النووية الفيزياء مقدمة

, حيث ونيوترونات بروتونات على تحتوي النواة أن سابقا درست= منها الواحد وكتلة الشحنة موجبة جسيمات البروتونات أن

) و. ذرية كتل وحدة1.00727663 أو كجم 27- 10 × 1.67252بالرمز لها ( ويرمز ك. ذ (P) , غير جسيمات فهي النيوترونات اما

أو كجم 27- 10 × 1.67482= منها الواحد كتلة مشحونة بالرمز لها )و.ك.ذ( ويرمز ذرية كتل وحدة1.0086654 (n) ,

يسار عادة ويكتب للعنصر الذري بالعدد البروتونات عدد ويسمى والنيوترونات البروتونات عدد مجموع أما االسفل من العنصر رمز

ومثال أعلى إلى العنصر رمز يسار عادة ويكتب الكتلة عدد فيسمى يوجد أي56 الكتلة وعدد26 الذري العدد لها التي الحديد ذرة ذلك

عدد أن ) الحظ نيوترونات30 و بروتون26 الحديد نواة داخل هذه مثل ( , وفي البروتونات عدد – الكتلة = عدد النيوترونات

56 بالرمز للحديد نرمز الحالة26 Fe , أو التحوالت ماهي ولكن

الظروف وماهي للنواة تحدث أن يمكن التي الطبيعية التغيرات؟ تتم التحوالت هذه مثل تجعل التي

أكثر أو واحد هي للنواة تحدث أن يمكن التي الطبيعية التغيرات إن: يلي مما

( .α) ألفا جسيمات عنه ( وينتج ألفا ) إشعاع ألفا تحلل(1 ()- السالب بيتا )إشعاع عنه وينتج بروتون إلى نيوترون تحول(2

β ) ( الموجب بيتا عنه) إشعاع وينتج نيوترون إلى بروتون تحول(3

+(β ) ) إشعاع عنه وينتج منها القريب لإللكترون النواة التقاط (4

( سيني(γ) جاما ألشعة المثارة النواة إصدار(5 انشطار وهو اإلنسان بفعل يحدث طبيعي غير تغيرا هناك أن كما

بجسيم. قذفها نتيجة النواة التغيرات أو التحوالت هذه من أي يحدث متى تسأل أنك والشك ؟ النواة داخل: منها كل عن مختصرة نبذة فإليكα ( 4 ألفا : إشعاع أوال

2He++ )

مساره عن يحرفه أن رزرفورد استطاع إشعاع وهوα ألفا إشعاع جسيمات من تيار عن عبارة , وهو مغناطيسي مجال باستخدام

( . تقريبا مرة7000 بحوالي اإللكترون من )أثقل الشحنة موجبة )النفاذ( من االختراق على ألفا إشعاع قدرة أن التجارب من وتبين وامتصاصه ألفا إشعاع إيقاف يمكن فمثال ضغيفة المواد خالل

سماكتها تزيد ال األلمنيوم من رقيقة صفيحة باستخدام بسهولة عند الهواء ذرات يؤين ألفا إشعاع أن تبين ملم. كما0.5 على

. فيه مروره أيونات عن عبارة ألفا إشعاع أن يثبتوا إن وتالميذه رذرفورد وتمكن

4الهليوم) غاز2He++ )

. نيوترونين و بروتونين على يحتوي أنه , أي العدد ذات النويات من غالبا ألفا جسيمات انبعاث لوحظ وقد

نواة وكذلك238 اليورانيوم لنواة يحدث . كما الكبير الكتلي. الراديوم الذري والعدد الكتلة عدد من لكل يحدث الذي التغير مقدار س: ما ؟ ألفا جسيم تشع لنواة بالنسبة

الكهربائي المجال دخولها ( عندα) ألفا لجسيمات يحدث : ماذا س ؟ المغناطيسي أو

0( β)- بيتا : إشعاع ثانيا-1e

عبارة ( وهيβ)- السالبة بيتا جسيمات أحيانا وتسمى بيتا إشعاع) أكبر بيتا جسيمات نفاذ ( . وقدرة )إلكترونات سالبة شحنات عن

من صفيحة يلزم حيث ألفا جسيمات نفاذ قدرة ( من مرة100 . وقد بيتا جسيمات إشعاع معظم إليقاف ملم5 سماكتها األلمنيوم

إلى النيوترونات نسبة ألن نظرا غيرالمستقرة النويات أن لوحظ يتحول ( حيثβ)- بيتا لجسيمات باعثة تكون كبيرة البروتونات

(β)- جسيم يمثل ) اإللكترون إلكترون و بروتون إلى نيوترون البروتونات عدد زيادة إلى التحول هذا ( ويؤدي النواة من الصادر أن يعني وهذا الكتلة عدد وثبات واحد ( بمقدار الذري ) العدد عنصر إلى عنصر من تتحول ( يجعلهاβ)- بيتا لجسيم النواة إشعاع

إلى يتحول حيث234 الثوريوم لنواة يحدث ما ذلك , ومن آخر حسب بروتون إلى نيوترون تحول نتيجة البروتاكتينيوم عنصر

