنتجات الأخرى الناتجة عن الانقسام، وقدّرا تلك الكتلة بأنها نحو 1/5 من كتلة البروتون، أي أن طاقة تقدر بنحو 200 MeV تتحرر من كل انقسام، وهي طاقة بالغة للغاية. وسافر الاثنان بعد ذلك إلى الولايات المتحدة واجتمعا مع أينشتاين وقصّا عليه نتيجة أبحاثهما.

وكانت مجموعة من العلماء تعمل في فرنسا تحت رئاسة بيار كوري زوج ماري كوري- مكتشفةالبولونيوم - واكتشفوا أنه خلال انشطار نواة اليورانيوم ينطلق عدد من النيوترونات قدروه بـ 5.3 في المتوسط إلا أنهم عدّلوا ذلك العدد إلى 6.2 نيوترونات في المتوسط لكل انشطار فيما بعد.

ولما عرف أينشتاين وزميله زيلارد بأمريكا نتائج مايتنر وفريتش بالإضافة إلى نتائج المجموعة الفرنسية عن النيوترونات المصاحبة للانشطار قام أينشتاين وزيلارد بتوجيه خطابا إلى الرئيس الأمريكي آنذاكروزفيلت يعرفوه بتلك النتائج العلمية الخطيرة والتحذير من إمكانية سعي الألمان لاستغلال تلك المعلومات لصنع قنبلة ذرية يكون لها مفعولاً فظيعاً، خصوصاً وأن الحرب قد بدأت في أوروبا بهجوم الألمان على بولندا. ووصل خطاب أينشتاين وزيلاد إلى الرئيس الأمريكي في يناير 1939.

قامت الحكومة الأمريكية في البدء بتشجيع الأبحاث النووية، وقام إنريكو فيرمي، وكان يعمل في جامعة شيكاغو آنذاك، ببناء أول كومة ذرية مكونة من اليورانيوموالجرافيت، واختار الجرافيت كمهدئ لسرعة النيوترونات، ونجح في توصيل الكومة الذرية إلى الحالة الحرجة، وكان ذلك في ديسمبر عام 1942.

ثم دخلت الولايات المتحدة الحرب وكان هناك خوف كبير من أن يركز الألمان بحوثهم لصناعة قنبلة ذرية، فبدأت الولايات المتحدة مشروع مانهاتن عام 1942 بغرض إنتاج السلاح النووي وعينت اوبنهايمر لرئاسة المشروع، وجمع أوبنهايمر العلماء من جميع أنحاء البلاد للتركيز على ذلك العمل وكان العمل يسير بتكتم شديد. واتضح أن صناعة القنبلة الذرية يحتاج إلى اليورانيوم-235 عالي النقاوة، كما توصلوا إلى أن عنصر البلوتونيوم-239 وهو من منتجات الكومة الذرية التي بناها فيرمي في جامعة شيكاغو له نفس خواص اليورانيوم-235، فعزم العاملون في مشروع مانهاتن على اتباع الطريقتين في نفس الوقت لضمان التوصل إلى صنع القنبلة. وكان أن قاموا بمشروع لتخصيب اليورانيوم-235 وفصله عن اليورانيوم-238، وقاموا في نفس الوقت بتوليد البلوتونيوم-239 في مفاعل نووي بنوه لذلك الغرض. وأدت تلك المجهودات إلى إنتاج قنبلتي هيروشيما ونجازاكي اللتان ألقيتا من الجو على اليابان في 6 أغسطس و 11 اغسطس 1945، واستسلمت على أثرهما اليابان وأنتهت الحرب مع أمريكا.

تفاصيل تفاعل االانشطار النووي
تفاعل الانشطار النووي لليورانيوم-235 بواسطة النيوترون.

يختلف الانشطار النووي عن عملية التحلل الإشعاعي من ناحية انه يمكن السيطرة على عملية الأنشطار النووي خارجيا. تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار وهي في المتوسط 5و2 نيوترونا، بالتفاعل مع اليورانيوم أو البلوتونيوم وتتسبب في انشطارها. وهذا بالتالى يؤدي إلى تحرير نيوترونات أخرى. وتستمر هذه السلسلة من التفاعلات التي تسمى تفاعل متسلسل.

يطلق على نظائر عناصر كيميائية لها القدرة على تحمل هذه السلسلة الطويلة من الأنشطارات النووية اسم الوقود النووي. من أكثر أنواع الوقود النووي استعمالا هي اليورانيوم ذو كتلة ذرية رقم 235 (يورانيوم-235) وبلوتونيوم ذو كتلة ذرية رقم 239 (بلوتونيوم-239)، هذين العنصرين ينشطران بصورة بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى ب الانشطار التلقائي وتاخذ هذة العملية التلقائية ما يقارب 550 مليون سنة عمر النصف لليورانيوم. أما في المفاعل النووي فتجمع كمية من الوقود النووي فوق الكتلة الحرجة ويجري التحكم فيها بواسطة قضبان تتخللها من الكادميومالماصة للنيوترونات. بذلك يمكن المحافظة على معدل سير التفاعل لإنتاج الطاقة ومنعه من الانفلات وأحداث الدمار.

نواتج الانشطار

ينتج عن انشطار نواة اليورانيوم نواتين صغيرتين في أغلب التفاعلات ، كما من الممكن أن ينتج عن الانشطار أكثر من نواتين . وقد تكون "أنصاف" نواة اليورانيوم الناتجة زوجا من نوكليدات مختلفة . وغالبا ما تنتج نواة لها كتلة ذرية خفيفة نسبيا (نحو 90 ) مصحوبة بنواة ثقيلة ( كتلة ذرية 140) . ولذلك يبين منحنى توزيع الأنوية الناتجة عن الانشطار قمتين (توزيع كتلة الأنوية الناتجة ) .ويبقى مجموع البروتونات والنيوترونات قبل التفاعل وبعده ثابتا. وعل سبيل المثال نذكر هنا حالتين ممكنتان للانشطار النوويللبلوتونيوم-239 بواسطة امتصاصه لأحد النيوترونات :


توزيع الأنوية الناتجة عن الانشطار بحسب كتلهم الذرية A

نواتج الانشطار تكون أنوية ذرية متوسطة الكتلة ، وفي نفس الوقت غنية بالنيوترونات . وهي لذلك عناصر غير مستقرة ويصدرون في العادة نيوترونات زائدة عن مقدرتهم الاحتفاظ بها خلال عدة ثوان من بعد تكونهم ، وتكون لهم أهمية في ضبط معدل التفاعل الجاري في مفاعل نووي . وتتحلل بعض تلك الأنوية الناتجة عن الانشطار عن طريق تحلل بيتا إلى عناصر أخرى. و تحلل بيتا لا يغير من الكتلة الذرية وينتهي تحلل بيتا المتتابع عند نواة مستقرة ، وقد تستغرق تحللات بيتا الأخيرة قرب الوصول إلى العنظر المستقر أعمار النصف طويلة على مدي مئات السنين أو آلاف السنين . ولمعرفة سلاسل نواتج تحلل بيتا التالية للانشطار يمكن الرجوع إلى المصادر العلمية مثل : [1].

ينتج عن كل عملية انشطار قدر هائل من الطاقة يبلغ نحو 200 مليون إلكترون فولت تظهر في صورة حرارة وإشعاع ،و يمكن استغلال الحرارة لتوليد بخار ماء ، ومن بخار الماء توليد كهرباء وهذا ما يجري في مفاعل نووي .

أنظر أيضا
وصلات خارجية



اندماج نووي
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة




 
 الشمس، مركز تفاعلات اندماج نووية متعدّدة

تفاعل الاندماج النووي (يعرف أيضا بالـ تيرمونووي) هو، بالإضافة إلى الانشطار، أحد أهم أنواع التفاعلات النووية التطبيقية.

الاندماج النووي عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكويننواة واحدة أثقل. ويلعب اندماج الأنوية الخفيفة مثلالبروتون وهو نواة ذرة الهيدروجين والديوترون نواة الهيدروجين الثقيل والتريتيون وهو نواة التريتيوم دوراً هائلاً في العالم وفي الكون، حيث ينطلق خلال هذا الاندماج كمية هائلة من الطاقة تظهر على شكل حرارةوإشعاع كما يحدث في الشمس، فتمدنا بالحرارة والنور والحياة. فبدون هذا التفاعل ما وُجدت الشمس وما وُجدت النجوم، ولا حياة من دون تلك الطاقة المسماة طاقةالاندماج النووي. وتنتج تلك الطاقة الهائلة عن فقد في وزن النواة الناتجة عن الاندماج النووي، وهذا الفقد في الكتلةيتحول إلى طاقة طبقاً لمعادلة ألبرت أينشتاين التي تربط العلاقة بين الكتلة والطاقة.

