13 የኑክሌር ውህደት ሂደት፡ማብራሪያዎች እና እውነታዎች

በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የኑክሌር ውህደት ሂደትን ከማብራራት እና ከእሱ ጋር በተያያዙ እውነታዎች ደረጃ በደረጃ ይገለጻል.

ከ ጋር የተያያዙ ዝርዝር እውነታዎችን ከመጀመርዎ በፊት የኑክሌር ውህደት ሂደት የኒውክሌር ፊውዥን ምላሽ እና ከኑክሌር ፊዚሽን ምላሽ እንዴት እንደሚለይ መሰረታዊ ሀሳብ ሊኖረን ይገባል። የኑክሌር ውህደት የኑክሌር ፊስሽን ተቃራኒ ምላሽ ነው።

ሁላችንም የምናውቀው ከባድ የዩራኒየም 235 ኒውክሊየስ በሁለት ክፍልፋዮች ወደ ሁለት የተለያዩ ቀለል ያሉ የባሪየም እና የ krypton 3 ፈጣን ኒውትሮኖች ጋር ሲሰባበር ይህ ምላሽ የኑክሌር ፊስሽን በመባል ይታወቃል። ውህደት በሚፈጠርበት ጊዜ ሁለት ቀለል ያሉ ኒውክሊየስ አንድ ላይ ተጣምረው ይበልጥ ከባድ የሆነ ኒውክሊየስ ይፈጥራሉ።

ወደዚህ ፅንሰ-ሃሳብ አንኳር እንምጣ ማለትም፣ አስገዳጅ ሃይል በእያንዳንዱ ኑክሊዮን።

ወደ መሠረት አስገዳጅ ጉልበት ከርቭ፣ በንፅፅር ቀለል ያሉ ኒዩክሊየይ በኩርባው ገደላማ ክፍል ላይ የሚቀመጡት የመካከለኛው የጅምላ ቁጥሮች ኑክሊዮኖች አስገዳጅ ኃይል በአንድ ኑክሊዮን ላይ ያለው የኃይል ዋጋ ያነሱ ናቸው።

የኑክሌር ማሰሪያ የኃይል ጥምዝ ከ ውክፔዲያ

ለዚህም ነው ሁለቱ ቀለል ያሉ ኒዩክሊየሮች በአንድ ላይ ከተዋሃዱ ከባድ አስኳል እንዲፈጥሩ ካደረጉ አስገዳጅ ሃይል የበለጠ ዋጋ ይኖረዋል እና የኑክሌር መጠኑም ይቀንሳል። አዎንታዊ የ Q እሴት ከእሱ የተገኘ ውጤት ሲሆን ይህም የኃይል መለቀቅን ያመለክታል.

ከላይ የተጠቀሰው የኒውክሌር ምላሽ ተብሎ ይጠራል የኑክሌር ቅልቅል.

የኑክሌር ውህደት ሂደት
የኑክሌር ውህደት ከ ውክፔዲያ

በ 1920 በኤዲንግተን ሳይንቲስት አራት ሃይድሮጂን በአንድ ላይ በመዋሃድ ሂሊየም አቶም ሊፈጠር እንደሚችል አሳይቷል። ይለቀቅ ነበር። 7 ሜቪ / ኑክሊዮን ወይም በአጠቃላይ 28 ሜቪ ለአራቱም አተሞች.

የኑክሌር ውህደት ምላሽ እኩልነት ከዚህ በታች ተጽፏል።

1H1 + 1H1 1H2 + 1e0 + 𝜈 + ጥ                              ጥ= 0.42 ሜ.ቪ                       

1H2 + 1H2  → 2He3 + 0n1 + ጥ                                ጥ= 3.3 ሜ.ቪ

Q የተለቀቀውን ኢነርጂ ዋጋ ያሳያል።

ላይ ምክንያቶች የኑክሌር ቅልቅል ሂደቱ የሚወሰነው በ:

(i) ግጭቶቹ በሁለት በጣም ጉልበት ባላቸው ኒውክሊየሮች መካከል መሆን አለባቸው

(ii) በመቀጠልም ኒውክሊየስን እንደገና ለማደራጀት አንድ መስፈርት አለ

(iii) የተለቀቀው ጉልበት የምርቱ ኒውክሊየስ የኪነቲክ ሃይል እና የማነቃቂያ ሃይል መሆን አለበት።

ሁለቱም የሚጋጩ ኒውክሊየሮች በአዎንታዊ መልኩ ተከፍለዋል። ስለዚህ ኃይለኛ ኤሌክትሮስታቲክ ማገገሚያ ኃይል በመካከላቸው ይሠራል ይህም እርስ በርስ ለመለያየት ይሞክራል. ስለዚህ የኤሌክትሮስታቲክ ኩሎምብ መከላከያ ኃይልን ማሸነፍ እንዲችል የእነዚህ የሚጋጩ ኒውክሊየሮች የእንቅስቃሴ ኃይል በጣም ከፍተኛ መሆን አለበት።

የሚለቀቀው ሃይል ምላሹን ለማስጀመር ከሚወስደው ሃይል የበለጠ እንዲሆን ራሱን የሚደግፍ ምላሽ መሆን አለበት።

የኪነቲክ ኢነርጂ ዋጋ ሲጨምር, የሙቀት መጠኑም ይጨምራል. ስለዚህ በቂ የኃይል መጠን ወደ ሁለተኛ ደረጃ ኒውክሊየስ ይደርሳል. ለዚህም ነው የኑክሌር ውህደት ምላሾች እንዲሁ ተብለው የሚጠሩት። ቴርሞኒክ ምላሾች.

በኒውክሌር ውህደት ሂደት የተገኘው ከፍተኛ ሙቀት እስከ 10⁹ ዲግሪ ሴልሺየስ ይደርሳል። የአቶሚክ ቁጥሮች ከፍተኛ ሲሆኑ የሙቀት መጨመርም ከፍተኛ ነው. በዋናነት ሶስት አይዞቶፖች ሃይድሮጂን1H1,1H2,1H3በኑክሌር ውህደት ሂደት ውስጥ በተለይም ዲዩሪየም (1H2).

የኑክሌር ውህደት ከ ውክፔዲያ

የኑክሌር ውህደት ሂደት ደረጃዎች ከዚህ በታች ተገልጸዋል.

ደረጃ 1:

በመጀመሪያ ሁለት ቀለል ያሉ ኒዩክሊየሮች በተለይም ሁለት ዲዩተሪየም አተሞች እርስ በርስ ይቀራረባሉ።

ደረጃ 2:

ከዚያ በኋላ እነዚህ ሁለት አስኳሎች በ 10⁹ ዲግሪ ሴንቲግሬድ የሙቀት መጠን ይሞቃሉ።

3 ደረጃ:

በመካከላቸው የሚሠራውን ኤሌክትሮስታቲክ ኩሎምብ ማገገሚያ ኃይል ለማሸነፍ አተሞቹ በከፍተኛ ፍጥነት መጋጨት አለባቸው (ይህ የማባረር ኃይል ሁለቱም አዎንታዊ ኃይል ስለሚሞሉ ነው)።

4 ደረጃ:

ከዚያም እነዚህ ሁለት አተሞች እርስ በርስ የተዋሃዱ ናቸው.

                1H1 + 1H1 1H2 + 1e0 + 𝜈 + ጥ                              ጥ= 0.42 ሜ.ቪ

                1H2 + 1H2  → 2He3 + 0n1 + ጥ                                ጥ= 3.3 ሜ.ቪ

5 ደረጃ:

ምላሹ ከተከሰተ በኋላ ኒውትሮን ይፈጠራል እና ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል ይለቀቃል.

