الطاقة الاندماجية
تعتبر
الطاقة الاندماجية كبديل نظيف للطاقة النووية حيث تعتمد الطاقة الاندماجية على غاز
الهيدروجين حيث يتم تحويله لنظيرين هما الديوتيريوم والتريتيوم باستخدام الكهرباء
ووضع بينهما عمود من مادة الليثييوم كفاصل بين الديوتيريوم والتريتيوم حيث يتم استخراج
الطاقة الاندماجية فى وجود المياه والكهرباء وغاز الهيدروجين .
تعريف
التفاعل الاندماجى :
التفاعل
الاندماجى عبارة عن اندماج نواتين أو أكثر لعناصر خفيفة لتكوين نواة عنصر ثقيل
بحيث تكون الكتلة الناتجة أقل من كتلة الأنوية المندمجة ويكون ذلك مصحوب بنقص فى
الكتلة يتحول إلى طاقة اندماجية هائلة .
·
أمثلة :
1 H2 + 1 H2
– 2He 3 + on1 + E
1 H3 + 1 H2
– 2He 4 + on 1 + E
علل :
1 ) يعتبر الهيدروجين أفضل العناصر للحصول على طاقة
اندماجية ؟
لأنه يمكن دمج نواتين من الهيدروجين بسهولة عن أى عنصر
آخر وذلك لأن قوة التنافر بين الأنوية ضعيفة وذلك لأن نواة ذرة الهيدروجين تحتوى
على بروتون واحد وبذلك شحنة النواة أقل ما يمكن من أى 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 انشطارى .
3 ) ضغوط عالية .
مصادر الهيدروجين :
نحصل عليهم بالتحليل الكهربى للماء ثم باستخدام عنصر
الليثيوم
3LI6 + on1 -2He4 + 1H3
علل :
2 ) الشمس مفاعل نووى ضخم ؟
لأنه يحدث فيها تفاعل نووى اندماجى يتم فيه اندماج أنوية
الهيدروجين لتكوين نواة هيليوم مع حدوث نقص فى الكتلة يتحول إلى طاقة اندماجية .
3 ) من شروط التفاعل الاندماجى توافر حرارة وضغط عالى
جدا ؟
- الحرارة العالية نحصل عليها من تفاعل انشطارى وذلك
لتعرية أنوية الهيدروجين من الالكترونات لتسهيل عملية الاندماج .
- الضغط العالى يعمل على تقليل قوى التنافر بين الأنوية
وبعضها .
4 ) استخدام قنبلة انشطارية فى التفاعلات الاندماجية ؟.
للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية أنوية
الهيدروجين من الالكترونات .
5 ) يعتمد التفاعل الاندماجى على تفاعل انشطارى ؟
للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية أنوية
الهيدروجين من الالكترونات .
6 ) صعوبة الحصول على طاقة اندماجية ؟
1 – صعوبة الحصول على طاقة عالية لبدء التفاعل الاندماجى
2 – ينتج من التفاعل الاندماجى طاقة حرارية عالية جدا لا
يتحملها جدار المفاعل .
7 ) أمكن التغلب على مشاكل الحصول على طاقة اندماجية ؟
باستخدام قنبلة انشطارية للحصول على طاقة عالية جدا ثم
باستخدام مجال مغناطيسى قوى يعمل على تركيز أنوية الهيدروجين بعيدا عن جدران
المفاعل للتغلب على الطاقة الحرارية العالية التى لا تتحملها جدران المفاعل .
مميزات الطاقة الاندماجية :
1 ) لا يتخلف عنها نواتج مشعة .
2 ) عظم الطاقة الحرارية الناتجة .
3 ) الحصول على طاقة كهربائية بطريق مباشر .
4 ) توافر نظائر الهيدروجين فى البحار والمحيطات .
القنبلة الهيدروجينية الاندماجية :
الأساس العلمى :
إحداث تفاعل بين نظائر الهيدروجين بواسطة تفاعل متسلسل
مثل :
استخدام خليط من الديوتيريوم والتريتيوم .
1H3 + 1H2 – 2He4 + on1 + E
·
التركيب :
·
1 ) نظائر هيدروجين
·
2 ) قنبلة انشطارية لتوليد
الطاقة الحرارية اللازمة لبدء التفاعل الاندماجى .
8 )
تفضل الطاقة الاندماجية عن الانشطارية ؟
1 – يتخلف
عنها مواد مشعة .
2 –
الحصول على طاقة كهربية بطريق مباشر .