هذا التفاعل هو الذي يغذي الشمس وباقي النجوم الأخرى في الكون، ويمدهم بالحرارة والضوء.

فائدة الاندماج النووي تكمن في إطلاقه كميات طاقة أكبر بكثير مما يطلقه الانشطار. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المحيطات تحتوي بشكل طبيعي على كميات كافية من الدويتريوم اللازم للتفاعل فإذا فلح الإنسان في ترويض تلك الطاقة لتغذية الكوكب بالطاقة لمدة آلاف السنين، كما أن المواد المنبعثة عن الاندماج (خصوصا الهيليوم 4)، ليست مواداً مشعّة.

و على الرغم من العدد الكبير من التجارب التي تم القيام بها في كل أنحاء العالم منذ خمسين سنة، فإنه لم يتم التوصل إلى بناء مفاعل يعمل بالاندماج، ولكن الأبحاث في تقدم مستمر لغرض التوصل إلى ذلك. وكل ما اسطاع الإنسان التوصل إليه في هذا المجال جاء في المجال العسكري بابتكار القنبلة الهيدروجينية.


محتويات [أخف] 
1 آلية الاندماج
2 الاندماج المتحكم فيه
2.1 بلازما الاندماج
3 أنظر أيضا

آلية الاندماج النووي

يحدث تفاعل الاندماج النووي عندما تتداخل نواتان ذريتان. ولكي يتم هذا التداخل، لا بد من أن تتخطى النواتان التنافر الحاصل بين شحنتيهما الموجبتين (و تعرف الظاهرة بالـحاجز الكولومبي). إذا ما طبقنا قواعد الميكانيكا الكلاسيكية وحدها، سيكون احتمال الحصول على اندماج الأنوية منخفضا للغاية، بسبب الطاقة الحركية (الموافقة للهيجان الحراري) العالية جدا اللازمة لتخطي الحاجز المذكور. وفي المقابل، تقترح ميكانيكا الكم، وهو ما تؤكده التجربة، أن الحاجز الكولومبي يمكن تخطيه أيضابظاهرة النفق الكمومي، بطاقات أكثر انخفاضا.

وبالرغم من ذلك، فإن الطاقة اللازمة للاندماج تبقى مرتفعة جداً، وهو ما يقابله حرارة أكثر من عشرات أو ربما مئات الملايين من الدرجات المئوية حسب طبيعة الأنوية. وفي داخل الشمس على سبيل المثال، يجري تفاعل اندماج الهيدروجين المؤين عبر مراحل إلى تولد الهليوم، في ظل حرارة تقدر ب 15 مليون درجة مئوية، ويحدث ذلك ضمن عدة تفاعلات مختلفة تنتج عنها حرارة الشمس. وتُدرس بعض تلك التفاعلات بين نظائر الهيدروجين بغرض إنتاج الطاقة عبر الاندماج مثل الديوتيريوم-ديوتيريوم أو الديوتيريوم-تريتيوم (انظر أسفله). أما في الشمس فتتواصل عملية الاندماج إلى العناصر الخفيفة ثم المتوسطة ثم ينتج منها العناصر الثقيلة مثلالحديد، الذي يحتوي في نواته على 26 بروتون ونحو 30 من النيوترونات. وفي بعض النجوم الأكثر كتلة عن الشمس، تتم عمليات اندماج لأنوية أضخم تحت درجات حرارة أكبر.

وعندما تندمج أنوية صغيرة، تنتج نواة غير مستقرة تسمي أحيانا نواة مركبة، ولكي تعود إلى حالة استقرار ذات طاقة أقل، تـُطلق جسيم أو أكثر (فوتون، نيوترون، بروتون، على حسب التفاعل)، وتتوزع الطاقة الزائدة بين النواة والجسيمات المطلقة في شكل طاقة حركيّة. وطبقاً للرسم التوضيحي تنطلق نواة ذرة الهيليوم بطاقة قدرها 5و3 MeV وينطلق النيوترون بطاقة قدرها 14,1 MeV (ميجا إلكترون فولت). وفي المفاعلات الاندماجية الجاري تطبيقها حاليا يجتهد العلماء للحصول على مردود جيد من الطاقة خلال الاندماج، أي من الضروري أن تكون الطاقة الناتجة أكبر من الطاقة المستهلكة لتواصل التفاعلات واستغلال الحرارة الناتجة في إنتاج الطاقةالكهربائية. كما يجب عزل محيط التفاعل ومواد المحيط في المفاعلات الاندماجية.

عندما لا يوجد أي وضع مستقر، تقريبا، قد يكون من المستحيل أن نقوم بإدماج نواتين (على سبيل المثال : 4He + 4He).


إن التفاعلات الاندماجية التي تطلق أكبر قدر من الطاقة هي تلك التي تستخدم أكثر الأنوية خفّة لإنتاج الهيليوم، لأن الهيليوم ونواته جسيم ألفا هي أقوى نواة ذرة هلى الإطلاق من جهة تماسكها، فهي تحتوي على 2 بروتون و 2 نيوترون وهؤلاء الأربعة شديدو التماسك بحيث يتحول جزء يعادل 005و0 من كتلتهم كما في التفاعل الموضح بالرسم ،إلى طاقة حركة تتوزع بين نواة الهيليوم الناتجة والنيوترون. ومجموع الطاقتين الموزعتين = 3,5 + 14,1 = 17,6 ميجا إلكترون فولت. وبالتالي فإن أنوية الدويتيريوم (بروتون واحد ونيوترون واحد) والتريتيوم (بروتون واحد ونيوترونان)، مستخدمة في التفاعلات التالية :
ديوتيريوم + ديوتيريوم -> هيليوم 3 + نيوترون
ديوتيريوم + ديوتيريوم -> تريتيوم + بروتون
ديوتيريوم + تريتيوم -> هيليوم 4 + نيوترون
ديوتيريوم + هيليوم-3 -> هيليوم-4 + بروتون

و هذه التفاعلات هي أكثر التفاعلات دراسة في المخابر عند تجارب الاندماج المراقبة، وكل منها ينتج نحو 17 ميجا إلكترون فولت من الطاقة.

الاندماج المتحكم فيه في حياتنا الدنيا لأما في الاخرة فقانون الحق الالهي:

يمكن التفكير في عدة طرق تمكّننا من احتجاز محيط التفاعل للقيام بتفاعلات اندماج نووية، ويقوم العلماء فعلا بتلك التجارب بواسطة الاحتجاز المغناطيسي لما يسمىالبلازما في جهاز مفرغ من الهواء مع رفع درجة حرارة البلازما إلى عشرات الملايين درجة مئوية. ولكن احتجاز البلازما - وهي أنوية التريتيوم و الديوتيروم العارية من الإلكترونات - تحت هذه الحرارة العالية صعب جدا إذ كلها تحمل شحنة كهربائية موجبة تجعلهم يتنافرون عن بعضهم. فما يلبث التفاعل أن يبدأ بينهم لمدة أجزاء من الثانية حتى يتنافروا ويتوقف التفاعل. وينصب حاليا اهتمام العلماء على ابتكار وسيلة يستطيعون بها إطالة مدة انحصار البلازما وإطالة مدة التفاعل. وتلك المجهودات ما هي إلا بغرض استغلال طاقة الاندماج النووي لإنتاج الطاقة الكهربائية.

الاندماج بالاحتجاز المغناطيسي

التوكاماك، حيث يحتجز خليط من نظائر الهيدروجين بواسطة حقل مغناطيسي بالغ الشدة.
الستيلاتور، حيث تؤمن الحواث (inductors) الاحتجاز بالكامل.

بلازما الاندماج

رسم بياني يوضح العلاقة بين درجة الحرارة ومعدل التفاعل
 لثلاثة أنواع من التفاعلات الاندماجية.

عندما تصل الحرارة الدرجة التي يحصل فيها الاندماج، تكون المادة في حالةبلازما. إنها حالة خاصة للمادة الأولية، تكوّن فيها الذرات أو الجزيئات غازا أيونيا.

تحت درجات الحرارة العالية يتم اقتلاع إلكترون أو أكثر من السحابة الإلكترونية المحيطة بكل نواة، مما ينتج عنه أيونات موجبة وإلكترونات طليقة.

