النشـ النووي ـاط الإشعاعي

النشاط الإشعاعي النووي



*

تعريف النشاط الإشعاعي
*

الأنوية ذات النشاط الإشعاعي
*

نبذة تاريخية





*

خواص الإشعاعات النووية
*

تغير النشاط الإشعاعي مع الزمن
*

القوى النووية

النشاط الإشعاعي النووي :


** يعرف النشاط الإشعاعي لعنصر ما بأنه عدد الأنويـة التي تتفكك إو تتحلل فى الثانية الواحـدة لينتج من هذا التحلل انبعاث جسيمـات موجبــة أو سالبـة وإشعـاعـات كهر ومغناطيسـيـة .

- ومن المعروف أن طاقــة الترابــط الــنـووى Nuclear Binding Energy لأنويـة العناصــر التى تتسـاوى فيـها عـدد البروتونـــات والنيوترونات كبــيرة .

- ومعـنــى ذلـك أن قـوى التجـاذب بينـــهـا تكـــون أكــبر مـن قـــــوى الـتنافـــــــر الكهروستاتيكية الموجودة بين البروتونـات داخل النواة وتقع هــذه العناصر على خط يسمى بخط الثبـات Line of stability ويكون ميـل هذا الخـــط (N/Z = 1) للأنويــــة الخفيـفة وللأنوية الثقيلة (N/Z=1.5). مثال ذلك نواة البورون -11 ( s 115B6) ونواة الرصاص - 208( s 20882Pb126 )

- أما الأنوية التى تقع على جانـبى هذا الخط فتكون غـير ثابتـة ولها نشـاط إشعاعى

** مثال ذلك نواة الليثيوم - s (113Li8)11

- إذا زاد عدد البروتونات عن عدد النيوترونات يتحول بروتون إلى نيوترون وينبعث بوزيترون.





- وإذا زاد عدد النيوترونات عن عدد البروتونات يتحول نيوترون إلى بروتون وينبعث إلكترون


هذا التحلل يسمى تحلل بيتا Beta decay



أما التحلل الذى يتم فيه إنبعاث جسيمات ألفا (أيونات ذرة الهيليوم) s42He فيحدث للأنوية الثقيلة

(A>150)





أعلى الصفحة


الأنوية ذات النشاط الإشعاعي :


نبذة تاريخية :

- كان أول من اكتشف هذه الظاهرة العالم الفرنسي هنري بيكرل HENRI BEEQUEREL عام 1896 . عندما لاحظ تأثر ألواح فوتوغرافية بالإشعـاع المنبعث من مادة أملاح اليورانـــيوم دون أن يؤثر عليه أي مؤثــر خارجي .

- وفى عام 1898 اكتشفت مارى كوري وهى كيميائية بولندية الأصل ، وزوجها بيير كوري PIERRE CURIE عنصري البولونيوم والرادون ، والتي نالت علـيه جائـزة نوبـل الثانيـة فى الكيمياء عام 1911. وقد كانت أول سيـدة تحصل على جائزة نوبل عام 1903 مشاركة مع العالمين بيـكرل وزوجها بيير كـوري لاكتشـافــهم النشاط الإشـعاعي.


- العالم راذر فورد RUTHERFORD وهو الذي حصل على جائـــزة نوبــل فى الكيمياء لأعماله فى مجـال النشاط الإشعاعي عام 1908 التوصل الى اكتشاف ثلاث أنواع من الإشعاع النـووي عرفـت باسـم (ألفا alpha ) و (بيتا beta) و ( جاما Gamma )

أعلى الصفحة



خواص الإشعاعات النووية:


- أثبـتت الدراسـات أن أشعـة ألفـا هى جسيمات تحمل شحنتين موجبتين وقـد وجـد إنهـا نواه ذرة الهلــيوم . أما أشــــعة بيتا فإنـها جسيمـات تحمـل شحنـة سالبـة وقد وجد أنها إلكترونـات وهــذه الجسيمات تنحرف فى المجال الكهربى والمجال المغناطيسى .







تأثير المجال المغناطيسى


- أما أشعـة جاما فهي إشعاعات كهر ومغناطيسيــة ذات تــردد عال . و يبين الجـدول الآتي قوة التأين والنفاذية النسبية لهذه الإشعاعات النووية وتعتبر هذه الإشعاعات إشعاعات مؤينة ionizing radiation آي أن طـاقاتـها قادرة على تأيـن ذرات الوسط التي تنتقل من خلالـه ويتولد بالتالي أيونـات موجبة الشحنـة و إلكترونـات .


قوة النفاذية النسبية


قوة التأين النسبية


الإشعاعات النووية

1

100

10000


10000

100

1


جسيمات ألفـا

جسيمات بيتــا

أشعة جامـــا



أعلى الصفحة

تغير النشاط الإشعاعي مع الزمن :

- النشاط الإشعاعى للعناصر المشعة تتغير مع الزمن تبعاً لدالة أسية e-0.693t/T A= A0 حيث A تمثل النشاط الاشعاعى عند الزمن T و A0 عند الزمن T=0 ويسمى T بعمر النصف half life الذى يعرف بأنه الزمـن اللازم لكى تتحلل نصف عدد الأنوية .وهناك عناصر لها عمر نصف كبير يقدر بـ 1010 × 1.39 سنة كعنصــر الثوريوم s232Th وأخرى مثل البولونيوم s212Po يبلغ عمر النصـف فيـها 10 -7 × 3 ثانيـة . ويبين الشكل تغير النشاط الإشعاعى (A) مع الزمن (T).




عمر النصف


العنصر

700000000 سنة


Uranium 235

5730 سنة


Carbon 14

1622 سنة


Radium 226

5 سنة


Cobalt 60

8 أيام


Iodine 131

15 ساعة


Sodium 24

1/1000000 ثانية


Polonium 212






- وحدة النشـاط الإشعاعي تعرف باسم Bequerel و اختصارها Bq وذلك تخليـدا لذكرى العالم الذي اكتشف النشاط الإشعاعي ويمثل تحلل واحد فى الثانية. اما وحدة الكوري فهي تكافئ Bq 1010 × 3.7 . وهناك وحدات أخرى لقياس جرعه الامتصاص الإشعاعية radiation dose داخـل المادة أو الأنسجة وتعرف الجرعة بأنها مقدار الطاقة المترسبة في أي وسط نتيجة انتـقال الإشعاعات المؤينه به .

- وحدة الطـاقة الإشعاعية الممتصة هي (rad) ( و تكافئ 0.1 جول / كجم) .

أعلى الصفحة


القوى النووية :


- يبين الشكل القوى النووية الجاذبية بين البروتونات والنيوترونات وقوى التنافر بين البروتونات وكذلك أنواع النشاط الإشعاعى النووى مثل إشعاعات جاما وجسيمات ألفا وبيتا . ومن المعروف أن القوى التى تربط الإلكترونات بالنواة هى قوى كهرومغناطيسية . أما القوى التى تربط مركبـات النـواة بعضها ببعض فهى القـوى النوويـة الجاذبة والتى تؤثر على مسافة 10-15 متر

وهى أكـبر 10 ألاف مرة من القوة الكهرومغناطيسية وهذه القوى النووية هى مفتاح الطاقة النووية . والفـارق الأساسى بين التفاعل النووى و التفاعل الكيميائي هو أن التفاعـل الكيميائي يتعامـل مع الإلكترونات فى حين أن التفاعل النووى يتعامل مع مركبات النواة .
- مثـال ذلك محاولة دمج نويات إلى بعضـها البعض (الإندماج النووي nuclear fusion ) أو شطر النـواة (الإنشطار النووي nuclear fission ) . و حرارة الشمس تتولد من الإندماج النووى الذى تصاحبه طاقة هائلة أكبر ألف مرة من تلك الناتجـة عن الانشطار النـووى ذلك لأنه فى الحالتين يصاحب التفاعل نقص فى الكتلة يظهر على شكل طاقـة .