מהו שינוי גרעיני? - מַדָע - 2026

שינוי גרעיני הוא התהליך שבו הגרעינים של איזוטופים מסוימים לשנות באופן ספונטני או נאלצים לשנות לשני או יותר איזוטופים שונים.

שלושת הסוגים העיקריים של שינוי גרעיני בחומר הם ריקבון רדיואקטיבי טבעי, ביקוע גרעיני ואיחוי גרעיני.

מלבד גרעיני, שני השינויים האחרים בחומר הם פיזיים וכימיים. הראשון אינו מרמז על שינוי בהרכבו הכימי. אם חותכים חתיכת נייר אלומיניום, זה עדיין נייר אלומיניום.

כאשר מתרחש שינוי כימי משתנה גם ההרכב הכימי של החומרים המעורבים. לדוגמא, שריפת פחם משתלבת עם חמצן ויוצרת פחמן דו חמצני (CO2).

שינוי גרעיני וסוגיו העיקריים

ריקבון טבעי רדיואקטיבי

כאשר רדיואיסוטופ פולט חלקיקי אלפא או בטא, יש טרנספורמציה של יסוד, כלומר שינוי מאלמנט אחד לאחר.

לכן לאיזוטופ שהתקבל מספר שונה של פרוטונים מאשר לאיזוטופ המקורי. ואז מתרחש שינוי גרעיני. החומר המקורי (איזוטופ) נהרס ויוצר חומר חדש (איזוטופ).
במובן זה, איזוטופים רדיואקטיביים טבעיים קיימים מאז היווצרות כדור הארץ ומיוצרים ברציפות על ידי תגובות גרעיניות של קרניים קוסמיות עם אטומים באטמוספירה. תגובות גרעיניות אלה מעוררות את יסודות היקום.

תגובות מסוג זה מייצרות איזוטופים רדיואקטיביים יציבים, שרבים מהם בעלי מחצית חיים של כמה מיליארד שנים.

עם זאת, לא ניתן ליצור איזוטופים רדיואקטיביים אלה בתנאים טבעיים האופייניים לכדור הארץ.

כתוצאה מירידה רדיואקטיבית, כמותו ורדיואקטיביותם פחתו בהדרגה. עם זאת, בגלל מחצית החיים הארוכה הללו, הרדיואקטיביות שלו הייתה משמעותית עד כה.

שינוי גרעיני על ידי ביקוע

הגרעין המרכזי של אטום מכיל פרוטונים ונויטרונים. בבדיעון, גרעין זה מתחלק, בין אם על ידי ריקבון רדיואקטיבי או בגלל שהוא מופגז על ידי חלקיקים תת-אטומיים אחרים המכונים נייטרינו.

לחתיכות המתקבלות יש מסה פחות משולבת מהגרעין המקורי. המסה האבודה הזו מומרת לאנרגיה גרעינית.
באופן זה, תחנות כוח גרעיניות מבצעות תגובות מבוקרות לשחרור אנרגיה. ביקוע מבוקר מתרחש כאשר נייטרינו קל מאוד מפציץ את גרעין האטום.

זה נשבר ויוצר שני גרעינים קטנים יותר, בגודל דומה. ההרס משחרר כמות משמעותית של אנרגיה - פי 200 מזו של הנויטרון שהתחיל את ההליך.
כשלעצמו, לסוג זה של שינוי גרעיני יש פוטנציאל גדול כמקור אנרגיה. עם זאת, זהו מקור לחששות מרובים, במיוחד אלה הקשורים לבטיחות ולסביבה.

שינוי גרעיני על ידי מיזוג

היתוך הוא התהליך בו השמש וכוכבים אחרים מפיקים אור וחום. בתהליך גרעיני זה מופק אנרגיה על ידי פירוק אטומי האור. זו התגובה ההפוכה לביקוע, שם מתחלקים איזוטופים כבדים.
על פני כדור הארץ קל יותר להשיג היתוך גרעיני על ידי שילוב של שני איזוטופי מימן: דויטריום וטריטיום.

מימן המורכב מפרוטון בודד ואלקטרון הוא הקל ביותר מבין כל היסודות. Deuterium, המכונה לעיתים קרובות "מים כבדים", יש בתוכו נייטרון נוסף.

לטריטיום מצדו שני נויטרונים נוספים ולכן הוא כבד פי שלושה ממימן.

למרבה המזל, Deuterium נמצא במי הים. המשמעות היא שיהיה דלק למיזוג כל עוד יש מים בכוכב הלכת.

הפניות

1. מילר, GT וספולמן, SE (2015). מדע סביבתי. מסצ'וסטס: לימוד Cengage.
2. מילר, GT וספולמן, SE (2014). יסודות באקולוגיה. קונטיקט: לימוד Cengage.
3. קרקוליס, מ.ס ופיטרס, EI (2012). כימיה מבוא: גישה למידה אקטיבית. קליפורניה: לימוד Cengage.
4. Konya, J. ו- Nagy, NM (2012). גרעין ורדיוכימיה. מסצ'וסטס: Elsevier.
5. טיילור רד, נ '(2012, 19 בספטמבר). מה זה ביקוע? במדע חי. הוחזר ב -2 באוקטובר 2017 מ- livescience.com.
6. היתוך גרעיני. (s / f). במרכז למידע גרעיני ומידע טכנולוגי. הוחזר ב- 2 באוקטובר, 2017 מ- nuclearconnect.org.