ينتج عن التحرك الكبير للأيونات والإلكترونات داخل بلازما حرارية، عدة اصطدامات بين الجسيمات الموجبة الشحنة الكهربية. ولكي تكون هذه الاصطدامات قوية بما فيه الكفاية لإنشاء تفاعل اندماجي، تتدخل ثلاث عوامل :
الحرارة T ;
الكثافة N ;
زمن الاحتجاز τ.

حسب لوسون فإن المعامل Nτ يجب أن يصل حدا فاصلا للحصول على الـbreakeven حيث تكون الطاقة الناتجة عن الاندماج مساوية للطاقة المستخدمة. يحدث الإيقاد إثر ذلك في مرحلة أكثر إنتاجا للطاقة (لم يتوصل العلماء لإيجادها حتى اليوم في المفاعلات التجريبية الحالية). إنه الحد الذي يكون التفاعل إثره قادرا على المواصلة من تلقاء ذاته من دون انقطاع. لتفاعل ديتوريوم + تريسيوم، يقدّر هذا الحد بـ 1014 ثانية/سم³.
-------------------------------------------------------

سلسلة تفاعل بروتون-بروتون

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة



 Schematischer Ablauf der Proton-Proton-Reaktion

سلسلة تفاعل بروتون-بروتون (بالإنجليزية: Proton–proton chain reaction) هو أحد التفاعلات الجارية في الشمس يتحول بها الهيدروجين إلى الهيليوم وهو يجري أيضا في النجوم وتستمد منه الشمس والنجوم طاقتها. وسلسلة التفاعل الآخرى التي تجري في الالشمس والنجوم وتستمد منها طاقتها هي دورة بيته-فايتزيكر. ويغلب تفاعل البروتون-بروتون في الشمس وفي النجوم التي تبلغ كتلتها كتلة الشمس أو أصغر منها.

يتميز هذا التفاعل بان تصحبه انطلاق طاقة كبيرة تنشأ عن اندماج نووي للهيدروجين وينتج الهيليوم. وفي ذلك التفاعل تكون كتلة الهيليوم الناتج أقل من كتلة الهيدروجين الداخل في التفاعل بنسبة 1 % (يسمى هذا النقصنقص الكتلة). هذا النقص في الكتلة يتحول إلى طاقة طبقا لمعادلة أينشتاين عن تكافؤ الكتلة والطاقة، وهي :E = mc²

حيث :m الكتلةc سرعة الضوء في الفراغ.

ويبدأ تفاعل البروتون-بروتون عند أقل درجة حرارة لازمة لحدوث الاندماج النووي. وهو تفاعل من الممكن أن يبدأ عند 3 مليون درجة كلفن. وتكون جميع الذرات المشتركة في التفاعل متأينة، أي تكون إلكتروناتها قد انفصلت عنها بسبب الحرارة العالية (وتسمى تلك الحالة للمادة بلازما). وبسبب الحرارة العالية في الشمس وفي النجوم تكون حالة المادة فيها في حالة البلازما.

ويتناسب معدل إنتاج الطاقة عن طريق تفاعل بروتون-بروتون مع القوة (الأس) 6 لدرجة الحرارة. أي أنه عنما تزيد درجة الحرارة بنسبة 5 % يزيد معدل التفاعل بنسبة 34% وبالتالي تزيد الطاقة بتلك النسبة. بالنسبة إلى التفاعل الجاري في الشمس فهو يجري عند درجة حرارة تصل إلى 12 مليون كلفن وتحت ضغط عالي جدا في قلب الشمس.
محتويات
1 تفاعلات البدء
2 التفاعلات التسلسلية الأساسية
2.1 تفاعل بروتون-بروتون I
2.2 تفاعل برتون-بروتون II
2.3 تفاعل بروتون-بروتون III
3 انتاج الطاقة
4 أنظر أيضا

تفاعلات البدء
     1      
الخطوة الأولى في تفاعل بروتون-بروتون:
 يندمج بروتونان فيكونا نواة الديوتيريوم.
 وينطلق آنيا بوزيترون ونيوترينو.

      2       
الخطوة الثانية في تفاعل بروتون-بروتون: يندمج بروتون ونواة الديوتيريوم فتتكون نواة الهيليوم-3. يصحب التفاعل انطلاق شعاع جاما.

       3        
الخطوة الثالثة في تفاعل بروتون-بروتون:
 يندمج اثنان من أنوية الهيليوم-3 فيتكون الهيليوم-4 ويتحرر بروتونان.


