الدرس السادس ... الطاقه الاندماجيه

الطاقة الاندماجية
تعريف التفاعل الاندماجي :
- عبارة عن اندماج نواتين أو أكثر لعناصر خفيفة لتكوين نواة عنصر ثقيل بحيث تكون الكتلة الناتجة أقل من كتلة الأنوية المندمجة .
- يكون ذلك مصحوب بنقص فى الكتلة يتحول إلى طاقة اندماجية هائلة.
*أمثلـــــة :
1H2 +1H2  2He3 + 0n1 + E
1H3 +1H2  2He4 + 0n1 + E
علل : يعتبر الهيدروجين أفضل العناصر للحصول على طاقة اندماجية
- لأنه يمكن دمج نواتين من الهيدروجين بسهولة عن اى عنصر آخر وذلك لأن قوة التنافر بين الأنوية ضعيفة وذلك لأن نواة ذرة الهيدروجين تحتوى على بروتون واحد فقط وبذلك شحنة النواة أقل ما يمكن من اى عنصر آخر .
*شروط الحصول على طاقة اندماجية :
1- نظائر الهيدروجين( 1H2 – 1H3 ) نحصل عليها بالتحليل الكهربى للماء
2- طاقة عالية جدا تصل لملايين الدرجات نحصل عليها من تفاعل انشطاري
3- ضغوط عالية .
4- مصادر الهيدروجين :
2- نحصل عليهم بالتحليل الكهربائي للماء .
3-استخدام الليثيوم3Li6 + 0n1  2He4 + 1H3
علل : الشمس مفاعل نووى ضخم
- لأنه يحدث فيها تفاعل نووى اندماجي يتم فيه اندماج انوية الهيدروجين لتكوين نواة هيليوم مع حدوث نقص فى الكتلة يتحول إلى طاقة اندماجية.
علل : من شروط التفاعل الاندماجي توافر حرارة وضغط عالي جدا
- الحرارة العالية نحصل عليها من تفاعل انشطاري وذلك لتعرية أنويه الهيدروجين من الإلكترونات لتسهيل عملية الاندماج .
- الضغط العالي يعمل على تقليل قوى التنافر بين الأنوية وبعضها .
علل استخدام قنبلة انشطارية فى التفاعلات الاندماجية
للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية انويه الهيدروجين من الإلكترونات
علل يعتمد التفاعل الاندماجي على تفاعل انشطاري
- للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية انويه الهيدروجين من الإلكترونات
علل : صعوبة الحصول على طاقة اندماجية
1- صعوبة الحصول على طاقة عالية لبدء التفاعل الاندماجي .
2- ينتج من التفاعل الاندماجي طاقة حرارية عالية جدا لا يتحملها جدار المفاعل
علل : أمكن التغلب على مشاكل الحصول على طاقة اندماجية
-باستخدام قنلبة انشطارية للحصول على طاقة عالية لبدء
-باستخدام مجال مغناطيسى قوى يعمل على تركيز أنويه الهيدروجين بعيداً عن جدران المفاعل للتغلب على الطاقة الحرارية العالية التى لا تتحملها جدارن المفاعل .
*مميزات الطاقة الاندماجية :
1- لا يتخلف عنها نواتج مشعة .
2- عظم الطاقة الحرارية الناتجة .
3- الحصول على طاقة كهربية بطريق مباشر .
4- توافر نظائر الهيدروجين فى البحار .
القنبلة الهيدروجينية الاندماجية:
*الأساس العلمي
- إحداث تفاعل بين نظائر الهيدروجين بواسطة تفاعل متسلسل مثل :-
1-استخدام خليط من ديوتيرم و التيرتيوم
1H3 +1H2  2He4 + 0n1 + E
*التركيب :
1- نظائر هيدروجين
2- قنبلة انشطارية لتوليد الطاقة الحرارية اللازمة لبدء التفاعل الاندماجي
علل : تفضل الطاقة الاندماجية عن الانشطارية
1-يتخلف عنها مواد مشعة . 2-الحصول على طاقة كهربية بطريق مباشر .
3-عظم الطاقة الحرارية الناتجة . 4-توفير نظائر الهيدروجين فى البحار .
*أسباب تفوق القنبلة الهيدروجينية :
0 الطاقة الحرارية الناتجة عنها أكبر من الطاقة الناتجة عن القنبلة الذرية .
1 نشوء ضغط عالي فى مركز الانفجار يعقبه موجات تخلخل كما يحدث فى القنبلة الانشطارية .
2 إشعاعات جاما الناتجة من القنبلة الانشطارية المستخدمة فى عملية التفجير
3 مواد مشعة متخلفة .
علل تسمى القنبلة الهيدروجينية بالقنبلة ذات الثلاث انفجارات
- لأنة يحدث فيها انفجار لمادة T.N.T لتجميع المادة المشعة لتصبح فى حجم وكتلة اكبر من الحجم والكتلة الحرجة فتنفجر المادة المشعة ثم يحدث انفجار لانوية الهيدروجين فيحدث الانفجار الثالث
علل استخدام قنبلة انشطارية فى القنبلة الاندماجية
للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية انويه الهيدروجين من الإلكترونات
علل : تفوق القنبلة الهيدروجينية عن الاندماجية
1- الطاقة الحرارية الناتجة عنها أكبر من الطاقة الناتجة عن القنبلة الذرية .
2- نشوء ضغط عالي فى مركز الانفجار يعقبه موجات تخلخل كما يحدث فى القنبلة الانشطارية .
3- إشعاعات جاما الناتجة من القنبلة الانشطارية المستخدمة فى عملية التفجير
4- مواد مشعة متخلفة .

قارن بين الانشطاري والاندماج النووي
الانشطار النووى الاندماج النووى
1- اصطدام قذيفة بنواة ثقيلة
فتنشطر وينتج أنوبة صغيرة
1- اندماج أنوبة صغيرة لتكوين
نواة ثقيلة
2- يستخدم يورانيوم 235 أو
بلوتونيوم 239 2- يستخدم نظائر الهيدروجين
[ الديوتيريوم والتريتيوم ] .
3- ينتهي اليورانيوم خلال
30 سنة 3- نظائر الهيدروجين متوفرة فى
مياه البحار والمحيطات
4- الطاقة الانشطارية كبيرة 4- الطاقة الاندماجية أكبر من الانشطارية إذا تساوت كتل المواد المنشطرة والمندمجة
5- تحتاج إلى قذيفة النيوترون 5- تحتاج إلى طاقة حرارية عالية
6- يجب توفر كتلة وحجم حرج اليورانيوم
6- لا يلزم لحدوثها كتلة أو حجم حرج
7- يتخلف عنها غبار وإشعاعات ذرية 7- لا يتخلف عنها غبار ذرى
8- أمكن استئناسه فى الأغراض السلمية 8- مازالت التجارب تجرى لاستئناسه .
9- نحصل منه على طاقة كهربية غير مباشرة 9- نحصل منه على طاقة كهربية مباشرة
أسئلة مجاب عليها
من النيتروجين كيف تحصل على الأكسجين (من عنصر غير فعال كيف تحصل على عنصر فعال )
7N14 + 2He4  8O16 +1H1
من الألومينيوم كيف تحصل على الصوديوم
13Al27 + on1  11Na24 +2He4
من الكربون كيف نحصل على البورن
6C12 + 1H2  5B10 + 2He4
 كيف يمكن تحويل قذيفة متعادلة إلى ثلاث قذائف متعادلة
92U235 +on1 56Ba141 +36Kr92 +3on1 +E
كيف يمكن الحصول على نظير اليود المشع
53I128 +on1  53I128 +E
كيف يمكن تحويــل اليورانيوم إلى بولوتينيوم
92U238 +on1  92u239
92U239 -B 93NP 239 + -1eo
93NP239 -B 94Pu239 + -1eo
س من الليثيوم كيف نحصل على الهليوم
3Li7 + 0n1  2He4 + 1H3
أذكر وظيفة كــــل من
المـــــادة الــوظيفــة
قلب الكربون فى المفاعـل الذرى والقنبلة الذريـــة 1- مادة مهدأة
2-يتحمل درجات الحرارة العالية 2- مادة عاكسة
سيقان الكاديوم والبورن فى المفاعل الــــــذرى التحكم فى سرعة التفاعل لأنها لها القدرة على امتصاص النيترونات
خليـــط من الراديــوم والبريليوم في القنبلـة الذريــــــــــة -الراديوم مصدر لجسيمات ألفا
88Ra226  88Rn222 + 2He4
والبريليوم هدف لألفا ومصدر للنيترونات
4Be9 +2He4  6C12 +on1
القنبلة الانشطارية في القنبلة الهيدروجينيــة تولد كمية الحرارة المرتفعة اللازمة لتعرية أنوبة الهيدروجين من النيترونات وتوليد الضغط اللازم لاندماج أنوبة الهيدروجين
3Li6 فى القنبلــــة الهيدروجينيــــــة الحصول على نظير الهيدروجين
3Li6 +on1  2He4+ 1H3
مادة T.N.T فى القنبلة الانشطارية
مادة مفجرة تعمل على تجميع المادة المشعة لتصل إلى الحجم الحرج والكتلة الحرجة

» الدرس السادس ... المــــرايـــــا
» الدرس السادس ...الطحالب
» الدرس الاول ... الطاقه الحراريه
» الدرس الثالث ... الطاقه الحراريه
» الدرس الاول ... الطاقه الكيميائيه