: التالية النووية المعادلة

23490TH 0

-1e + 23491Pa

234) كتينوم للبروتا يحدث ما أو91Paنظير إلى يتحول ( حيث

اليورانيوم234

91Pa 0-1e +234

92U

0( β+) بيتا : إشعاع ثالثا-1e

( وهيβ+) الموجبة بيتا جسيمات أحيانا ( ويسمىβ+) بيتا إشعاع جسيم البوزترون )بوزترونات( . حيث موجبة شحنات عن عبارة

(β-) جسيمات عن , وماذكر البروتون وشحنة اإللكترون كتلة له و الكهربي بالمجالين تأثرها في ( إالβ+) جسيمات على ينطبق

لالتجاه مضاد اتجاه ( فيβ-) جسيمات تنحر حيث المغناطيسي التي النويات أن لوحظ ( . وقدβ+) جسيمات فيه تنحرف الذي عدد فيها يكون التي تلك ( هيβ+) لجسيمات باعثة تكون

مستقرة غير يجعلها مما النيوترونات لعدد بالنسبة كبيرا البروتونات عدد يجعل مما نيوترون أكثرإلى أو بروتون تحول إلى ذلك فيؤدي

, وهذا ثابتا الكتلة عدد بقاء ( مع الذري ) العدد يقل البروتونات , آخر عنصر إلى ( يتحولβ+) جسيمات يشع الذي العنصر أن يعني

(β+) لجسيم النواة إشعاع نيوترون إلى البروتون تحول ويصاحب إلى تحول الذي البروتون شحنة يحمل جسيم عن عبارة وهو

14) النيتروجين لنواة يحدث ما ذلك أمثلة , ومن نيوترون7Nوفق )

: التالية المعادلة14

7N 46C +0

1e كبير البروتونات عدد فيها يكون التي األنوية أن بالذكر وجدير

. جدا قليلة عناصر هي النيوترونات عدد إلى بالنسبة المجال ( بواسطةα) ألفا جسيمات انحراف كون تعلل : بماذا س

( ؟β) بيتا جسيمات انحراف من أصغر المغناطيسي أو الكهربائي( اإللكتروني ) األسر اإللكتروني : االلتقاط رابعا

من )التقاط( إلكترون بأسر النواة تقوم أن هو االلكتروني االلتقاط من إلكترون انتقال العملية هذه ويرافق للذرة داخلي مجال

, وهو للذرة الداخي الطاقة مستوى إلى الخارجي الطاقة مستوى تخلص إلى هذا ويؤدي اإللكترون النواة منه أسرت الذي المستوى الذين المستويين طاقتي بين الفرق تساوي طاقة من اإللكترون

من انتقل اإللكترون )ألن كبيرة تكون ما , وغالبا بينهما انتقل

الطاقة هذه من ( وتنبعث داخلي مستوى إلى خارجي مستوى. سينى إشعاع هيئة على

ويتحول بروتون مع يتحد فإنه النواة التقطته الذي اإللكترون أما بمقدار ينقص للنواة الذري العدد أن أي نيوترون إلى البروتون

التي العنصر نواة أن يعني , وهذا ثابتا الكتلة عدد يظل بينما واحد يحدث كما آخر عنصر نواة إلى تتحول إلكتروني أسر لها يحدث40( K) البوتاسيوم لنواة

19 40

19 K + 0-1 e 40

18Ar + (x) (γ) جاما : أشعة خامسا ) التتأثر كهرومغناطيسية أمواج عن ( عبارةγ) جاما إشعاع

( الضوء بسرعة وتسير المغناطيسي و الكهربائي بالمجالين قدرة من بكثير أكبر نفاذ قدرة لها يجعل , مما جدا عالية طاقتها

تشكل فهي , ولذلك بيتا وجسيمات ألفا جسيمات من كل نفاذ جدار اختراق جاما إشعاع يستطيع , إذ الحية الكائنات على خطرا

. سم10 سمكه الخرسانة من , جدا ضعيفة منها تنفذ التي الذرات تأيين على جاما أشعة وقدرة ذلك عند يحدث ( والγ) جاما أشعة تصدر أن مثارة نواة ألي ويمكن

نواة ذلك على ومثاال النيوترونات أو البروتونات عدد تغيرفي أي: المثارة التكتينيوم

9943 Te 99

43 Te + γ في النواة أن يعني ( وهوTe) بالرمز المثارة للنواة عادة ويرمز

. الطاقة من خاصة حالة: النيوترون اكتشاف

, النواة تركيب حول العلماء مفاهيم غير النيوترون اكتشاف إن البروتونات من عدد على تحتوي الذرة نواة أن يعتقد كان حيث اإللكترونات من كاف , وعدد للعنصر الذرية الكتلة تساوي كتلتها

الكتلة مطياف أن , إال البروتونات شحنة شحنتها وتعادل بها لتحيط الحظ , حيث االعتقاد ذلك حول استفهام عالمة من أكثر وضع

العناصر ألنوية الكتلة مطياف يسجله الذي الكتلة مقدار أن العلماء عليه نحصل ( التي أكثر ) أو األنوية هذه كتلة ضعف إلى يصل

= حسابيا النواة مكونات كتلة أن أساس ) على حسابية بطريقة بدقة ( ولثقتهم للعنصر الذري × العدد الواحد البروتون كتلة

