كيف تصدر الإشعاعات النووية

النواة ومكوناتها

كل شيء حولنا يتكون من ذرات atoms. هذه الذرات بتجمعها تكون الجزيئات molecules فمثلاً جزيء الماء الذي نشربه مكون من اتحاد ذرتين هيدروجين مع ذرة أكسجين في وحدة واحدة تسمى جزيء الماء H2O
وهذه المعلومات أساسية نعلمها جميعا، ونضيف عليها انه في الطبيعة توجد ما
يقارب 92 نوع مختلف من الذرات أو العناصر. ولهذا فإن أي مادة على الأرض من
معادن وبلاستيك وزجاج وورق وملابس وعظام أجسامنا وكل شيء مكون من هذه
العناصر (92 عنصر) الموجودة في الطبيعة. والتي تم ترتيبها في جدول يعرف
باسم الجدول الدوري للعناصر والذي يحدد خصائص كل مجموعة من العناصر
والكثير من المعلومات حول كل عنصر فيه.



مما تتكون الذرة نفسها ؟

في داخل كل ذرة ثلاثة أنواع من الجسيمات هي على النحو التالي:

* البروتونات Protons

* النيوترونات Neutrons

* الإلكترونات Electrons

البروتونات
والنيوترونات تربطهما قوة تسمى القوة النووية وتكونان معاً نواة الذرة، في
حين الالكترونات تحيط بالنواة وتدور حولها في مدارات محددة تسمى مستويات
الطاقة للإلكترون. الالكترونات والبروتونات
تمتلكان شحنة كهربية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الإشارة، بمعنى أن
شحنة الإلكترون سالبة وشحنة البروتون موجبة ولكن متساويتين في المقدار،
ولهذا السبب تنشأ بين البروتون في النواة تجاذب مع الإلكترون حول النواة
وتسمى هذه بقوة تجاذب كولوم الكهربائية. وفي اغلب الأحيان تكون عدد البروتونات مساوياً لعدد الإلكترونات، وهذا يجعل الذرة متعادلة كهربياً.



النظائر isotopes

قبل
حوالي 100 عام أو أكثر كان الاعتقاد السائد أن كل الذرات مستقرة مثل ذرة
الألمونيوم التي تحدثنا عنها. ولكن في الحقيقة الكثير من الذرات غير
مستقرة فعلى سبيل المثال لو أخذنا ذرة نحاس نجد ان هناك نوعين من ذرات
النحاس الأول يسمى نحاس 63 والثاني نحاس 65 والنوع الأول موجود في الطبيعة
بنسبة تصل إلى 70% بينما النوع الثاني يتواجد بنسبة 30%، هذين النوعين من
ذرات النحاس يسمى بالنظائر isotopes. يكون
عدد البروتونات في كل نظير ثابتاً وفي النحاس يكون عدد البروتونات هو 29
بروتون ولكن عدد النوتونات يختلف ففي نحاس 63 يوجد 34 نيوترون وفي نحاس 65
يوجد 36 نيوترون. كلا من هذين النوعين من ذرات النحاس لهما نفس الخصائص
وكذلك هما من الذرات المستقرة.

يوضح الشكل نظائر ذرة الهيدروجين

التريتيوم
(الهيدروجين-3) هو مثال جيد لعنصر مشع ينتج جسيمات بيتا وهي عبارة عن
نيوترون يتحول إلى بروتون وإلكترون وجسيم ثالث يسمى مضاد النيوتروينو antineutrino. وتطلق النواة في مضاد النيوترينو والالكترون ولكن تحتفظ بالبروتون. ويسمى الإلكترون الناتج من هذا التحول بجسيم بيتا، وعلى هذا النحو فإن النواة تفقد نيوترون ولكن تكتسب بروتون. ولهذا فإن الهيدروجين-3 يتحول إلى هيليوم-3



الاضمحلال الإشعاعي

الاضمحلال
الإشعاعي عملية طبيعية، فالذرة التي لها نظائر غير مستقرة تحدث إشعاعات
تلقائيا لتتحول الى عناصر أخرى وهذه الإشعاعات تخرج من نواة العناصر في
أحد ثلاثة عمليات وهي:

1- اضمحلال ألفاAlpha decay

2- اضمحلال بيتا Alpha decay

3- الانشطار التلقائي Spontaneous fission

التريتيوم
" الهيدروجين – 3" هو مثال جيد لعنصر مشع ينتج جسيمات بيتا وهي عبارة عن
نيوترون يتحول إلى بروتون وإلكترون وجسيم ثالث يسمى مضد النيوترون، وتطلق
النواة في مضد النيوترون والإلكترون ولكن تحتفظ بالبروتون، ويسمى
الإلكترون الناتج من هذا التحول بجسيم بيتا، وعلى هذا النحو فإن النواة
تفقد نيوترون ولكن تكتسب بورتون، ولهذا فإن الهيندروجين – 3 يتحول إلى
هيليوم- 3

تحلل ذرة تريتيوم هيدروجين-3 إلى هيليوم-3

أما في الانشطار التلقائي فإن الذرة بدلا من ان تطلق جسميات الفا او جسميات بيتا فإنها تنقسم ومن هنا جاءت التسمية بالانشطار. فمثلا في ذرة الفريميم-256 " fermium-256" تنقسم إلى ذرتين الاولى ذرة الزينون-140 " xenon-140" والثانية ذرة البالاديوم-112 " palladium-112" وتنطلق اربع نيوترونات بمجرد الانشطار. يمكن لذرات اخرى ان تمتص تلك النيوترونات وتحدث ما يسمى بالتفاعل النووي وينتج عنه اصدار أشعة جاما.

أما
الأشعة النيوترونية فهي قادرة على تحويل العناصر الغير مشعة إلى عناصر
مشعة ولهذا فهي تستخدم في الطب النووي. كما تستخدم في دراسة الجسيمات
الأولية، وتنتج الأشعة النووية في المفاعلات النووية وفي المعجلات.



لماذا تصدر الانوية إشعاعات نووية؟

في
الكثير من الحالات تطلق الانوية جسيمات الفا وجسيمات بيتا وكذلك أشعة جاما
لتتحول من الحالة المشعة (الحالة الغير مستقرة) إلى الحالة العادية
(الحالة المستقرة) فهذه الأشعة اذا هي ناتجة عن الطاقة الإضافية التي
تمتلكها النواة ولذلك فهي تتخلص منها بهذه الإشعاعات مثلما تتخلص الذرة من
الطاقة الضافية عن طريق إطلاق الفوتونات (الأشعة الكهرومغناطيسية) مثل
أشعة اكس. لذلك أشعة جاما تنتج عن اثارة النواة بينما أشعة اكس تنتج عن اصارة الذرة، وطاقة أشعة جاما اكبر بكثير من أشعة اكس.



كما إننا نسمع عن الأشعة الكونية "cosmic rays"
وهذه أشعة تنتج من الشمس والنجوم المشتعلة وتتكون الأشعة الكونية من
البروتونات التي تسير بسرعات فائقة تصل إلى سرعة الضوء وهذه تكسبها طاقة
تمكنها من اختراق أي مادة ولكن من حكمة الله سبحانه وتعالي إنها لا تصل
إلى الأرض بسبب امتصاصها في الطبقات العليا للغلاف الجوي المحيط بالكرة
الأرضية (طبقة الاوزون) وتتشتت وينتج عنها أشعة كونية ثانوية ذات طاقة اقل
وتمتص على مراحل ولكن لا تعتبر ضارة في هذه الحالة حتى لو وصلت إلى الأرض.



أخطار الإشعاعات النووية

نسمع
كثيرا عن أخطار الإشعاعات والمواد المشعة وخطرها على الإنسان ولعلك عزيزي
القارئ قد شاهدت أو سمعت عن الآثار السلبية التي تسببها هذه الإشعاعات على
كل كائن حي وخصوصا إذا دخلت الجسم عن طريق المواد المواد الغذائية الملوثة
بها، كما ولا بد انك سمعت ان المناطق التي تصاب بالمواد المشعة لا يمكن
معالجتها ويبقى لها نشاط إشعاعي يستمر إلى ملايين السنين مثلما حدث في
كارثة المفاعل النووي الروسي المعروف باسم كارثة تشرنوبل والتي تسربت فيها
المواد المشعة بعد عطل في المفاعل ناجم عن خلل في الصيانة. أن هذه المواد
المشعة لها استخدامات عديدة في الطب وفي توليد الطاقة الكهربية كما إن
الكربون 14 المشع في أجسامنا وفي مكونات الكائنات الحية يستخدم في تقدير
الأعمار.