ملخص التفاعلات النووية كيمياء صف ثاني عشر عام فصل أول

ملخص التفاعلات النووية كيمياء صف ثاني عشر عام فصل أول

مرفق لكم ملخص التفاعلات النووية كيمياء صف ثاني عشر عام فصل أول مناهج الامارات

معلومات المذكرة

• نوع الملف: ملف تلخيص
• المادة: كيمياء
• الصف: الثاني عشر
• الفصل الدراسي: الفصل الاول
• صيغة الملف: pdf متاح للتحميل

 [highlight color=”blue”]صندوق تحميل الملف[/highlight]

[ الانشطار النووي ]

الانشطار النووي :
عملية انقسام النواة الى أجزاء مصحوبا بأطلاق طاقة كبيرة للغاية

الانشطار النووي:

• هي انقسام أنوية الذرات ذات العدد الكتلي الأكبر من 60 إلى أجزاء أصغر لزيادة استقرارها. .
• انشطار النواة يكون مصحوبا بأطلاق كميات كبيرة من الطاقة.
• تستخدم عملية الانشطار النووي لتوليد الطاقة في محطات توليد الطاقة النووية.
•  أول انشطار نووي كان لليورانيوم – 235 .
• عند اصطدان نيوترون بنواة يورانيوم – 235
• تنشطر إلى باريوم – 141 وكريبتون – 92 فقط.
• حدد العلماء أكثر من 200 نظير ناتج عن تفاعل انشطار اليورانيوم – 235 في تفاعلات أخرى

تفاعلات تسلسلية

• ينتج كل انشطار لليورانيوم – 235 نيوترونات إضافية، تقوم بعملية انشطار أخرى وتستمر العملية.
• التفاعل التسلسلي: العملية ذاتية الاستمرار التي يحفز فيها أحد التفاعلات حدوث التفاعل التالي
• الكتلة الحرجة: كتلة المادة القابلة للانشطار الكافية لحدوث تفاعل متسلسل.
• عندما تكون كتلة العينة غير كافية للتفاعل التسلسلي، فإن النيوترونات تتسرب من العينة قبل بدء التفاعل وتسمى كتلة دون حرجة .
• عند وجود كتلة أكبر بكثير من الكتلة الحرجة تزداد سرعة التفاعل التسلسلي مما يؤدي إلى حدوث انفجار نووي عنيف وتسمى كتلة فوق حرجة

[ المفاعلات النووية ]

 استخدامه : 
يستخدم المفاعل النووي الإحداث تفاعل متسلسل نووي مسيطر عليه الإنتاج طاقة يمكن الاستفادة منها .

 المفاعلات النووية 

• يتم توليد الكهرباء في المفاعلات النووية نتيجة الانشطار النووي.
• الوقود الشائع في المفاعلات النووية هو أكسيد اليورانيوم الرباعي القابل للانشطار (CO)
• يتوفر نظير اليورانيوم – 238 بنسبة %99 والنظير اليورانيوم – 235 بنسبة %0.7
• تنشطر ذرات 235 – U عند اصطدام النيوترون بها في عملية الانشطار المستحث.
• يتم تخصيب اليورانيوم في محطات توليد الطاقة النووية لجعله يحتوي على 39 من اليورانيوم – 235
• وهي الكمية اللازمة لحدوث التفاعل التسلسلي وإنتاج اليورانيوم المخصب (235 – U).

العناصر المشعة المستخدمة في المفاعل النووي

•  الوقود الشائع أكسيد اليورانيوم
  الرباعي UO2 القابل للانشطار محاط بقضبان مقامة للصدأ
• اليورانيوم الذي يستخدم في المفاعلات النووية له نظيران هما :
  نظير اليورانيم 235 ونسبته اقل  من 0،7 % طبيعياً
  نظير اليورانيم 238 والذي يشكل اكثر من 99 % طبيعياً

شروط حدوث الانشطار النووي في المفاعل

• عندما تمتص نواة اليورانيم 238 نيوترونا سريعة فإنها لا تنشطر ولكنها تصبح نظيرا جديدا هو اليورانيم 239 .
• لذلك فان امتصاص النيوترونات بواسطة اليورانيم 238 يمنع معظم النيوترونات من الوصول إلى ذرات اليورانيم 235 الانشطارية
• لذلك لابد من:

۱- زيادة كمية اكبر من اليورانيم 235 وتسمى هذه العملية بتخصيب اليورانيوم .
۲- تبطئ النيوترونات السريعة حتى تمتصها نواة اليورانيم 235 وذلك بتفتيت اليورانيوم إلى قطع صغيرة ووضعها في مهدئ يبطئ هذه النيوترونات .