3 – عظم
الطاقة الحرارية الناتجة .
4 –
توفر نظائر الهيدروجين فى البحار والمحيطات .
أسباب
تفوق القنبلة الهيدروجينية :
الطاقة
الحرارية الناتجة عنها أكبر من الطاقة الناتجة عن القنبلة الذرية ( النووية ) .
1 )
نشوء ضغط عالى فى مركز الانفجار يعقبه موجات تخلخل كما يحدث فى القنبلة الانشطارية
.
2 )
اشعاعات جاما الناتجة من القنبلة الانشطارية المستخدمة فى عملية التفجير .
3 )
مواد مشعة متخلفة .
9 )
تسمى القنبلة الهيدروجينية بالقنبلة ذات الثلاث انفجارات ؟
لأنه يحدث
فيها انفجار لمادة T.N.T لتجميع المادة المشعة لتصبح فى حجم وكتلة أكبر
من الحجم والكتلة الحرجة فتنفجر المادة المشعة ثم يحدث انفجار لأنوية الهيدروجين
فيحدث الانفجار الثالث .
10 )
استخدام قنبلة انشطارية فى القنبلة الاندماجية ؟
للحصول
على الطاقة الحرارية اللازمة لتعرية أنوية الهيدروجين من الالكترونات .
11 )
تفوق القنبلة الهيدروجينية عن الاندماجية ؟
1 – الطاقة
الحرارية الناتجة عنها أكبر من الطاقة الناتجة عن القنبلة الذرية ( النووية )
2 –
نشوء ضغط عالى 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
مقارنة
بين الانشطار والاندماج النووى :
ا
|
اصطدام قذيفة بنواة ثقيلة فتنشطر وينتج أنوية صغيرة |
اندماج أنوية صغيرة لتكوين نواة ثقيلة |
|
يستخدم يورانيوم 235 أو بلوتونيوم 239 |
يستخدم نظائر الهيدروجين الديوتيريوم والتريتيوم |
|
ينتهى اليورانيوم خلال 30 سنة |
نظائر الهيدروجين متوفرة فى مياه البحار والمحيطات |
|
الطاقة الانشطارية كبيرة |
الطاقة الاندماجية أكبر من الانشطارية إذا تساوت كتل المواد المنشطرة والمندمجة |
|
تحتاج إلى قذيفة النيوترون |
تحتاج إلى طاقة حرارية عالية |
|
يجب توفر كتلة وحجم حرج اليورانيوم |
لا يلزم لحدوثها كتلة أوحجم حرج |
|
يتخلف عنها غبار واشعاعات ذرية |
لا يتخلف عنها غبار ذرى |
|
أمكن استئناسه فى الأغراض السلمية |
ما زالت التجارب تجرى لاستئناسه |
|
نحصل منه على طاقة كهربية غير مباشرة |
نحصل منه على طاقة كهربية مباشرة |
من
النيتروجين كيف نحصل على الأكسجين ؟
7N
14 + 2He4 – 8016 + 1H1
من ألألمنيوم
كيف نحصل على الصوديوم ؟
13A1
27 + on 1 – 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 ؟
53II28
+ on1 – 53II 28 + E
كيف
يمكن تحويل اليورانيوم إلى بلوتونيوم ؟
92U238
+on1 – 92U239
92U239-
B93NP239 + - 1eo
93NP239-
B94Pu239 + - 1eo
من
الليثيوم كيف نحصل على الهليوم ؟
3Li7
+ on1- 2He4 + 1H3
اذكر
وظيفة كل من :
قلب
الكربون فى المفاعل الذرى والقنبلة الذرية ؟
1 )
مادة مهدأة
2 )
يتحمل درجات الحرارة العالية
3 )
مادة عاكسة
سيقان
الكاديوم والبورن فى المفاعل الذرى ؟
للتحكم
فى سرعة التفاعل لأنها لها القدرة على امتصاص النيترونات
خليط من
الراديوم والبريليوم فى القنبلة الذرية ؟
الراديوم
مصدر لجسيمات ألفا
88Ra226
– 88Rn222 + 2He4
البريليوم
هدف لألفا ومصدر للنيترونات
4Be9
+ 2He4- 6C12 + on1
القنبلة
الانشطارية فى القنبلة الهيدروجينية تولد كمية الحرارة المرتفعة اللازمة لتعرية
أنوية الهيدروجين من النيوترونات وتوليد الضغط اللازم لاندماج أنوية الهيدروجين 3Li6 فى القنبلة الهيدروجينية 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
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق