الانشطار مقابل الاندماج: ما الفرق؟

بالعربي/ يتضمن الانشطار انقسام الذرات. الاندماج يدور حول الجمع بينهما.

يعتبر الانشطار والاندماج عمليتين ذريتين طبيعيتين تطلقان كميات هائلة من الطاقة ، لكنهما متضادتان من نواحٍ عديدة. يتضمن الانشطار انقسام نواة ذرية واحدة ثقيلة بشكل عام ، بينما يتطلب الاندماج دمج ذرتين أو أكثر من ذرات الضوء . 

تشمل الذرات البروتونات والنيوترونات المرتبطة ببعضها البعض في نواة مركزية. قد تحتوي العناصر المشعة ، مثل اليورانيوم ، على عشرات من هذه الجسيمات في قلوبها الذرية. 

يحدث الانشطار عندما تتحلل تلقائيًا العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم ، مما يؤدي إلى انقسام نواتها. كل من النصفين الناتج له كتلة أقل قليلاً من النواة الذرية الأصلية ، والكتلة المفقودة تتحول إلى طاقة. 

اكتشف الفيزيائيان ليز مايتنر وأوتو فريش  المبادئ الكامنة وراء الانشطار بعد تلقي رسالة خاصة من الكيميائي النووي أوتو هان في ديسمبر 1938. وأظهرت تجارب هان أن ذرات اليورانيوم التي تم قصفها بالنيوترونات سوف تنقسم ، واستخدم مايتنر وفريش علم ميكانيكا الكم الجديد لشرح سبب حدوث ذلك.

سرعان ما أدرك العلماء الثلاثة الآثار الرهيبة لاكتشافهم ، الذي كان يحدث في ظل الحرب العالمية الثانية. قد تطلق حالة واحدة من الانشطار كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة ، لكن العديد من التفاعلات الانشطارية التي تحدث في نفس الوقت لديها القدرة على أن تكون مدمرة تمامًا إذا تم استخدامها لتطوير شيء مثل القنبلة الذرية .

الانشطار النووي للطاقة والأسلحة

عندما تمر ذرة اليورانيوم بشكل طبيعي من خلال الانشطار ، فإنها تطلق نيوترونًا يتأرجح. إذا اصطدم هذا النيوترون بذرات يورانيوم أخرى قريبة ، فسوف تنقسم أيضًا ، مما ينتج عنه تفاعل متسلسل متتالي. في عام 1951 ، بنى المهندسون أول محطة للطاقة تسخر عملية الانشطار النووي لإنتاج الطاقة ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية .  

في محطة للطاقة النووية ، يتم التحكم في هذه العملية بعناية. يطلق الانشطار الحرارة التي تغلي الماء وتولد البخار الذي يدور التوربينات. 

لكن في القنبلة الذرية ، يخرج التفاعل المتسلسل المتسلسل عن السيطرة ، مع حدوث الانشطار بمعدل متزايد باستمرار. هذا يطلق كمية هائلة من الطاقة في فترة قصيرة ، مما يولد انفجارًا مدمرًا للقنبلة. 

لماذا لا ينتج الاندماج الطاقة بعد

على النقيض من ذلك ، لم يتم تطوير الاندماج بشكل كامل كمصدر للطاقة البشرية. في الاندماج النووي ، يجب أن تتغلب نواتان لعنصر خفيف ، مثل الهيدروجين ، على تنافرهما الكهرومغناطيسي الطبيعي والاندماج في نواة واحدة أثقل. 

يكون الكيان الناتج أقل كتلة بقليل من النواتين الأصليين ، وكما هو الحال مع الانشطار ، يتم تحويل هذه الكتلة المفقودة إلى طاقة. لكن توليد القوة الكافية لتحطيم الذرات معًا حتى تلتصق ليس بالأمر السهل ويتطلب عمومًا حدوث البيئة القاسية لبطن النجم.

لطالما حلم المهندسون بإجراء تفاعلات اندماج مستمر هنا على الأرض . ستنتج طاقة الاندماج نفايات نووية أقل من الانشطار وتستخدم عناصر ضوئية شائعة نسبيًا ، مثل الهيدروجين – بدلاً من اليورانيوم النادر – كمصدر للوقود ، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة الذرية .

لكن إنشاء الاندماج والحفاظ عليه أمر صعب. أدت تجربة دولية لاختبار جدوى استخدام الاندماج النووي المستمر لإنتاج الطاقة إلى بناء مغناطيس يصل ارتفاعه إلى مبنى مكون من أربعة طوابق وأقوى بمقدار 280 ألف مرة من المجال المغناطيسي للأرض. ، كجزء من المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER). 

لكن ITER ، وهي شراكة علمية بين 35 دولة ، عانت العديد من التأخيرات أثناء بنائها ولا يُتوقع أن تولد طاقة أكثر مما تستهلك حتى 2030 على الأقل . 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com