بعض مكونات المفاعل النووي ووظائفها :

مكونات المفاعل النووي : مصدر النيوترونات
الوظائف: يبعث النيوترونات

مكونات المفاعل النووي : قضبان التحكم
الوظائف: امتصاص النيوترونات

مكونات المفاعل النووي : العاكس
الوظائف: عكس النيوترونات إلى اللب

مكونات المفاعل النووي : سائل التبريد (الماء)
الوظائف: تبريد المفاعل

مكونات المفاعل النووي : الماء الساخن (بخار الماء)
الوظائف: توليد الطاقة الكهربائية (التوربينات)

مكونات المفاعل النووي : الهيكل الخرساني
الوظائف:  حماية العاملين وسكان المناطق القريبة من الإشعاع الضار

• قضبان الكادميوم أو البورون تتحكم في عملية الانشطار داخل المفاعل، عن طريق امتصاص النيوترونات.
• يجب السيطرة على التفاعل التسلسلي في المفاعل النووي عن طريق مراقبة وضبط قضبان التحكم.
• حدث تسرب للإشعاع النووي في حوادث مثل جزيرة ثري مايل في أمريكا ومفاعل تشيرنوبل في أوكرانيا وتم إخلاء مدينة بريبيات التي تقع على بعد 3Kmn من مدينة تشيرنوبل.
• يتم توليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة النووية (عن طريق الانشطار النووي) ومحطات توليد الطاقة (عن طريق حرق الوقود الأحفوري).
• ينتج عن التفاعل حرارة تستخدم لتوليد البخار، ثم يعمل البخار على تشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء.

[ مفاعلات الغاز المضغوط ]

• هو أحد أنواع المفاعلات النووية .
• فيه يتم غمر القضبان بالماء الذي يهدئ المفاعل وينقل الطاقة الحرارية بعيدا عن انشطار اليورانيوم .

كيف يتم تهدئة النيترونات عن الانشطار داخل المفاعل النووي

• توضع قضبان من فلز الكادميوم بين قضبان اليورانيوم حتى تمتص النيوترونات بسهولة فيعمل مهدئا أيضا.
• تتحرك قضبان الكادميوم إلى داخل وخارج المفاعل للتحكم في معدل التفاعل المتسلسل كما يلي :
  ۱- عندما يتم إنزال قضبان التحكم كلية داخل المفاعل فإنها تمتص عددا كافيا من النيوترونات وبذلك تمنع حدوث تفاعل متسلسل.
  ۲- عند رفع قضبان التحكم يزداد معدل الطاقة المتحررة بسبب توافر نيوترونات حرة كافية الاستمرار حدوث التفاعل المتسلسل.

كيف يعمل المفاعل النووي 

• يضخ الماء المحيط بقضبان اليورانيوم إلى مبدل الحرارة فيسبب غليان ماء آخر منتجا بخارا يعمل على إدارة توربينات موصولة بمولدات لتوليد الطاقة الكهربائية .

علل: يجب إجراء صيانة دورية على المفاعل النووي؟
ج: لأن قضبان الوقود تستنفذ وتتراكم النواتج، يتم معالجة القضبان وتجميعها لإنتاج قضبان وقود جديدة.

علل: تستخدم رافعة لإخراج قضبان الوقود واستبدالها؟
ج: لأن الجزء الداخلي للمفاعل ممتلئ بالماء.

• نواتج الانشطار المشعة للغاية والتي لا يمكن استخدامها مرة أخرى تخزن كا نفايات نووية.
• يجب توفر حوالي 20 عمر نصف لوصول النشاط الإشعاعي للنفايات النووية إلى مستويات آمنة لكائنات الحية
• يتم معالجة النفايات النووية باستخدام تكنولوجيا متقدمة حتى لا تتعرض للتلف، ثم تخزن في حاويات محكمة الغلق عميقا تحت الأرض.
• اليورانيوم – 235 المستخدم في قضبان الوقود غير متوفر، لذلك يتم بناء مفاعلات مولدة. و
• المفاعلات المولدة: مفاعلات بإمكانها إنتاج كمية وقود أكبر من تلك التي تستهلكها.
• المشاكل التي تواجه توليد الطاقة من المفاعلات النووية:
  1) النفايات النووية.
  2) محدودية توفر اليورانيوم – 235

[ الاندماج النووي ]

تعريفه :
هو اندماج انوية كتلها صغيرة لتكوين نواة ذات كتلة كبيرة .

مثال لتفاعل اندماجي:

• ( اندماج نوى الهيدروجين في الشمس )
  تنتج طاقة الشمس الهائلة عن الاندماج النووي لذرات الهيدروجين لتكوين ذرات هيليوم.
  

ملاحظة

• لا تحدث تفاعلات الاندماج إلا عندما يكون للأنوية كميات هائلة من الطاقة الحرارية .
•  لكي يتم التغلب على قوى التنافر بين النوي المشحونة لذلك تحتاج إلى درجات حرارة تصل إلى 5000000K

تفاعل الاندماج

• تفاعل الاندماج ينتج طاقة  هائلة وكبيرة را جدا
• تفاعل الاندماج يحتاج إلى درجات حرارة عالية
• تفاعل نووي حراري

محرك توكاماك

• يستخدم مفاعل توكاماك لاحتواء تفاعل الاندماج النووي.
• مفاعل توکاماك هو جهاز مستدير الشكل يستخدم مجالات مغناطيسية قوية لاحتواء تفاعل الاندماج مرتقع الحرارة ومنعه من الوصول المباشر إلى الجدران الداخلية للمفاعل.

غرفة ذات مجال مغناطيسي محوري

استخدموا المجال المغناطيسي لاحتواء تفاعل الاندماج

وهذا الجهاز قد احرز تقدم كبير في مجال الاندماج

لم يتحمل درجات الحرارة المرتفعة

الاستمرار الاندماج على المدى الطويل