الفرق بين الانشطار النووي والاندماج النووي

الانشطار النووي والاندماج النووي هما تفاعلات نووية تنتج كمية كبيرة من الطاقة، وتستخدم في العديد من المجالات سواء كانت سلمية أو غير سلمية، مثل ما حدث في هيروشيما. ومع ذلك، هناك العديد من الفروقات بين الانشطار النووي والاندماج النووي.

الفرق بين الإنشطار النووي والإندماج النووي

أولا: الإنشطار النووي   

الانشطار النووي هو تفاعل يحدث بين الذرات، ويترتب عليه إنتاج كمية هائلة من الطاقة. في عملية الانشطار النووي، يتم تعريض نواة عنصر ثقيل لمجموعة من النيوترونات ذات الشحنة المتوازنة، وعندما تتصادم مع نواة الذرة الكبيرة، يحدث انشطار النواة إلى نصفين متساويين وهما نظيران للعنصر الأصلي. يترتب على هذا التفاعل إنتاج كمية هائلة من الطاقة، ويجب أن يتم هذا التفاعل تحت ظروف معينة لتجنب الدمار الواسع، حيث يتم التحكم وتوجيه الطاقة بشكل جيد لتجنب أي أخطاء تؤدي إلى كارثة.

أول من إكتشف تفاعلات الإنشطار النووي

تم اكتشاف العنصر المشع اليورانيوم كأحدث العناصر المضافة إلى الجدول الدوري في عام 1934م، وحاول العالم الفيزيائي فيرمي استخدامه لإنتاج عنصر جديد يتم إضافته إلى الجدول الدوري، وقام بقذف ذرات اليورانيوم بنيوترون للاستفادة من التفاعل، ولكن النتيجة كانت إنتاج ذرتين من أحد نظائر اليورانيوم المشع مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة، ومن هنا تم استخدام اليورانيوم في تفاعلات الانشطار النووي

مصدر الطاقة في تفاعلات الإنشطار النووي

في عام 1938 ميلادية، عرض العالم إدا نوداك وصفا دقيقا لهذا التفاعل، حيث لاحظ أن نواة ذرات اليورانيوم الثقيلة تنشطر إلى ذرتين متوسطتين في الكتلة عندما يتم التفاعل، ولكنه لاحظ أيضا أن كتلة المواد الناتجة أقل من كتلة المواد الداخلة في التفاعل، وهو مخالف لقانون بقاء المادة، ولكنه استخدم قانون النسبية لتوضيح الأمر، حيث وجد أن الفقد في الكتلة يتحول إلى طاقة، ويمكن حساب الطاقة الناتجة من التفاعل بالمعادلة التالية

الطاقة = الكتلة المفقودة × سرعة الضوء مربعًا.

ثانيا: الإندماج النووي

في عملية الاندماج النووي، يحدث شيء معاكس لعملية التشظي، حيث يتم دمج نواتين من عنصرين خفيفين بدلا من تشظي نواة عنصر ثقيل. وبالطبع، لا يوجد عنصر أخف من الهيدروجين، لذلك يتم دمج نواة ذرتي هيدروجين لتكوين عنصر الهيليوم ونيوترون حر، ومع ذلك يتولد كمية هائلة من الطاقة التي قد تكون مدمرة. يحدث التفاعل على النحو التالي

21H + 21H = 32He + 10n +Energy

الإندماج النووي في الطبيعة

بالنظر إلى تفاعل الاندماج النووي، قد يعتقد البعض أنه تفاعل سهل ويمكن تنفيذه بسهولة. وذلك لأن عناصره متاحة ونتائجه غير مشعة. ولكن يجب أن ندرك أن تفاعل الاندماج النووي هو المسؤول عن حرارة وطاقة الشمس والنجوم. يحدث هذا التفاعل في النجوم والشمس. ولكي يتم هذا التفاعل، يجب تعريض ذرات الهيدروجين لطاقة حرارية كبيرة جدا، قد تصل إلى 710 درجة مئوية. هذه الحرارة تساعد في التغلب على التنافر الحاصل بين ذرات الهيدروجين. ولكن ينتج هذا التفاعل طاقة كبيرة جدا، ومن الصعب السيطرة عليه.

العلاقة بين الإنشطار النووي والإندماج النووي

يوجد ترابط وثيق بين الاندماج النووي والتفاعل بين الذرات، إذ يتطلب الاندماج النووي بين ذرات الهيدروجين كمية هائلة من الطاقة، وذلك بالإضافة إلى أن كليهما يسببان التدمير، ويمكن الحصول على هذه الطاقة النووية عن طريق التفاعل النووي للانشطار

عند صنع القنابل الهيدروجينية، يتم وضع قنبلة تعتمد على الانشطار النووي في قلب القنبلة، وحولها يتم وضع مجموعة من ذرات الهيدروجين، وبعد انفجار القنبلة الداخلية يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة التي تساعد في توفير الظروف المناسبة لذرات الهيدروجين للاندماج مع بعضها البعض وتحدث الاندماج النووي.

الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي والإندماج النووي

عندما يندمج نواتين من الهيدروجين، تنتج طاقة ضئيلة جداً بالمقارنة مع الإنشطار الذي يحدث في ذرات اليورانيوم، حيث تشكل حوالي 2% فقط من الطاقة التي تنتج عن الإنشطار، وذلك بالنظر إلى عدد الذرات.

ومع ذلك، فإن الطاقة المولدة من التفاعل النووي أكبر. عندما يحدث انشطار ذرات اليورانيوم الثقيل، الوزن الكيلوغرامي، يولد طاقة أقل من اندماج كيلوغرام من ذرات الهيدروجين، والتي تكون أخف بكثير من ذرات اليورانيوم. لذلك، يكون عدد ذرات الهيدروجين في الكيلوغرام أكبر بكثير من عدد ذرات اليورانيوم في الكيلوغرام الواحد من المادة.

يتم استخدام تفاعل الانشطار عادة لتوليد الطاقة في المولدات، ويمكن ضبط معدل انشطار الذرات حسب الحاجة في الظروف الملائمة، ويستخدم أيضا في صناعة القنابل النووية، بينما يستخدم تفاعل الاندماج في صناعة القنابل الهيدروجينية