6 ደረጃ:

ሁላችንም የአንስታይንን የጅምላ-ኃይል ግንኙነት ጠንቅቀን እናውቃለን። ያውና, ኢ=mc² የት ኢ = ኢነርጂ, m = የጅምላ እና c = የብርሃን ፍጥነት. አሁን የምርቱ አቶም ብዛት ከሁለቱ ምላሽ ሰጪ አተሞች ብዛት ያነሰ ነው።

ይህ የተትረፈረፈ ክብደት በምላሹ ጊዜ አይጠፋም ፣ከላይ ባለው የጅምላ ኢነርጂ ግንኙነት ወደ ኃይል ብቻ ይለወጣል።

ከዚህ አጠቃላይ ሂደት ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል ለማመንጨት በጣም ትንሽ የሆነ የጅምላ መጠን እንደሚያስፈልገን መገንዘብ ይቻላል።

13+ የኑክሌር ውህደት ሂደት ከዝርዝር መግለጫዎች ጋር ከዚህ በታች ቀርቧል።

በከዋክብት ውስጥ የኑክሌር ውህደት ሂደት

ከዋክብት በአብዛኛው ጥቅጥቅ ባለ ሃይድሮጂን እና ሂሊየም አተሞች ይይዛሉ። እርስ በርስ በጣም በቅርበት የታሸጉ በመሆናቸው በከዋክብት እምብርት ላይ ከፍተኛ ጫና ይፈጥራሉ. በዚህ ከፍተኛ ግፊት እና የሙቀት መጠን በ10⁹ ዲግሪ ሴልሺየስ አካባቢ የኑክሌር ውህደት ይከሰታል።

በኑክሌር ውህደት ምላሽ ውስጥ ሁለት ቀላል አተሞች አንድ ላይ ይጣመራሉ። ሁለት የሃይድሮጂን አተሞች አንድ ላይ ተጣምረው በከዋክብት እምብርት ውስጥ የሂሊየም አቶም ይፈጥራሉ። የኒውክሌር ውህደትን ለመጀመር ብዙ ሃይል ቢጠይቅም ከተጀመረ በኋላ ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል ያመነጫል።

የኑክሌር ውህደት ሂደት በከዋክብት ውስጥ ያለማቋረጥ ይከሰታል. በመጀመሪያ ሁለት ሃይድሮጂን ተዋህደው ሂሊየም ፈጠሩ፣ከዚያ ቤሪሊየም ወዘተ በኋላ በሃይድሮጂን አቶም ውስጥ አንድ ፕሮቶን ስላለ፣ስለዚህ የሃይድሮጂን አተሞች በከዋክብት ውስጥ መቀላቀል ፕሮቶን-ፕሮቶን ፊውዥን በመባልም ይታወቃል።

በፀሐይ ውስጥ የኑክሌር ውህደት ሂደት

የኑክሌር ውህደት በፀሐይ ውስጥም ይከናወናል. እዚህ ደግሞ የሃይድሮጂን አቶሞች ተዋህደው ሂሊየም አተሞችን ይፈጥራሉ። እያንዳንዱ የሂሊየም አቶም ለመመስረት አራት ሃይድሮጂን አቶሞች እርስ በርስ ይዋሃዳሉ። በዚህ የኒውክሌር ውህደት ሂደት ውስጥ የተወሰኑ ምርቶች ወደ ሃይል ይለወጣሉ።

የከዋክብት ምላሾች

የዚህ አጽናፈ ሰማይ ንብረት የሆኑ ሁሉም ንጥረ ነገሮች ቀደም ባሉት ሁኔታዎች ሃይድሮጂን ነበሩ. የአንዳንድ ቀለል ያሉ አስኳሎች የሆኑ ፕሮቶኖች እና ኒውትሮኖች አንድ ላይ ተጣምረው በከዋክብት ውስጥ አዳዲስ ንጥረ ነገሮችን ይፈጥራሉ። ይህ የሚከሰትበት ሂደት ስቴላር ኑክሊዮሲንተሲስ በመባል ይታወቃል.

ክዋክብት ኑክሊዮሲንተሲስውክፔዲያ

በኑክሌር ውህደት ሂደት ሃይድሮጅን ወደ ሂሊየም፣የሙቀት ሃይል እና የጨረር ሃይል ተቀይሯል። ስለዚህ በመሠረቱ አዳዲስ አስኳሎች የተገነቡት በከዋክብት ውስጥ ካሉት ቀደምት ኒውክሊየሮች በእነዚህ ምላሾች ነው።

በቀዳማዊ ኑክሊዮሲንተሲስ ኤች, እሱ እና ሊ-7 የሚመነጩት በሞቃት መጀመሪያው አጽናፈ ሰማይ ውስጥ ነው. ዛሬ የከዋክብት ኑክሊዮሲንተሲስ የሚከናወነው በከዋክብት አካባቢ በቴርሞኑክሌር ምላሽ እና በከዋክብት አካባቢ ውስጥ በኒውትሮን በመያዝ ነው።

የኑክሌር ውህደት ሂደት በምድር እምብርት ውስጥ መከሰት

በምድር ውስጠኛው ክፍል ውስጥ የኑክሌር ውህደት ሂደት የሚከሰትበት ምንጭ ገና አልተገኘም። ስለዚህ በሳይንቲስቶች ይገመታል ራዲዮአክቲቭ መበስበስ ንጥረ ነገሮች እዚህ የኑክሌር ውህደት ምንጮች አንዱ ሊሆኑ ይችላሉ.

እዚህ ከዲዩትሮን ውስጥ የሚከሰተው ይህ የኑክሌር ውህደት በጣም ከፍተኛ በሆነ ግፊት ላይ ያለውን ምላሽ መጠን ይጨምራል 364 ጂ እና በጣም ከፍተኛ የሙቀት መጠን 5700 K. የሚፈለገው የምላሽ እኩልታ፡-

2D + 2D + 2D → 2 1H1 + 2He4 + 20.85 ሜ.ቪ

ሙቀት የሚመረተው ፍጥነት 8.12 X 10¹² J/m3 ነው።

ቁጥጥር ያልተደረገበት የኑክሌር ውህደት ሂደት

በሃይድሮጂን ተቀጣጣይ መሳሪያ ውስጥ ሁለቱም የኑክሌር ፊስሽን እና የውህደት ምላሾች ይከሰታሉ። በውስጡ ያለው የፋይሲዮን ክፍል ዩራኒየም 235 እና ፕሉቶኒየም 239 ይዟል። የዲዩሪየም እና ትሪቲየም ድባብ ከበውታል። ይህ ፊውዝ ክፍል መጀመሪያ ላይ የሚቀጣጠል ፊውዝ ሚና ይጫወታል እና ለ 10 ከፍተኛ ሙቀት ይሰጣል.7-108 ዲግሪ ሴልሺየስ.

ይህ በጣም ሞቃት አካባቢ የኑክሌር ውህደት ሂደትን ለመጀመር ይረዳል. ሂደቱ እንዲቀጥል ይህ የሙቀት መጠን ይጠበቃል.

Thermonuclear munition ከ ውክፔዲያ

ቁጥጥር የሚደረግበት የኑክሌር ውህደት ሂደት

ለመጀመር በጣም ከፍተኛ ሙቀት ስለሚያስፈልገው የኑክሌር ውህደት በቤተ ሙከራ ውስጥ ሊገኝ እንደማይችል እናውቃለን. ስለዚህ ይህንን ችግር ለመፍታት ከፍተኛ የኪነቲክ ሃይል ያላቸውን ቅንጣቶች የመጠቀም ሂደት ተጀምሯል።

ይህንን ችግር ለመፍታት ሌላኛው መንገድ መቀየር ነው የኑክሌር ውህደት ነዳጅ ወደ ፕላዝማ.

የኑክሌር ፊውዥን ሬአክተሮች

የኑክሌር ፊውዥን ሪአክተር ቁጥጥር የሚደረግበት ውህደት ምላሽ ነው። በዚህ ዓይነቱ ሬአክተር በመሠረቱ የኑክሌር ኃይል ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ይለወጣል. የእሱ አሠራር ከተለመደው የኑክሌር ውህደት ምላሽ ጋር ተመሳሳይ ነው.

በአንስታይን የጅምላ-ኢነርጂ ግንኙነት፣E=mc² መሠረት እዚህ ግባ የማይባል የጅምላ መጠን ወደ ትልቅ የኃይል መጠን ይቀየራል።

የኑክሌር ፊውዥን ሬአክተር ከ ውክፔዲያ

ፕሮቶን - ፕሮቶን ዑደት

ይህ በመሠረቱ የከዋክብት ምላሽ አይነት ነው። በዚህ ምላሽ ፕሮቶኖች ሂሊየም ኒዩክሊዎችን ለማምረት ይቀላቀላሉ. በዚህ ምላሽ ውስጥ የከዋክብት ሃይል ነፃ ወጥቷል። የፕሮቶን-ፕሮቶን ዑደት እኩልታዎች-

                                                     1H1 + 1H11H2 +1e0 + v + 0.42 ሜ.ቪ

                                                    1H2 + 1H12He3 + γ + 5.5 ሜቮ

                                                    2He3 + 2He32He4 + 2 1H1 + 12.8 ሜ.ቪ

ካርቦን - የናይትሮጅን ዑደት

ይህ ሌላ ዓይነት የከዋክብት ምላሽ ነው። ከፕሮቶን-ፕሮቶን ዑደት እንደ አማራጭ በከዋክብት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. በውስጡ የተለቀቀው ኃይል ከቀዳሚው ዑደት ጋር ተመሳሳይ ነው.

የዚህ አጠቃላይ እኩልነት የሚከተለው ነው-

4 1H12He4 + 2 1e0 + 2v+ 3γ + 26.72 ሜቮ

ቴርሞኑክለር ውህደት

ይህ ዓይነቱ የኑክሌር ውህደት በቴርሞኑክሌር ጦር መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. በጣም ከፍተኛ በሆነ የሙቀት መጠን አተሞች በዚህ አይነት ምላሽ ወደ ፕላዝማ ሁኔታ ይሄዳሉ. እጅግ በጣም ከፍተኛ የኪነቲክ ሃይሎች ቅንጣቶች እንዲጋጩ ይረዳሉ. ስለዚህ ውህደት ይከሰታል.

የማይነቃነቅ ኤሌክትሮስታቲክ እገዳ የኑክሌር ውህደት ሂደት

በነዚህ መሳሪያዎች ውስጥ የኤሌትሪክ መስክ ionዎችን ለማሞቅ ያገለግላል, ይህ ደግሞ የኑክሌር ውህደት ሲከሰት ይረዳል. ይህ ጽንሰ-ሐሳብ በፎሶር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

የማይነቃነቅ የኑክሌር ውህደት ሂደት

እዚህ የነዳጅ ዒላማው ይሞቃል እና ይጨመቃል ስለዚህም የውህደት ሃይል ነጻ መውጣት ይቻላል. የነዳጅ ዒላማው የዲዩሪየም እና ትሪቲየም ፔሌት ይዟል.

Beam-ዒላማ የኑክሌር ውህደት ሂደት

በዚህ ዘዴ አፋጣኝ የብርሃን-ion ውህድ ምላሾች እንዲፈጠሩ ከፍተኛ የኪነቲክ ኢነርጂዎችን ለማግኘት ያገለግላሉ።

ስለ ተጨማሪ ያንብቡ 7 እውነታዎች የኑክሌር ውህደት ይቻላል?.

ወደ ላይ ሸብልል