Nimûneya Pirsên Gotûbêja Reaksiyona Fîsyonê
Pendahuluan
Di fîzîka nukleerî de dabeşbûna navokî yek ji diyardeyên herî balkêş û girîng e. Ev reaksiyon parçekirina navokên atomî yên giran bo navokên siviktir, bi berdana mîqdarên mezin ên enerjiyê vedihewîne. Ev mekanîzma bingeha teknolojiya hilberîna enerjiya nukleerî û bombeya atomî ye. Fêmkirina reaksiyonên dabeşbûnê, hem di warê teorîk de û hem jî di warê pratîkî de, ji bo xwendekarên fîzîkê û kesên ku bi zanista nukleerî re eleqedar dibin girîng e. Ev gotar çend mînakên reaksiyonên dabeşbûnê û nîqaşên wan vedikole da ku ji me re bibe alîkar ku em vê têgehê çêtir fam bikin.
Têgehên bingehîn ên reaksiyonên fîsyonê
Reaksiyona fîsyonê dikare bi hêsanî wekî pêvajoya ku tê de navokeke atomî ya giran (wek uranyûm-235 an plutonyûm-239) notronekê dikişîne û dibe du an bêtir navokên siviktir, hejmarek notronan û mîqdarek mezin a enerjiyê. Enerjiya ku di reaksiyoneke fîsyonê de tê berdan ji cudahiya girseyê tê, ku tê de mîqdarek piçûk ji girseyê winda dibe û li gorî qanûna Albert Einstein E=mc² vediguhere enerjiyê, were pênasekirin.
Pêvajoya Fîsyona Nukleerî
Reaksiyoneke parçebûnê bi gelemperî dest pê dike dema ku navokeke atomî ya giran notroneke windabûyî dimije. Ev yek îzotopeke pir nearam diafirîne, ewqas nearam ku hema hema di cih de dibe navokên siviktir, çend notron û enerjiyeke girîng berdide. Li vir mînakek ji reaksiyoneke parçebûna uranyûm-235 heye:
\[
{}^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3{}^1_0n + \text{enerjî}
\]
Nimûneya Pirsên Reaksiyona Fîsyonê
Li jêr çend mînakên pirsên derbarê reaksiyonên parçekirinê de hene ku pir caran di dersên fîzîka nukleerî de têne dîtin, digel nîqaşên li ser çareseriyên wan.
Nimûneya Pirsa 1
Pirsyar: Navika uranyûm-235 notronekê digire û di encamê de baryûm-141, krîpton-92, sê notron û enerjiyê çêdike. Enerjiya ku di vê reaksiyonê de tê berdan, bi girseyên perçeyan wiha hesab bike:
– Girse ${}^{235}_{92}U = 235.0439299 \ \text{u}$
– Giraniya notronê $^1_0n = 1.0086649 \ \text{u}$
– Girse ${}^{141}_{56}Ba = 140.9144060 \ \text{u}$
– Girse ${}^{92}_{36}Kr = 91.9261730 \ \text{u}$
_Têbînî: 1 u = 931.5 MeV/c²._
Gotûbêj:
1. Mîqdara Girseyî Berî Reaksiyonê:
– Girseya berî reaksiyonê girseya uranyûm-235 û yek notron e:
\[
M_{\text{berî}} = 235.0439299 \, \text{u} + 1.0086649 \, \text{u} = 236.0525948 \, \text{u}
\]
2. Girseya Giştî Piştî Reaksiyonê:
- Girseya piştî reaksiyonê girseya baryûm, krîpton û sê notronan e:
\[
M_{\text{piştî}} = 140.9144060 \, \text{u} + 91.9261730 \, \text{u} + 3 \car 1.0086649 \, \text{u} = 235.8476727 \, \text{u}
\]
3. Guhertina Girseyê:
- Guhertina giraniyê, an jî windabûna giraniyê, cudahiya di navbera giraniya berî û piştî reaksiyonê de ye:
\[
\Delta m = M_{\text{berî}} – M_{\text{piştî}} = 236.0525948 \, \text{u} – 235.8476727 \, \text{u} = 0.2049221 \, \text{u}
\]
4. Enerjiya Berdayî:
– Enerjiya ku tê berdan, li gorî hevkêşeya Einstein \(E=mc^2\), dikare ji guherîna giraniyê were hesabkirin:
\[
E = \Delta m \car 931.5 \, \text{MeV/u} = 0.2049221 \, \text{u} \car 931.5 \, \text{MeV/u} \nêzîkî 190.804 \, \text{MeV}
\]
Enerjiya ku di reaksiyona parçebûna uranyûm-235 de tê berdan bi qasî 190.804 MeV ye.
Nimûneya Pirsa 2
Pirsyar: Reaktoreke nukleerî ji bo her reaksiyoneke parçekirinê bi navînî 200 MeV enerjiyê berdide. Ger reaktor 1 GW hêzê hilberîne (1 gîgawatt = $10^9$ W), di saniyeyekê de çend reaksiyonên parçekirinê çêdibin?
Gotûbêj:
1. Enerjiya ku di her reaksiyonê de tê berdan:
Her reaksiyon 200 MeV çêdike ku ev wekhev e:
\[
1, MeV = 1.60218 caran 10^{-13}, J, çargoşe, } 200, MeV = 200 caran 1.60218 caran 10^{-13}, J = 3.20436 caran 10^{-11}, J
\]
2. Hêza Reaktorê:
– Hêza hilberandî 1 GW ye, anku $10^9$ W, ku wekhevî $10^9$ J/s ye.
3. Hesabkirina Hejmara Reaksiyonan:
- Hejmara reaksiyonên di saniyeyê de dikare bi dabeşkirina hêza giştî li ser enerjiya her reaksiyonê were hesibandin:
\[
\text{Hejmara reaksiyonan di çirkeyekê de} = \frac{10^9 \, \text{J/s}}{3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J/reaction}} = 3.12 \times 10^{19} \, \text{reactions/saniye}
\]
Ji ber vê yekê, her saniyeyekê nêzîkî \(3.12 \times 10^{19}\) reaksiyonên fîsyonê çêdibin da ku 1 GW hêz hilberînin.
Penutup
Bi rêya têgihîştin û hesabkirinê, reaksiyonên fîsyonê ne tenê elementek girîng in di fêrbûna fîzîkê de, lê di heman demê de serîlêdanên wan ên girîng ên cîhana rastîn jî hene. Teknolojiya enerjiya nukleerî xwe dispêre reaksiyonên fîsyonê, û her pêşketinek di vê teknolojiyê de dikare hem feydeyên girîng û hem jî xetereyan bîne. Bi têgihîştina têgehên bingehîn û sepandina wan bi rêya pirsgirêkên jorîn, em dikarin bandora reaksiyonên fîsyonê li ser jiyana rojane û potansiyela ku dikare bêtir were lêkolîn kirin çêtir fam bikin.
