التفاعلات النووية الاندماجية في البلازما والتي يمكن حدوثها على الأرض
توجد هناك أربعة تفاعلات هيدروجينية ذات جدوى ، وكلها يمنكن ان تحدث في بلازما الهيدروجين وهذه هي :
(1)
(5-7) (2)
(3)
( 4)
يلاحظ هنا أن ابسط تفاعل اندماجي لايبدأ بسبب عدم الحفظ للزخم الخطي والزاوي بين الجسيمات الثلاث . على كل حال يمكن ان تعد النواة ( ) ، نواة مركبة لتفاعلين الأوليين المذكورين أعلاه .
وهكذا ، فالتفاعلات الأربعة ، ببساطة هي عبارة عن إعادة ترتيبات نووية ، حيث من الممكن أن تكون كلمة ( الاندماج ) بمفهومها الضيق تسمية مغلوطة . أما التفاعلات (3) و (4) أعلاه ، هي بالواقع تحصل بين نواتج التفاعلات (1) و (2) ، ولذلك يمكننا ، بالحقيقة ، أن نتصور التحول الكلي لستة ديوترونات كما يلي :
(5-8)
وهذا مكافئ لإنتاج حوالي 105 Kwhللغرام واحد من الديتريون بالمقارنة مع حوالي104 Kwhللغرام الواحد من بالانشطار النووي ، مما يجعل منها زيادة نافعة .
لقد درست المقاطع العرضية التفاعلية ، للتفاعلات المذكورة أعلاه ، باعتناء ، وهي تتغير بين حوالي 10-4 و1 بارن ، كما موضحة في الشكل (3-5) وهذه المنحنيات تظهر الإمكانية المحددة لحصول الاندماج حتى في طاقات واطئة جداً . وهذا هو تأثير ميكانيك كمي ولا يمكن تفسيره كلاسيكياً . فقد أوضح كاماو نظرياً ، أن الاعتماد الحساس جداً على الطاقة يكون بحيث يتغير المقطع العرضي المتوقع من 10-18 × 3 بارن في 1 Kevإلى 10-5 × 1.5بارن في 10 Kev، زيادة (13) رتبة بالمقطع العرضي بمقابل ازدياد الطاقة برتبة عشرية واحدة .
الشكل ( 5-3)
المقاطع العرضية لبعض التفاعلات الاندماجية الممكنة
|
في التفاعلات أعلاه ، حيث توجد جسيمتان ناتجتان فقط ، فأن الدقائق الخفيفة تحمل معظم الطاقة ، ولذلك يأخذ النيوترون الناتج في التفاعل الأول ، معه ثلاثة أرباع طاقة التفاعل ، أي حوالي (2.4 MeV) وبذلك يمكن تحسس به كنيوترون سريع .
أن المعلم ( أو العامل ) المهم لأدراك واقعي للطاقة الاندماجية هو معدل التفاعل . ومن العوامل المؤثرة على التفاعل في وحدة الحجوم ، كثافة الدقائق (n) ، والمقطع العرضي للتفاعل المشترك ( ) والسرعة ( ). حيث يعطي معدل التفاعل لنواتين ناتجتين مختلفتين بالصيغة :
(5- 9)
حيث أن هو معدل المقطع العرضي والسرعة الناتجة ، ولذلك فأن معدل التفاعل يعتمد على القوة الثانية لكثافة الدقائق التي تكون من مرتبة (1020) دقيقة ( جسيمة ) بالمتر المكعب . ومن توزيع الدقائق للسرعات يمكن إيجاد معدل القيمة كدالة للطاقة بالتكامل العددي .
يوضح الشكل (5-4) رسم مقابل درجة الحرارة التي تقاس كطاقة حركية بوحدات Kevحيث أن :( ) . ومرة ثانية ، نلاحظ نقصاً سريعاً في درجات الحرارة المنخفضة ، على الرغم من أن قيمة محدودة دائماً . ففي مدى الطاقة الاوطأ ، تساهم الجزيئات الاسرع في التوزيع فقط
الشكل ( 5-4 )
تغير مع درجة الحرارة الحركية للتفاعلين 1 ، 3
|
المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .