مفهوم التفاعل النووي
يقصد بالتفاعل النووي تلك التفاعلات التي تتم بها تغير أعداد النيوترونات والبروتونات في نواة الذرة لينتج بذلك عنصر جديد يختلف عن العنصر الأصلي قبل التفاعل، وقد تعمل بعض التفاعلات على طرد البروتونات من نواة الخلية أو تحويلها إلى نيوترونات ويرافق هذا التفاعل خروج طاقة على شكل إشعاع.
مفهوم الاضمحلال النووي
عادة ما يشار إلى الإشعاع المنبعث عن العناصر المشعة بالاضمحلال النووي، حيث تنبعث جسميات ألفا وبيتا من العنصر لينتج عن ذلك تغير بنية العنصر.
أنواع الأنوية تبعًا لطريقة اضمحلالها
تستغرق بعض العناصر ملايين السنين لتتحلل حيث لا تخضع كل العناصر للاضمحلال النووي على مدى فترات زمنيّة يمكننا ملاحظتها، وتقسم أنواع الأنوية إلى:
تضمحل هذه النوى من خلال عمليّة تُحول النيوترون إلى بروتون وبالتالي تعمل على خفض نسبة النيوترون إلى البروتون.
تضمحل هذه النوى من خلال العمليات التي تعمل على تحويل البروتون إلى نيوترون وبالتالي تسبب زيادة نسبة النيوترون إلى البروتون.
تميل هذه النوى إلى الاضمحلال بإصدار جُسيم ألفا α، مما يؤدي إلى تقليل عدد البروتونات والنيوترونات في النواة الأصليّة، فتكون النتيجة النهائية هي زيادة في نسبة النيوترون إلى البروتون وذلك بسبب انبعاث جُسيم ألفا α.
أنواع تفاعلات الاضمحلال النووي
تختلف أنواع تفاعلات الاضمحلال اختلافا جوهريًا وذلك حسب ما تُطلق من الجُسيمات أو الطاقة وتنقسم إلى ما يأتي:
إشعاع ألفا α
تتفكك الذرة المُشعة بإخراج مجموعة من البروتونات والنيوترونات، والذي يُشكل جُسيم α وهو نواة الهيليوم بسبب وجود فائض من النيوكليونات كما في العديد من النوى الثقيلة، فتتناقص الذرة بمقدار رقمين ذريين وتقل كتلتها الذريّة بمقدار 4، فعلى سبيل المثال يتحول البلوتونيوم 239Pu إلى اليورانيوم 235U.
إشعاع بيتا السالبة β-
يتحول النيوترون نفسه إلى بروتون وذلك عندما تحتوي الذرة على عدد كبير جدًا من النيوترونات، وذلك بإخراج إلكترون للحفاظ على التوازن الكهربائي بالإضافة إلى جُسيم صغير يسمى مضادات النيترينو، فعلى سبيل المثال يتحول النبتونيوم 239Np يصبح بلوتونيوم 239Pu.
إشعاع بيتا الموجبة β
يتحول البروتون إلى نيوترون وذلك بانبعاث بوزيترون وهو إلكترون موجب الشحنة ونيوترينو، وذلك إذا كانت النواة لا تحتوي على عدد كافٍ من النيوترونات وهو أقل شيوعًا، مما تفقد الذرة عددًا ذريًا وذلك بسبب النشاط الإشعاعيβ .
تقوم بعض الذرات بإصدار إشعاع كهرومغناطيسي ذات طول موجي قصير، حتى لو كانت ذات عدد صحيح من النكليونات فيُمكن أنّ تُثار النواة وتضطر للتخلص من فائض الطاقة، فتقوم بإطلاق فوتون وغالبًا ما يرتبط هذا التفكك بالإشعاع جاما γ، حيث تحدث سلسلة من التفكك لا تتوقف إلا عند تحقيق الاستقرار، فبعد 16 عملية تفكك متتالية يصبح اليورانيوم 238U 208Pb.