وجود العلماء افترض فقد الكتلة مطياف بدقة وكذلك حساباتهم البروتونات.وتمكن إلى , باإلضافة النواة داخل متعادلة جسيمات

تجربته أجرى . شادويك عمليا وجودها إثبات من شادويك ذلك بعد ذلك على ومنح النيوترون خاللها من م( واكتشف1932) عام

. نوبل جائزة البيريليوم من هدف بقذف قام أنه شادويك تجربة وتتلخص

, عالية نفاذ قدرة لها جسيمات ذلك عن ( ونتجα) ألفا بجسيمات البرافين من لوح على تسقط بحيث الجسيمات هذه سلطت إذا

, واستطاع عالية بسرعة بروتونات يطلق جعله في تسبب فإنها عبارة هي البيريليوم من المنطلقة الجسيمات أن يثبت أن شادويك

أو الكهربائي بالمجال تتأثر ) ال مشحونة غير جسيمات عن سماها تقريبا البروتون كتلة تساوي ( , كتلتها المغناطيسي. النيوترونات

( فهو كهربائيا ) متعادل مشحون غير جسيم النيوترون أن وحيث , ولهذا معها يتنافر ال ألنه النواة لتحطيم ممتازة كقذيفة يستخدم. خاللها من ينفذ التي المادة تأين يسبب ال فإنه أيضا السبب كان شادويك تجربة في البرافين لوح استخدام أن بالذكر وجدير النيوترون تصادم تم , حيث المتحررة النيوترونات سرعة لتبطئة

فيسكن الكتلة في له )بروتون( المساوية الهيدروجين بذرة متساويين جسمين بين مرن ) تصادم البروتون ويتحرر النيوترون

( . ساكن أحدهما الكتلة في : اإلشعاعي النشاط قوانين

( اإلشعاعي االنحالل ) سرعة أو اإلشعاعية النشاطية تعرف: بأنها المشع للعنصر

. وهي الواحدة الثانية في العنصر هذا من المنحلة النوى عدد أنها )ن( , أي العنصر )أنوية( هذا ذرات عدد مع طرديا تتناسب

. الزمن مع تتغير نα اإلشعاعية : النشاط أن أي × ن = ثابت اإلشعاعية النشاطية × ن = ل ز ن/: - إذا

" الزمن مع يتناقض النويات عدد أن تعني أن السالبة " اإلشارة عنصر من يختلف وهو للعنصر االنحالل ثابت يسمى : ثابت ل حيث آلخر

. المشع العنصر9)نويات ذرات : عدد ن /نللزمن )األنوية( بالنسبة الذرات عدد في التغير تعني ز

,وهو التغير فيه حدث الذي

( / ثانية ) انحالل بوحدة , وتقاس اإلشعاعية النشاطية مايسمى )كوري( هي أخرى وحدة وهناك / ثانية انحالل10 10 × 3.7= كوري1 حيث

على نحصل السابقة المعادلة لطرفي التكامل عملية وباجراء العنصر ) كتلة أو العنصر نويات عدد معرفة خاللها من يمكن عالقة

: هي العالقة )ز( , وهذه قدره زمن مضي بعد ( المتبقيةل×ز– × و0= ن ن

× ز ل– × و0= ك ك أو

الترتيب على المتبقية والكتلة المتبقية النويات عدد , ك ن حيث. االنحالل بداية )ز( من زمن بعد. الترتيب على األصلية والكتلة األصلية النويات عدد هي0 , ك0ن

ساعة أو دقيقة أو ثانية ب ويقاس العنصر على مر الذي )ز( الزمن. سنة أو يوم أو

( : ـ ) ز النصف عمر. مشع عنصر نويات نصف ينحل حتى الالزم : الزمن هو

( اإلشعاعية ) النشاطية االنحالل سرعة بين للمقارنة ويستخدم من النصف عمر لحساب الالزمة العالقة استنتاج ويمكن للعناصر: يلي كما السابقة العالقة

× ز - ل × و0= ن ن

ن = ـ فأن ـ =: وعندما

أن نجد , زـ ن عن بالتعويض

= /لe 2لو=

e 2 = 0.693لو حيث ؟ ـ , ز ل وحدتي بين العالقة : ما س

: أمثلة 1 مثال

جرام1 كتلتها ( لعينة أنحالل )سرعة اإلشعاعية النشاطية احسب90 السترونشيوم نظير من

38Sr سنة28 له النصف عمر الذي .: الحل

1- ثانية 10- 10 × 7.84= = ل أن بما

12

12

12

أبوجادرو × عدد الموالت = عدد العنصر ذرات عدد

)نواة( ذرة 21 10 × 6.69= 23 10 × 6.025× =

× ن = ل اإلشعاعية : النشاطية إذا / انحالل 12 10 × 5.2= 21 10 × 6.69× 10- 10 × 7.84=

ثانية كوري141.8=

:2 مثال83) البزموث من كمية

26Biزمن مضي وبعد جرام واحد ( مقدارها : . احسب جرام0.25 الباقية الكمية أن وجد أيام عشرة قدره. النظير لهذا االنحالل ثابت.1. االنحالل بداية من واحد يوم بعد الباقية الكمية.2. العنصر لهذا النصف عمر.3: الحل