يبدأ التفاعل بالتحام نواتي ذرتين من الهيدروجين 1H+ لتكوين نواة الديوتيريوم 2H+, حيث ينتج عن اندماج أحد البروتونات 1 نيوترون و 1 بوزيترون e+ و 1 نيوترينو إلكتروني νe.

طبقا للتفاعل:1H+ + 1H+ → 2H+ + e+ + νe + 0,42 MeV

ينتج عن التفاعل كمية هائلة من الطاقة تبلغ 42و0 مليون إلكترون فولت (MeV).

ولكي تتغلب البروتونات الداخلة في التفاعل ذات الشحنة الموجبة على قوى التنافر بينهما (قوة كولوم) فلا بد من أن تكون طاقة لحركة للبروتونات عالية. ويجري هذا التفاعل في الشمس بطريقة مستمرة. ولو كان معدل سريان التفاعل أكبر من ذلك لاستهلكت الشمس ما فيها من هيدروجين أسرع كثيرا. ويحمل النيوترينو جزءا من الطاقة قدرة 26و0 مليون إلكترون فولت ويغادر بها الشمس، حيث يكاد أن يكون لا يتفاعل مع المادة.

ويتفاعل البوزيترون مع أحد الإكترونات e−, طبقا لتفاعل إفناء إلكترون-بوزيترون، وفي هذا التفاعل يتحول الإثنان بالكامل إلى طاقة، أي تتحول كتلة الإلكترون والبوزيترون إلى شعاعين من أشعة جاما التي تنطلق في صورة طاقة.e+ + e− → 2γ + 1,022 MeV

ويمكن للديوتيريوم الناتج عن تفاعل البروتونين (بهد نحو 4و1 ثانية) أن يتفاعل مع بروتون آخر فيكوناننظير الهليوم الخفيف 3He .2H+ + 1H+ → 3He2+ + γ + 5,49 MeV

كما يسري هذا التفاعل الأخير للديوتيريوم أيضا في أجرام سماوية تبلغ كتلتها 12 كتلة من كوكب المشترى، وتتعتبر تلك الكتلة الحد الأصغر لنشأة النجوم الصغيرة المسماة الأقزام البنية.

التفاعلات التسلسلية الأساسية

توجد ثلاثة تفاعلات متسلسة أساسية ينتج عنها الهيليوم-4 في الطبيعة. وكل منها يبدأ عند درجة حرارة معينة تخصه. وتجري في الشمس الثلاثة تفاعلات الآتية بحسب أغلبيتها :
تفاعل بروتون-بروتون (الأول) : 91%
تفاعل بروتون-بروتون (الثاني) : 9%
تفاعل بروتون-بروتون (الثالث) : 0,1%

تفاعل بروتون-بروتون I

بعد نحو 106 سنة تندمج نواتين من الهيليوم-3 لتكوين نواة الهليلوم-4 (جسيم ألفا) مع تحرر 2 بروتون. وتلك تدخل في تفاعلات تالية.3He2+ +3He2+ → 4He2+ + 1H+ + 1H+ + 12,86 MeV

وطبقا لتفاعلات البدء (أنظر أعلاه) حيث تتكون نواتين من الهيليوم-3 وتدخلان في التفاعل الثالث لتكوين الهيليوم-4، يصحبه انطلاق طاقة (مع طرح الطاقة التي تحملها النيوترينوات وينطلق بها)، تنتج طاقة إجمالية قدرها (المجموع) :

2×(0,42) MeV

+ 1,022 MeV

+(5,49 -0,26) MeV

+ 12,86 MeV

= 26,204 MeV

أي نحو (≈ 4,20·10−12 جول).

يغلب سريان التفاعل بروتون-بروتون (الأول) في درجة حرارة بين 10 إلى 14 مليون كلفن. وينتج عند درجات حرارة أقل من ذلك قليل من الهيليوم-4.



تفاعل برتون-بروتون II
 Proton-Proton-II-Reaktion

في التفاعل بروتون-بروتون II يعمل الهيليوم-4 الذي سبق أنتاجه كعامل مساعد لسير التفاعل بين الهيليوم-3 لإنتاج أنوية هيليوم-4 أخرى.

