آخرین مطالب
امکانات وب
واپاشی هسته ای (فروپاشی هسته ای) به مجموعه فرایندهای مختلفی گفته می شود که در هستهٔ اتم های ناپایدار پرتوزا رخ می دهد و منجر به تولید ذرات زیراتمی می شود. به این ذرات زیراتمی که از واپاشی تدریجی اتم های ناپایدار حاصل می شوند، پرتوهای رادیواکتیو می گویند. در اثر واپاشی هسته ای پس از یک زمان تصادفی، هسته های بزرگ به هسته های کوچک تر و معمولاً پایدارتر تجزیه می شوند و ماده اولیه به تدریج از بین می رود. البته جرم مواد جدید تنها به میزان اندکی کمتر از ماده اولیه خواهد بود و انرژی آزاد می شود. این فرایند یک پیشامد است، یعنی نمی توان زمان واپاشی یک اتم مشخص را پیش بینی کرد، البته نیمه عمر آن قابل تعیین است.
محتویات
[نهفتن]
دسته بندی واپاشی های هسته ای[ویرایش]
- دسته اول: واپاشی آلفا که یک ذره آلفا (هستهٔ هلیم، شامل دو پروتون و دو نوترون) را گسیل می کند.
- دسته دوم: واپاشی بتا که یک ذره بتا (الکترون یا پوزیترون) گسیل می کند.
- دسته سوم: واپاشی گاما که فوتون (موج الکترومغناطیسی) گسیل می کند.
در مواد پرتوزا یا رادیو اکتیو فرایند پرتوزایی رخ می دهد.
پرتوزایی (رادیواکتیویته) به فرآیندی گفته می شود که به وسیله آن هسته های ناپایدار اتمی دچار واپاشی هسته ای می شوند. چنین فرایندی معمولاً یک پرتو یون ساز با مقدار بالایی انرژی (کار مایه) پدید می آورد.
گاهی این انرژی را می توان به صورت نیروی هسته ای مهار کرد یا می تواند به وسیله آلودگی پرتوزایی در زیست بوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود.
هسته هایی که ترکیب نوترونها و پروتونهایشان پایدار نیست دست خوش واپاشی می شوند. این گونه هسته ها به طور ذاتی ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته های جدیدی تبدیل می شوند. به این فرایند شکافت هسته ای می گویند که ضمن تبدیل به هسته یا هسته هایی کوچک تر و پایدارتر پرتوهای پرانرژی به اطراف پراکنده می شود. چنین هسته ای را پرتوزا یا رادیواکتیو می گویند. ناپایداری هسته می تواند به دلیل فزونی نوترون ها، پروتون ها و یا هر دو باشد.
این بخش از مقاله شکافت هسته ای برای ادغام به اینجا منتقل شده است.
پایداری و ناپایداری ایزوتوپ ها[ویرایش]
اگر ۱۳ پروتون را با ۱۴ نوترون ترکیب کنیم هسته ای خواهیم داشت که اگر ۱۳ الکترون در اطراف آن گردش کنند یک اتم آلومینیوم را می سازند. حال اگر میلیاردها از این اتم ها را در کنار هم قرار دهیم فلز آلومینیوم (
) را داریم که با آن انواع وسایل نظیر قوطی نوشابه و در و پنجره و غیره... را می توان ساخت.
اگر همین آلومینیوم را در شیشه ای قرار دهیم و چند میلیون سال دیگر به سراغ آن بیائیم این آلومینیوم هیچ تغییری نخواهد داشت. یعنی آلومینیوم عنصری پایدار است. تا حدود یک قرن پیش تصور بر این بود که تمام عناصر پایدار هستند.
بسیاری از اتم ها در اشکال متفاوتی دیده می شوند. برای مثال مس دو شکل پایدار دارد: مس ۶۳ ومس ۶۵. به این دو نوع ایزوتوپ گفته می شود. هر دوی آنها ۲۹ پروتون دارند اما چون در جرم اتمی ۲ واحد فرق دارند به سادگی می توان فهمید که تعداد نوترون های اولی ۳۴ ودیگری ۳۶ است. هر دوی آنها پایدار هستند. در حدود یک قرن پیش دانشمندان متوجه شدند که بعضی عناصر ایزوتوپ هایی دارند که رادیواکتیو (پرتوزا) هستند. مثلاً هیدروژن را در نظر بگیرید، در مورد این عنصر سه ایزوتوپ شناخته شده است:
- هیدروژن معمولی (
) در هسته اتم حود یک پروتون دارد وبدون هیچ نوترونی. البته واضح است چون نیازی نیست تا خاصیت چسبانندگی خود را نشان دهد چرا که پروتون دیگری وجود ندارد. - هیدروژن دوتریم(D)که یک پروتون ویک نوترون دارد و در طبیعت بسیار نادر است. اگرچه عمل آن بسیار شبیه هیدروژن نوع اول است برای مثال می توان از آن آب ساخت اما میزان بالای آن سمی است. هر دو ایزوتوپ یاد شده پایدار هستند اما ایزوتوپ دیگری از هیدروژن وجود دارد که ناپایدار است!
- ایزوتوپ سوم هیدروژن (تریتیوم و رادیو اکتیو)(T)که شامل دو نوترون و یک پروتون است. همان طور که قبلا گفته شد این نوع هیدروژن ناپایدار است. یعنی اگر بازهم ظرفی برداریم واین بار درون آن را با این نوع از هیدروژن پر کنیم و یک میلیون سال دیگر به سراغ آن بیائیم متوجه می شویم که دیگر هیدروژنی نداریم و همه آن به هلیم ۳ تبدیل شده است (۲ پروتون و یک نوترون).
می توان گفت که هر چه هسته اتم سنگین تر شود تعداد ایزوتوپ ها بیشتر می شود و هر چه تعداد ایزوتوپ ها بیشتر شود امکان بوجود آمدن هسته های ناپایدار نیز بیشتر خواهد شد و در نتیجه احتمال وجود نوع رادیواکتیو نیز بیشتر می شود.
در طبیعت عناصر خاصی را می توان یافت که همه ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو باشند. برای مثال دو عنصر سنگین طبیعت که در بمب ها ونیروگاه های هسته ای از آنها استفاده می شود را نام می بریم: اورانیوم و پلوتونیوم.
دانشنامه...ما را در سایت دانشنامه دنبال میکنید
برچسب:
نویسنده: خسرو
بازدید: 218