( للطرفين الطبيعي اللوغاريتم وبأخذ × ز ل– = و0.25- 1 10× = - ل0.25 لو

ل10 = -1.386- 1- يوم0.1386= ل 1× ل – × و0= ك - ك2

جرام0.87 = 0.1386 – × و1= ك

أيام5= = = /ل2- زلو3

: النظائر البروتونات عدد في تتفق العنصر هذا من ذرات هي نظائرالعنصر

. ومثاال الكتلة عدد في ثم , ومن النيوترونات عدد في وتختلف2 هما نظيران له الهيدروجين ذلك على

1H ,3

1H 16 هي نظائر ثالثة لألوكسجين . و8O , 17

8O , 188Oوتختلف

تحسب ولهذا الطبيعة )وفرته( في ما عنصر نظائر تواجد نسب: يلي كما نظائر عدة له لعنصر الذرية الكتلة الذرية + الكتلة × وفرته األول للنظير الذرية الكتلة= للعنصر الذرية الكتلة

+ .... الثاني النظير + وفرة األول النظير وفرة+.../× وفرته الثاني للنظير

, ولهذا العنصر نظائر كتلة متوسط هي للعنصر الذرية الكتلة أن أي على تحتوي بل صحيحا رقما ليست العناصر ألكثر الذرية الكتلة فإن

. ذ . ك و35.5 مقدارها التي للكلور الذرية الكتلة ذلك ومن كسر

( النووية الربط ) طاقة النووي االستقرار الذي والسؤال والبروتونات النيوترونات على الذرة نواة تحتوي

الذي : ما هو الساكنة للكهرباء دراستك أثناء ذهنك إلى ورد ربما صغير( دون )حيز النواة داخل الشحنة الموجبة البروتونات يجعل ؟ تتنافر

, طويلة لفترة العلماء حيرت التي األسئلة من هو السؤال هذا إن نووية ربط طاقة وجود العلماء افترض السؤال لهذا أجابة ولوضع هناك . وبتعبيرآخر تتنافر أن دون النواة داخل البروتونات تحفظ القوى أن على العديدة التجارب دلت , وقد النواة داخل نووية قوى

من مرة أربعين بحوالي أكبر النواة تماسك على تعمل التي النووية النواة داخل البروتونات تنافر على تعمل التي الكهربائية القوى

بروتونين بين المسافة تكون عندما كولوم( وذلك قانون )حسب المدى قصيرة النووية القوى أن , أي أقل أو تقريبا متر 15- 10

قطر تتعدى ال جدا قصيرة مسافات على يقتصر فعلها أن بمعنى. الذرة في النواة تماسك يعزى , وإليها النواة

الشكل على الكهربائية والقوى النووية القوى بين نقارن أن ويمكننا: التالي

قوى فإن متر 15- 10 ≥ بروتونين بين المسافة كانت - إذا1. الكهربائية التنافر قوى أكبر النووية التماسك

قوى فإن متر 15- 10< بروتونين بين المسافة كانت - إذا2. صفرا تساوي النووية التماسك

15- 10 من أكبر قطرها عنصر ألي نواة وجود عدم يفسر هذا ولعل

بعض في كما تنشطر فإنها النواة هذه مثل وجود حالة في حيث متر , ومما جدا قصير زمن في تتفكك أن التلبث التي الصناعية العناصر

على تعتمد ال النواة داخل التماسك قوى أن إليه اإلشارة يجدر أو نيوترنين أو بروتونين بين تحدث بل النواة داخل الجسم ماهية

. ونيوترون بروتون النووي( وطبيعة الربط )طاقة النووية للطاقة معرفتنا وبعد اآلن

؟ الطاقة هذه تأتي اين من المهم السؤال يأتي عملها

وجد حيث الكتلة مطياف خالل من السؤال هذا إجابة أتت لقد من أكبر دائما هي حسابية بطريقة عنصر أي نواة كتلة أن العلماء

, مطياف استخدم . فقد الكتلة مطياف باستخدام العنصر نواة كتلة2) الديترون كتلة لقياس الكتل مطياف استخدم فقد

1Hفوجدوا ) . ذ . ك و2.014102 أنها مجموع عن عبارة , فهي حسابية بطريقة الديترون نواة كتلة أما

. ذ . ك و2.016= والنيوترن البروتون كتلتي2) الديترون كتلتي بين فرقا هناك فإن تالحظ وكما

1Hفي ) الكتلة أهدرت أين والسؤال و.ك.ذ0.0019 مقداره الحالتين ؟ تهدر أن يمكن وهل ( ؟ الكتلة في ) الفرق

التي ألينشتين النسبية النظرية مع السؤال هذ عن الجواب أتى لقد: أن على تنص

أن يمكن ةالكتل , وأن واحد لمفهوم شكالن هما والطاقة الكتلةكتلة. إلى تتحول أن يمكن الطاقة وكذلك ةطاق إلى تتحول: بالعالقة الكتلة تحول عن الناتجة الطاقة قيمة وتحدد