3He2+ + 4He2+← 7Be4+ + γ+ 1,59 MeV
7Be4+ + e← 7Li3+ + νe
7Li3+ + 1H+← 4He2+ + 4He2++ 17,35 MeV


يجري التفاعل بروتون-بروتون الثاني أساسا بين درجة حرارة 14 - 23 مليون كلفن, حيث تحتفظ 90% من النيوترينوات الناتجة من التفاعل الثاني 86و0 مليون إلكترون فولت بينكا تحتفظ ال 10 % من النيوترينوات الأخرى 38و0 مليون إلكترون فولت وهذا يعتمد على نسبة الليثيوم-7 .التي توجد في الحالة القاعية أو في حالة إثارة.



تفاعل بروتون-بروتون III
Proton-Proton-III-Reaction

في تلك المرحلة أيضا تعمل إحدى الأنوية 4He كمحفز لسير التفاعل :
3He2+ + 4He2+ ← 7Be4+ + γ + 1,59 MeV
7Be4+ + 1H+ ← 8B5+ + γ + 0,14 MeV
8B5+ ← 8Be4+ + e+ + νe
8Be4+ ← 4He2+ + 4He2+

يغلب التفاعل بروتن-بروتون III عند درجات حرارة أعلى من 23 مليون كلفن.

يتخلل تفاعل إنتاج الهيليوم-4 تكون أنوية عناصر أثقل وسطية مثل البريليوم (Be-7، Be-8) والبور (B-8) ، ولكنها غير مستقرة وسرعان ما تتحلل لإنتاج الهيليوم-4.

يعتبر هذا التفاعل ليس من التفاعلات الرئيسية في إنتاج طاقة الشمس حيث أن درجة حرارتها ليست بهذا العلو، إلا أن هذا التفاعل يلعب دور هاما احل مشكلة النيوترينوات الشمسية (أنظر تذبذب النيوترينو)، حيث ينتج هذا التفاعل نيوترينوات ذات طاقة عالية تقترب من 14 مليون إلكترون فولت (تسمى هذه (نيوترينوات8B)). ويمكن لعدادات البيوترينوات على الأرض عد تلك النيوترينوات بطريقة أكفأ عن عدّها للنيوترينوات ذات طاقة صغيرة.


انتاج الطاقة
بمقارنة كتلة ذرة الهيليوم-4 الناتجة بمجموع كتل الأربعة ذرات الهيدروجين الداخلة في التفاعل يتبين أن ه يوجد نقص الكتلة يساوي 007و0 أو 7و0 %، وهو نقص في كتلة ذرات الهيدروجين. وقد تحول هذا النثص في الكتلة إلى طاقة، في صورة أشعة جاما ونيوترينوات خلال المراحل المختلفة من التفاعلات. وكما رأينا أعلاه تبلغ الطاقة الناتجة الإجمالية لسلسلة واحدة من التفاعلات 73و26 ميجا إلكترون فولت .

والطاقة الناتجة على هيئة أشعة جاما هي وحدها التي تتفاعل مع إلكترونات وبروتونات وتقوم بتسخين باطن الشمس. وتلك الحرارة والضغط التي تنتجه هي التي تقاوم قوي الجاذبية على الشمس التي تحاول أن تنهار الشمس على نفسها وتتقلص.

ولكن النيوترينوات لا تتفاعل مع المادة بطريقة كافية ولذلك فهي لا تساعد على عدم انهيار الشمس على نفسها تحت فعل الجاذبية. وتغادر النيوترينوات الناتجة من المراحل الثلاثة لتفاعل بروتون-بروتون الشمس حاملة معها النسب 2% و 4% و 3و28% على التوالي من الطاقة الكلية الناتجة خلال تلك التفاعلات. [1]

وما ينطبق على الشمس من تلك الوجهة ينطبق أيضا على النجوم التي تقترب كتلتها من كتلة الشمس أو تكون كتلتها أصغر من كتلة الشمس. تستمد تلك النجوم طاقتها من التفاعلات الموصوفة هنا وهي تفاعلات البروتن-بروتون. أما النجوم ذات كتلة أكبر من الشمس فإن تلك التفاعلات يصاحبها أيضا ما يسمى دورة CNO وهي دورة تفاعلات يُنتج خلالها الكربون C والنيتروجين N والأكسجين O، ذلك لأن كتلة النجم الكبيرة تتسبب في ارتفاع كبير في درجة حرارة قلب النجم، مما يسمح بسريان تلك التفاعلات التي لا تتم إلا في درجات حرارة أعلى من درجة حرارة تفاعل البروتون-بروتون.

‏ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق