الانشطار النووي والتفاعل المتسلسل

التفاعل المتسلسل ( المشاكل و الحل ) :



هناك مشكلتان أساسيتان قابلت العلماء لإتمام التفاعل المتسلسل في
اليورانيوم الطبيعي يمكن تلخيصهما فيما يلي:

1– كمية اليورانيوم s(235U) 235فى اليورانيوم الطبيعى ضئيلة بالنسبة لنظيره
يورانيوم s(238U) 238وذلك بنسبة 1 إلى 140

2– النيوترونات الناتجة من عملية انشطارs235Uتكون سريعة وتصل طاقتها إلى
مليون إلكترون فولت ولذا يقوم s238Uبأسر معظمها فلا يتم التفاعل المتسلسل

وللتغلب علي هذه المشاكل فكر العلماء فيما يأتي:








أ. زيادة نسبةs235Uإلىs238Uفي عملية تعرف باسم الإثراء Enrichment .

وهي عملية تكنولوجية معقدة نظرا لأن نظيرا اليورانيوم لهما نفس الخواص
الكيماوية. لذلك تعتمد طرق فصل s235Uعنs238Uعلي الاختلافات الطفيفة في
خواصهما الطبيعية مثل الوزن الذري.



كما تحتاج لتكنولوجيا رفيعة المستوى يتم فيها إحداث تأين لذرات اليورانيوم

Ionization ثم يتم تعجيلها Acceleration وإختيار أيونات ذات سرعات محددة
Velocity selection. وعند التأثير عليها بمجال مغناطيسى تتحرك هذه الأيونات
فى مسارات دائرية متعددة تختلف فيها أنصاف الأقطارr حسب كتلتها. وبذلك
يمكن فصل نظيرى اليورانيوم أىs235Uعنs238U. وتتكرر هذه العملية حتى يتم
زيادة نسبة النظير الأول بالنسبة للثانى .

ب - إبطاء سرعة النيوترونات Moderation وذلك عن طريق تصادمها مع مادة لها
وزن ذري صغير مثل الكربون أو الماء . و بذلك تفقد النيوترونات جزءا كبيرا
من الطاقة حيث تصل طاقاتها إلى الطاقة الحرارية ( أقل من 0.1 إلكترون فولت)
التى تكون فيها فى اتزان حرارى مع الوسط . عندئذ تكون النيوترونات قادرة
على إحداث انشطار لنواة s235U.

- وقد وجد أن النيوترون يحتاج إلى 123 اصطداما مع نوي الكربون ليصل إلى
السرعة الحرارية. وكلما قل الوزن الذري للمهدئModerator انخفض عدد تصادمات
النيوترون ليصل إلى السرعة الحرارية.

جـ- الإبقاء علي النيوترونات الناتجة من الانشطار حتى لا تتسرب خارج كتلة
اليورانيوم ويستمر التفاعل المتسلسل. ويعرف حجم اليورانيوم اللازم لذلك
بالحجم الحرج Critical Size .