2× ع = ك الطاقة المتحولة الكتلة , ك الضوء سرعة ضع حيث ض

. طاقة إلى وحدة تساوي كتلة تحول عن الناتجة الطاقة كمية تكون ذلك وعلى: هي السابقة العالقة وفق الذرية الكتل

10 × 1.494= 2(8 10×3× ) 27-10× 1.6604× 1= الطاقة جول10-

=19- 10 × 1.6[ ÷ 2(8 10×3× ) 27-10× 1.6604× 1أو=] فولت إلكترون6 10×931

م931= كجم27- 10× 1.6604 و.ك.ذ= 1)م.أ.ف(]931= [ .أ.ف

الطاقة حسابات في فولت إلكترون الميغا وحدة نستعمل ]سوف )و.ك.ذ(1: أن )م.أ.ف[ أي باألحرف لها وسنرمز النوووية

( ) م.أ.ف931 بين الفرق أن نقول أن السابق مثالنا في يمكننا ماسبق على بناء

2الديترون) نواة كتلتي1H )

تحول حسابيا( قد الديترون نواة , وكتلة الكتلة مطياف )باستخدام ربط على )ط( عملت ربط طاقة إلى أينشتاين نظرية وفق

نواة أي في الربط طاقة مقدارة حساب , ويمكن النواة مكونات: التالية العالقة من

الكتلة – حسابيا النواة مكونات = ) كتلة النووية الربط طاقة 931( × للنواة الذرية: حيث البروتون(+)عدد البروتونات×كتلة )عدد= حسابيا النواة كتلة

النيوترون( × كتلة النيوترونات مطياف يقيسها التي الكتلة للنواة الذرية بكتلة المقصود بأن علما

. الكتلة : 1 مثال

238 اليورانيوم نظير لنواة الربط طاقة احسب92Uالكتلة بأن علما

و.ك.ذ1.0073 الحر البروتون )و.ك.ذ( وكتلة238.131 له الذرية و.ك.ذ1.0087 الحر النيوترون وكتلة: الحل بروتون92: هو النظير نواة في البروتونات عدد نيوترون146 = 92 – 238: هو النظير نواة في النيوترونات عدد

الذرية الكتلة – الحسابية النواة = ) كتلة النووية الربط طاقة 931( × للنواة([ =92×1.0073+146×1.0087 )– 238.131 × )931

. ف . أ م1685.8548 = 931 × 1.8108=

: 2 مثال الربط )متوسط( طاقة معدل وكذلك الكلية الربط طاقة احسب

16 األوكسجين نواة في نيوكلون لكل8Oالكتلة وبالتقريب , معتبرا

)و.ك.ذ( 16 لألوكسجين الذرية: الحل , عدد بروتون8= األوكسجين نواة في البروتونات عدد

نيوترون8= األوكسجين نواة في النيوترونات الذرية الكتلة – حسابيا النواة النووية=)كتلة الربط : طاقة إذا

931للنواة( × ([=8×1.0073 + 8×1.0087 )– 16 × ] 931 = 119.168

م.أ.ف = نيوكلون لكل الربط = طاقة نيوكلون لكل الربط طاقة متوسط

للنواة الكتلة ÷ عدد الكلية الربط طاقة م.أ.ف7.448 = 16 ÷ 119.168=

النووية التفاعالت , النووية التفاعالت من جزء هي النووية اإلشعاعات

, واستقرار النواة استقرار لعدم نتيجة هي النووية فاإلشعاعات إلى تتحول قد مستقرة نواة , فهناك مطلقا أمرا ليس النواة , بجسيم ارتطامها أو طاقة المتصاصها نتيجة مستقرة غير نواة

جسيمية أو كهرومغناطيسية إشعاعات لتعطى النواة فتتفكك: النووية التفاعالت من أنواع أربعة يوجد عام .وبشكل

بطبيعتها المستقرة غير النواة تتحول : وفيه االضمحالل.1 هو الذي اإلشعاعي النشاط نتيجة استقرارا أكثر نواة إلى

و بيتا جسيمات إصدار أو ألفا جسيمات إصدار عن عبارة. جاما أشعة

أو البروتونات أو ألفا بدقائق النواة قذفت : إذا االنحالل.2 تصدر يجعلها مما مستقرة غير نواة أصبحت النيوترونات

إلى تتحول أن أجل من ألفا جسيم أو نيوترونا أو بروتونا. استقرارا أكثر نواة

بجسيم قذفها عند جدا الثقيلة النوى : تنشطر االنشطار.3 وتسمى ثباتا أكثر متوسطة نوى لتعطى النيوترون مثل

. النووي باالنشطار العملية. أثقل نواة لتولد خفيفة نوى ) االلتحام( : تندمج االندماج.4

حدوثا األكثر هما النووية للتفاعالت رئيسيان نوعان هناك أن إال كل عن نبذة ( وهذه النووي االندماج – النووي ) االنشطار وهما: منهما

: النووي االنشطار المطروحة المهمة الخيارات أحد النووية الطاقة مصادر تعتبر يمكن التي الهائلة الطاقة كمية بسبب وذلك اليوم العالم أمام

, إال يستهلك الذي القليل النووي الوقود من عليها نحصل أن تذكر .ولعلك الطاقة هذه مثل إنتاج يرافق الذي الخطر أن

