شکافت و همجوشی هسته ای

) شکافت هسته اي اتم

2) همجوشي هسته چند اتم

 شکافت هسته اي

درون هسته اتم پروتون ها با بار مثبت و نوترون ها قرار دارند  که به شدت به هم چسبيده اند.اين پروتون ها به شدت همديگر را دفع مي کنند ولي نيرويي ديگر آنها را با قدرت زيادي به هم در داخل هسته جذب مي کند.در اين حالت اگر شرايط به گونه اي فراهم شود که نيروي دافعه هسته اتم بر نيروي جاذبه آن غلبه کند نيروي بسيار عظيمي به صورت حرارت توليد مي گردد.

البته بايد بدانيم اين مسئله تنها در اتم هاي عنصر  اورانيم – 235 امکان پذير است.

 دانشمندان توانسته اند به وسيله يک سري فعل و انفعالات پيچيده اتمي، برخي از اتم هاي اورانيم را تحريک کرده تا نوترون هايي از خود توليد نمايند.اين نوترون هاي توليد شده داراي انرژي و سرعت زيادي هستند به طوريکه مي توان آن را براي شکافتن هسته اتم بکار برد.

اين نوترون هاي پر سرعت هنگام برخورد به هسته اتم باعث ناپايداري هسته مي شوند و آن را به دو يا چند هسته کوچکتر تبديل مي کنند.البته به همراه اين دو هسته کوچکتر دو نوترون نيز توليد مي شود.اين عمل" شکافت هسته اتم" نام دارد. هنگامي که يک نوترون پر انرژي به يک هسته اتم برخورد مي کند آن هسته متلاشي مي شود و از متلاشي شدن آن،دو هسته کوچکتر که مربوط به دو عنصر ديگر است(باريم و کريپتون) و همچنين دو نوترون ديگر توليد مي شود.و به همين ترتيب دو نوترون توليد شده خودشان به دو هسته ديگر برخورد مي کنند و از متلاشي شدن آن دو هسته نيز،جمعاً چهار نوترون تشکيل مي شود که از برخورد اين چهار نوترون به چهار هسته ديگر هشت نوترون توليد مي شود.و در نهايت تعداد زيادي نوترون ساخته مي شود و تهداد بي شماري از هسته هاي اتم متلاشي مي شوند.به اين نوع عمل زنجير وار شکافت "واکنش زنجيره اي" مي گويند.

هسته اتم هاي فلز اورانيم مي تواند دچار شکافت گردد.از شکافت يک هسته اورانيم،هسته هاي دو عنصر کريپتون و باريم به همراه دو نوترون ايجاد مي شود که در اين ميان مقداري از جرم هسته اوليه نابود مي شود وبه مقدار زيادي حرارت تبديل مي شود و البته در اين ميان بر اثر اين واکنش، اشعه هايي نيز توليد مي گردد.

بنابر اين مي توان  حاصل بمباران نوتروني هسته اتم و شکافت هسته اي را در چهار مرحله زير خلاصه کرد:

1)با ناپايدار کردن هسته اورانيم به وسيله يک نوترون پر سرعت،يک هسته اورانيم به دو هسته کوچکتر(باريم و کريپتون) شکافته مي شود.

2)دو يا سه نوترون از هسته جدا مي شود و با سرعت به سوي اتم هاي ديگر مي رود.

3)در اثر جدا شدن هسته،انرژِي حرارتي زيادي توليد مي شودکه ما از آن استفاده مي کنيم.

4)اشعه هاي راديو اکتيو توليد مي گردد.

 همجوشي هسته اي

در عمل همجوشي يا گداخت هسته اي دقيقاً عکس  عمل شکافت رخ مي دهد.در عمل همجوشي دو هسته سبک با هم برخورد کرده و تبديل به يک هسته سنگين تر مي شود.نکته بسيار مهم در عمل گداخت هسته اي آن است که براي براي اين عمل بايد دو هسته در فشار و گرمايي بسيار بالا به هم برخورد کنند.

آنچه مبحث همجوشي هسته اي را براي دانشمندان مورد توجه قرار داده،آن است که هنگام عمل همجوشي هسته اي،مقدار بسيار زيادي انرژِي به وجود مي آيد که به مراتب بيشتر از انرژي آزاد شده در عمل شکافت هسته اي است.دانشمندان معتقدند در خورشيد عمل همجوشي هسته اي انجام مي شود و حرارت بسيار زياد خورشيد نيز ناشي از همين فرايند است.چنان که در خورشيد دما به 15 ميليون درجه بالاي صفر مي رسد و فشار آنجا حدود 1122 اتمسفر است و تمام شرايط براي همجوشي فراهم است.