تفاعلات الاندماج النووي بقلم الأستاذ المساعد فراس محمود هادي

كلية العلوم  |  جامعة ديالى

المقال العلمي الاسبوعي

تفاعلات الاندماج النووي

NUCLEAR FUSION REACTIONS

بقلم الأستاذ المساعد فراس محمود هادي/ التدريسي في قسم علوم الفيزياء

إن عملية الانشطار النووي ( Nuclear Fission ) تجري بتحول نواة كبيرة للذرة إلى أجزاء أصغر. أما عملية الاندماج النووي ( Nuclear Fusion ) فإنها تجري بشكل معاكس. إذ تتولد من اندماج نوى ذرات بسيطة كذرة الهيدروجين مع نواة أكبر , ويتحرر مقدار كبير من الطاقة أثناء عملية الاندماج هذه . ويمكن تعريف عملية الاندماج النووي بأنها عملية تحول ذرات الهيدروجين ( Hydrogen ) إلى ذرات الهليوم   ((Helium , والانفجاريات الذرية التي تحدث في مراكز النجوم وفي مركز الشمس هي من هذا النوع , إذ تتولد ذرة هليوم واحدة نتيجة اتحاد أربع ذرات من الهيدروجين مع بعضها أثناء هذه الانفجارات , وتفاعل الاندماج النووي يجري على النحو الآتي :

تتم باتحاد أربع ذرات من الهيدروجين ( التي تملك كل ذرة منها بروتونا واحدا وإلكترونا واحدا ) مع بعضها , ويتحول بروتونات من هذه البروتونات الأربعة إلى نيوترونين بتخليصهما من شحنتيهما الموجبتين وهكذا يتم تكوين جسيم واحد من جسيمات ألفا (  ( Alpha particlesالذي يحتوي على بروتينين ونيوترونين , ولكن يجب ألا ننسى وجود فرق في الكتلة في هذه الجسيمات الأربعة قبل وبعد عملية الاندماج النووي . كما إن ذرات الهيدروجين الأربعة تفقد إلكترونين من الكتروناتها الأربعة إذ يتلاشيان .يعود السبب في ذلك إلى إن البروتونات عندما تتحول إلى نيوترونات فإنها تنشر البوزوترونات التي ما أن تصطدم بالإلكترونات حتى يتلاشى كلاهما . ولكن الفرق في الكتل يتحول إلى طاقة منطلقة . وبهذه الطريقة يتحول في الشمس ( 616) مليون طن من الهيدروجين إلى (612) مليون طن من الهليوم في كل ثانية وفرق الكتلة البالغ (4) مليون طن فانه يتحول إلى طاقة منتشرة , وما الطاقة التي تدفئ كرتنا الأرضية إلا جزء بسيط وصغير جدا من هذه الطاقة. لو تناولنا أي جانب من جوانب خلق الحياة في دنيانا وتأملنا استمرار هذه الحياة لرأينا ان هناك توازنا معقدا ودقيقا غاية الدقة. فاعتبارا من مقدار كتلة الشمس ومقدار شدة العمليات النووية الجارية فيها إلى المسافة المناسبة التي توجد فيها أرضنا من الشمس التي هي مصدر حياتنا الى تلقي أرضنا ضوء الشمس بالميل الصحيح سوف نرى أن كل هذه التدابير المتسلسلة التي تكمل الواحدة منها الأخرى قد اتخذت بالشكل الصحيح ولولاها لما تيسرت لنا سبل الحياة بفضل من الله تعالى.

 هل يمكن أن تتحقق تفاعلات الاندماج النووي على سطح كرتنا الأرضية ؟ هل يمكن ان تتحقق نظرا لوجود المادة الأولية الضرورية لها بوفرة ؟ إذ أن مقابل ندرة عنصر اليورانيوم الضروري لإتمام عملية الانشطار النووي فان عنصر الهيدروجين متوفر ملء المحيطات الموجودة في أرضنا ولكن علينا إلا ننسى شرطا ضروريا جدا لتحقق عملية الاندماج النووي وهو الحرارة. ففي درجات حرارة عالية جدا فقط يمكن اتحاد ذرات الهيدروجين ببعضها مكونة ذرة الهليوم, ولكي نأخذ فكرة  تقريبية عن درجة هذه الحرارة  نقول بان التفاعلات النووية التي تتم في باطن الشمس تجري في درجة حرارة قدرها ( 15 ) مليون درجة سيليزية .

ليس من السهل ابدآ أن نحقق في أرضنا درجة الحرارة اللازمة لجريان تفاعلات الاندماج النووي ولكنه ليس مستحيلا إذ نستطيع تامين الوصول إلى مثل هذه الحرارة بتفجير قنبلة ذرية ناتجة عن تفاعل الانشطار النووي.  اذن فان قمنا بوضع الهيدروجين بنسب معينة حول قنبلة ذرية فان الحرارة المنبعثة من تفجيرها تستطيع تامين تفاعل الاندماج النووي. ويطلق اسم القنبلة الهيدروجينية على القنابل التي تعمل بهذا الأسلوب، وتبلغ تأثيرها مئات بل آلاف أضعاف تأثير القنبلة النووية.

 ويمكن الآن استعمال تفاعلات الاندماج النووي ليس فقط في القتل والتخريب ودمار الإنسانية وهي الوجه السيء والقبيح لهذه التفاعلات وإنما استعمالها لصالح الإنسانية وخدمتها وهي تلك التفاعلات التي تجري داخل فرن ذري يبعد عنا (150) مليون كيلو متر وهي الشمس التي خلقها خالق الكون كله ربنا سبحانه وتعالى دون ان يكون لنا دخل فيها.