)تشيرنوبل( النووي المفاعل من حدث الذي النووي التسرب باإلشعاعات للبيئة تلوثا خلف والذي هـ1406 عام روسيا في

بأمراض السكان من الكثير إصابة ذلك عن ونتج النووية. مختلفة

االنشطار هو الحالة هذه مثل في يحدث الذي النووي والتفاعل مثل نووي كوقود المستخدم العنصر ذرات تقذف حيث النووي

235 اليورانيوم نظير92 Uفتنشطر النيوترونات من بقذائف

قدر انبعاث االنشطار هذا ويرافق أكثر أو نواتين إلى النواة. الحرة النيوترونات من وعدد الطاقة من كبير

ذرات من أخرى بذرات تصطدم تحرر التي النيوترونات وهذه التفاعل فيستمر األخرى هي فتنشطر النووي الوقود

التفاعل هذا مثل يسمى , ولهذا متزايد )االنشطار( وبشكل في التسلسل ( , وعملية3-12) شكل المتسلسل بالتفاعل لحد تصل التفاعل عن الناتجة الطاقة مقدار تجعل التفاعل

المفاعل انفجار إلى يؤدي مما عله السيطرة اليمكن هائل المفاعالت في , أما النووية القنبلة في مايحدث وهذا النووي الضخمة السفن تحريك أو الكهرباء لتوليد المستخدمة النووية

وسائل على النووي المفاعل يحتوى أن البد فإنه غيرها أو يحدث االنشطار لجعل , وذلك التفاعل سرعة على للسيطرة

, معين حد إلى الطاقة مقدار يصل عندما ثابت بمعدل من جزء امتصاص هي الغالب في المستخدمة والوسيلة

بذرات االصطدام من ومنعها االنشطار من الناتجة النيوترونات منتظمة بعملية تحدث االنشطار عملية نجعل , وبهذا اليورانيوم

تستخدم النيوترونات امتصاص أجل , ومن متزايدة وليست مواد من للنيوترونات ماصة قضبان وضع أهمها من طرق عدة

داخل إلى تلقائيا تتحرك القضبان وهذه الكادميوم مثل مناسبة حد إلى داخله الحرارة درجة وصول بمجرد النووي المفاعل

إلى يؤدي مما النيوترونات من كمية بامتصاص وتقوم معين. التفاعل نمو توقف

طاقة بمقارنة حسابها يمكن الناتجة الطاقة أن بالذكر وجدير الربط طاقة ومجموع انشطارها قبل للنواة النووية الربط

بين فرقا هناك أن نالحظ , حيث الناتجتين للنواتين النووية أو االنشطار عملية من عليها نحصل يالت الطاقة هو الطاقتين

أكبر هي الثقيلة النواة في كلون نيو لكل الطاقة إن أخر بمعنى. الخفيفة النواة في كلون نيو لكل الطاقة من

: فقط لإلطالع احتراق تشبه المتسلسل النووي االنشطار عملية فإن للتقريب

عبارة هو الخشب قطعة احتراق إن حيث الخشب من قطعة توفر من الرغم وعلى الخشب ومادة األكسجين بين اتحاد عن

حرارة درجة عند يحدث ال بينهما التفاعل فإن األكسجين صغيرة شعلة مثل خارجي مساعد بواسطة يبدأ ولكن الغرفة

ما الحرارة من ينتج فإنه التفاعل يبدأ أن , وبمجرد النار من قطعة تنتهي حتى )االحتراق( مستمرا التفاعل يظل ألن يكفي

واحدة مرة الخشب جميع في النار تشتعل ال , وحتى الخشب تدريجي بشكل يحترق الخشب لجعل وسائل عدة هناك فإن بالماء رشه طريق عن الخشب تبريد أو األكسجين تقليل مثل

. دفعات على الخشب وضع أو التفاعل سرعة على للسيطرة الكادميوم قضبان عمل طريقة

:

تلقائيا تعمل بمحركات متصلة عادة الكادميوم قضبان تكون ويكون معينة درجة إلى التفاعل حرارة درجة وصول عند

عند المفاعل داخل إلى القضبان دفع إحداهما حركتان للمحرك وذلك قصوى حرارة درجة إلى المفاعل حرارة درجة وصول

, أما المفاعل انفجار ثم ومن الحرارة تزايد استمرار لمنع وذلك المفاعل داخل من القضبان سحب فهي الثانية الحركة

, دنيا حرارة درجة وإلى المفاعل حرارة درجة انخفاض عند ثم , ومن المفاعل حرارة درجة انخفاض استمرارا لمنع وذلك

. يولدها التي الطاقة انخفاض: انشطاري لتفاعل مثال نواة فإن مسرع بنيوترون اليورانيوم نظير نواة قذف عند

ليستا الناتجتين النواتين , ولكن نواتين إلى تنشطر اليورانيوم للمواد احتماالت عدة فهناك بهما التنبؤ يمكن بحيث محددتين

: يلي كما وهي منها الناتجة : ) االنصهار( النووي االندماج , حيث تماما النووي لالنشطار معاكسة عملية النووي االندماج

نواة لتكونا خفيفتان نواتان تتحد النووي االندماج عملية في أنه العناصر جميع في ممكنة ليست االندماج عملية أن . إال جديدة الربط طاقة مجموع فيها يكون التي العناصر في تحدث , حيث

من الناتجة للنواة الربط طاقة من أكبر االندماج قبل للنواتين. الطاقة في الفرق من االستفادة بذلك فيتم االندماج

بسبب النووي االنشطار من خطرا أقل النووي االندماج ويعتبر إرادة أن , إال التفاعل هذا في النووية اإلشعاعات وجود عدم الشحنة تعمل حيث صعوبة أكثر النووي االندماج جعلت الله في يحدث ما عكس االندماج منع على نواة كل تحملها التي

. االنشطار عملية من كبيرة طاقة توفر من البد النووي االندماج حدوث أجل ومن وتقريبهما النواتين بين الكهربائي التنافر قوة على التغلب أجل , وهذه تعمل أن النووية الترابط لقوى ليتاح بعضهما من

بطريقة عليها الحصول يمكن ال التفاعل لبدء الالزمة الطاقة 10 إلى تصل حيث تقليدية

يستعان , ولذلك كالفن درجة 10 في كما االندماجي التفاعل يحدث لكي االنشطاري بالتفاعل

انشطارية صغيرة قنبلة بها يوضع , حيث الهيدروجينية القنبلة ذرات بين اندماجي تفاعل لحدوث عنها الناتجة الطاقة تكفي , الهيدروجينية القنبلة مكونات من هي والتي الهيدروجين نظير

أكبر هي نواتين اندماج عن الناتجة الطاقة أن بالذكر وجدير. االندماج هذا إلحداث الالزمة الطاقة من كثير

االندماجي التفاعل من استفادة تواجد ال الحاضر وقت وحتى األبحاث أن , إال سابقا ذكرناه الذي للسبب السلمية لألغراض

الطاقة إلنتاج المناسبة السبل إيجاد في جاد بشكل تجري قرأت قد ولعلك و االندماجي التفاعل بواسطة بها والتحكم

األرض سطح يمد الذي هو التفاعل من النوع هذا مثل أن سابقا على التفاعل هذا مثل يحدث ثحي الطاقة من إليه تحتاج بما

)الديتريوم(H الهيدروجين نظير ذرات بين الشمس سطح: التالي الشكل على

21H + 2

1H 42H

: النووي التفاعل طاقة حساب االندماجي النوع أو االنشطاري النوع من التفاعل كان سواء بمقارنة التفاعل عن الناتجة الطاقة حساب نستطيع فإننا

من الناتجة للمواد الذرية بالكتلة الداخلة للمواد الذرية الكتلة التي هي مفقودة كتلة هناك أن دائما تالحظ , حيث التفاعل التالي القانون استخدام يمكن عام , وبشكل طاقة إلى تحولت

: النووي التفاعل عن الناتجة الطاقة لحساب للمواد الذرية = ] الكتلة النووي التفاعل عن الناتجة الطاقة التفاعل من الناتجة للمواد الذرية الكتلة – التفاعل في الداخلة

× ]931 : مثال

: التالي االندماج من المتحررة الطاقة احسب

. ذ . ك وH = 2.0141 ل الذرية الكتلة أن علما . ذ . ك وH = 4.0026 وكذلك

21 4

2

: الحل: فإن السابقة العالقة حسب – 2.0141 × 2= ] النووي التفاعل عن الناتجة الطاقة

. ف . أ م23.8= 931 [ × 4.0026

: النووي المفاعل( 5-12) شكل النووي التفاعل بداخلها يتم التي اآللة هو

: التالية العمليات النووي المفاعل داخل وتحدث. النووي االنشطار عملية.1 )التحكم االنشطار عن الناتجة النيوترونات تهدئة عملية.2

التفاعل( . في. المفاعل قلب في النيوترونات تركيز عملية.3 خارج إلى االنشطار عن الناتجة الحرارة نقل عملية.4

. منها لالستفادة المفاعل. العمليات هذه حدوث ( وتتبع5-12) الشكل تأمل

: النووية اإلشعاعات عن الكشف الكرة لسكان مزعجا كابوسا النووية اإلشعاعات تشكل

صنعت , ولهذا للبيئة وتلوث أمراض من تسببه لما األرضية أو الكون من منها يأتي ما سواء عنها للكشف خاصة أجهزة

للكشف المشهورة األجهزة , ومن غيرها أو األغذية في يوجد الغرفة وكذلك جايجر عداد يسمى ما النووية اإلشعاعات عن

. السحابية

المشعة والنظائر النووية اإلشعاعات استعماالت : عنها الناجمة واألضرار , عالية طاقة فوتونات( تحمل أو )جسيمات النووية اإلشعاعات

ثم ومن ذراته تتأين اإلشعاعات لهذه جسم أي تعرض إذا لذلك تكون والتأين التفكك وشدة الكيميائية مركباته بعض تتفكك

كثافة زادت فكلما الجسم إلى المنتقلة الطاقة قيمة بحسب هذا كان , وإذا والتفكك التأين إمكانية زادت وكميته اإلشعاعخالياه( . )تتلف للتلف يتعرض قد فإنه حيويا مركبا الجسم

كثيف إلشعاع األجسام تعرضت إذا جسيما التلف هذا يكون وقد نتعرض ما ) وهذا محدودا اإلشعاع كان إذا , أما طويلة ولمدة

من غيرها أو البنفسجية فوق األشعة من سواء جميعا له ( فإن األرض إلى تصل والتي الشمس من الصادرة اإلشعاعات

– الله شاء _ إن ذلك في ضرر وال خالياه بعض يخسر الجسم في أساسي تغير لإلشعاع الحية الخاليا تعرض عن ينتج وقد

طبيعية غير بصورة للخاليا سريع انقسام إلى يؤدي تركيبها إلى تؤدي )السرطانية( والتي الخبيثة باألورام يسمى ما وهذا درجات أقصى أخذ اإلنسان على ينبغي . لذا كامال العضو تلف

. المشعة المواد استخدام لدي الحذر

: المشعة النظائر تطبيقات من كبير عدد إنتاج إلى النووية ةللتقني الكبير التطور أدى

: منها نذكر هامة تطبيقات لها التي المشعة النظائر : الطب في المشعة النظائر استخدام

أن حقيقة إلى الطبي التشخيص في المشعة النظائر يستند للعنصر ذاتها الكيمائية بالخصائص يتمتع المشع النظير

الجسم في نفسه المسار يتبع بذلك , وهو األساسي المستقر , يتجمع مثال اليود . فعنصر الجسم من محدد عضو في ويتركز

الوريد طريق عن الجسم حقن ما , وإذا الدرقية الغدة في

ذاته النهج يسلك العنصر هذا فإن المشع131 بنظيراليود في منه المنبعثة اإلشعاعات وبقياس الدرقية الغدة في ويتركز

يستطيع الغدة نسيج في توزيعه طريقة ودراسة العضو هذا. الدرقية للغدة الصحية الحالة عن الكثير معرفة المتخصصون

حقن عند حيث ىأخر لعناصر مشعة نظائر مع يحدث وهكذا في وتتركز الدم في تسري فإنها ما مشعة بمادة الجسم أنسجة تقوم حيث عادة فيه التجمع إلى يلجأ الذي الموضع إليها معينة عناصر باجتذاب العديدة وأعضاؤه المتنوعة الجسم

بها يتميز التي المدهشة المعجزات من , وهذه األخرى دون جسمه أجزاء تشخيص من مكنت والتي الحي الكائن جسمالوسيلة. بهذه

: المشعة بالنظائر تشخص التي األمراض تشخيص في المشعة النظائر استعمال إلى األطباء يلجأ

, المختلفة وأعضاؤه الجسم أنسجة تصيب التي األمراض تلحق التي العلل عن الكشف في يستعمل المشع131 فاليود وتحديد فحص في يستعمل14 والكربون الدرقية بالغدة

يترتب ( والتيMetabolism) الغذائي والتمثيل اآليض مشاكل الدم وفقر والنقرس السكر مرض مثل كثيرة أمراض عليها

ما المشعة بالنظائر تشخص التي األمراض جملة , ومن وغيرها: يلي

, القلب عضلة , تصوير الدماغ , أمراض العظام أمراض. الرئتين , سرطان الكلى , أمراض والكبد المرارة

: ومسائل أسئلة الذري والعدد الكتلة عدد في يحدث الذي التغير ما.1س

المعادلة , واكتب التالية الحاالت ( فيX) العنصر لنواة: حالة لكل المناسبة

ألفا. جسيم إصدار عندا-. السالبة بيتا جسيم إصدار عندب-. الموجبة بيتا جسيم إصدار عندج-

AZ

. جاما أشعة إصدار عندد-. اإللكترون النواة أسر عنه-

كتلة كانت فإذا يوما20 مشع لعنصر النصف )أ( عمر.2س كتلة .احسب جرام8 ما لحظة في العنصر هذا من نقية عينة

( 0.5. ) يوما80 بعد العنصر هذا من يتبقى ما أنه وجد جرام80 كتلتها مشعة مادة من )ب( عينة

النصف عمر أحسب يوما60 بعد جرام5 منها تبقى( 15. ) المادة لهذه

الكتلة بين العالقة يبين الموضح الشكل .3س كان , فإذا والزمن مشع عنصر من جرام1 من المتبقية

, أ من كل قيم أوجد يوم100 العنصر لهذا النصف عمر( 300- 200 – 100) ب, جـ

بيتا جسيمات ( بإشعاعH) التريتيوم ينحل.4س سنة25 بعد منه عينة في المتبقية التريتيوم نسبة ما

( 0.25) ؟ سنة12.5 له النصف عمر بأن علما من سلسلة ( بعدU) اليورانيوم يتحول.5س

عدد ( احسبPb) الرصاص نظير إلى اإلشعاعات( 6-8. ) التحول هذا يتم حتى , بيتا ألفا إشعاعات

( وعمر226) للراديوم الذري الوزن كان إذا.6س لجرام االنحالل سرعة احسب سنة1600 له النصف

( 10 10 × 3.7. ) منه واحد في انحالل آخر التالية المعادلة تمثل.7س

لليورانيوم اإلشعاعي االنحالل سلسلةPo Pb + α

31

23892

20682

20682

AZ