أهلا وسهلا بك إلى ملتقى الفيزيائيين العرب.
أهلا وسهلا بك زائرنا الكريم، إذا كانت هذه زيارتك الأولى للمنتدى، فيرجى التكرم بزيارة صفحة التعليمـــات، بالضغط هنا.
كما يشرفنا أن تقوم بالتسجيل بالضغط هنا إذا رغبت بالمشاركة في المنتدى، أما إذا رغبت بقراءة المواضيع والإطلاع فتفضل بزيارة القسم الذي ترغب أدناه.
| الملاحظات |
|
|
أدوات الموضوع | انواع عرض الموضوع |
|
#1
21-11-2005, 11:49
|
|||
|
|||
مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الدرس الأول
======== ======== مفهوم الكتلة الحرجة ============= في التقنيةِ النوويةِ ، الكتلة الحرجة للمادّةِ الإنشطاريةِ هي الكميةُ التي تحتاجها المادة لتبدأ تفاعل نووي متسلسلَ إنّ الكتلةَ َ الحرجةَ تعبير مجازي يستخدم بمعني الحد الأدني الكافي للعمل خصوصاً عندما تتوافر كمية كبيرة بما فيه الكفاية و هذه الكمية تَحتَاجُ لنسبّ محددة من التخصيب مثل في ذلك مثل حدِّ Chandrasekhar المتعلق بالحجم النجمي الحرج ( 1.4 قدر كتلة الشمس ) كي يمكن للنجم أن يتحول إلي عملاق أحمر و كما في مجال البلوتونيومِ حينما نحيطَه بكُتَلِ عاكسةِ للنيوترونَات من كربيدِ التنجستنِ – 1945 – فقد أعان ذلك علي نحت مصطلح إضافي قياسي هو الكتله الحرجه الفائقه - supercritical الكتلة الحرجة مادّة إنشطارية تَعتمدُ على المواصفات النووية للمادة مثل مقطع الإنشطار النووي العرضي و الخصائص الطبيعية للمادّةِ هندستها الشكليه و نقاوتها بالإضافة إلى هل هي مُحاطُة بعاكس نيوترونِات أَو بقاطعَ ماصِ و المواد التي تمتلك القدرة علي التفاعل المتسلسل المحتملُ تُدْعَى مواد حرجه فإذا حَصلتْ المادة الحرجة هذه على كتلة حرجة فإن ردّ فعل التفاعل المتسلسل سَيَزِيدُ بنسبةِ أسّيةِ وهناك أوضاع تتيح لهذه المواد الحصول علي كتل حرجة فائقة - supercritical فتكون قادرة علي بدء تفاعل متسلسل بدون إحْتياَج لمساهمةِ نيوترونِات من مادة خارجية فهنا يضاف الأطلاق المتأخرُللنيوترونات و الذي يُسمي تحريضا فائقا - superprompt إلي الكتلة الحرجة الفائقة - supercritical فإذا كانت كمية المادة أقل مِنْ الكتلة الحرجةِ فإن ردّ فعل الأنشطار سَيَنْقصُ بالوقتِ و هنا يقال بأن للكتلة كَتلة حرجة فرعية و من منظور الكتلة الحرجة الفائقة supercritical فإن الكتلة لا تكون في وضع حرج عاجلَ بالضرورة لأن تفاعل إنشطار المادة المتسلسل يؤدي إلي إحتمالِ أن أيّ كتلة حرجة سَتَنفجرُ بسرعه إنْ لمْ تكن تحت ضبط criticality ================================================== ================================== 
|
|
#2
21-11-2005, 11:50
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
المجال الشكلي الكتلة الحرجة
================= أن المجال الشكلي للكتلة الحرجة يمكنه أن يخفض هذه الكتله إلي كمية أقل و يكون ذلك عند إحاطة المجال بعاكس نيتروني مثلا في حالة إيجاد مجال محيط من قِـبل عاكس نيتروني فإنه يخفض الكتلة الحرجة لليورانيوم 235 إلي 15 كيلوجرام تقريبا بدلا من 20 : 25 كيلو جرام كما يخفضها إلي 10 كيلو جرام لليلوتنيوم 239 ================================================== ==================================
|
|
#3
21-11-2005, 11:50
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الكتل الحرجةِ للنظائر المشعةِ التي تَتجاوزُ دورة نصف عمر بـ 100 سنةِ
====================================== [1] يورانيوم -233: 15 كيلوغرام [2] يورانيوم -235: 50 كيلوغرام [3] neptunium-237 : 60 كيلوغرام [4] بلوتونيوم -239: 10 كيلوغرام [5] بلوتونيوم -240: 40 كيلوغرام [6] بلوتونيوم -242: 100 كيلوغرام [7] americium-241 : 60 : 100 كيلوغرام [8] americium-242m : 9 : 18 كيلوغرام [9] americium-243 : 50 : 150 كيلوغرام [10] curium-245 : 12 كيلوغرام [11] curium-246 : 70 كيلوغرام [12] curium-247 : 7 كيلوغرام ================================================== ==================================
|
|
#4
21-11-2005, 11:50
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الكتلة الحرجة الفائقة لليورانيوم
================== إن الكتلة الحرجة ليورانيومِ درجةِ تخصيبه أقل من نسبة 20 % من اليورانيوم - 235 تستلزم أن تحاطَ بأربعة سنتيمترات منِ عاكسِ النيوترونِات البيريليومِ السميكِ بما يشكل أكثر من 400 كيلوغرامِ مَع مشاركة 15 % من اليورانيوم - 235 ليمثل كل هذا أكثر من 1000 كيلوغرامِ ================================================== ==================================
|
|
#5
21-11-2005, 11:51
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الكثافة و الفطر في حسابات الكتلة الحرجة
======================== الكتلةَ الحرجةَ تتناسب عكسياً مع مربعِ الكثافةِ فإذا كانت الكثافةِ 1 % الكتلة 2 % الحجمِ 3 % القطر 1 % فإن ذلك سيوفر إحتمال لنيوترون في كلّ سنتيمترِ يسافرَ لضَرْب نواة و ذلك نسبةُ إلى الكثافةِ لذا فنسبة الـ 1 % أو أقل ستُعوّضُ المسافةَ التي يقطعها النيوترون ================================================== ==================================
|
|
#6
21-11-2005, 11:51
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
تصميم السلاحِ النووي
============= للسلاح النووي تصميمان معروفان هما تصميم قنبلة الولد النحيف قنبلة اليورانيوم التي ضربت هيروشيما و المعروف بأسم برميل البندقيه و الأخرسلاح يوجه موجة صدم الأنفجار نحو الداخل كما في تصمصيم الولد السمبن قنبلة البلوتنيوم الذي ضرب نجازاكي في كلا التصميمين تكون الكتلة الحرجة مقسمة تقسيما هندسيا بحيث تتيح لها قوة الدفع و الحرارة إندماجا يشكل كتلة حرجه و في حالة قنبلة اليورانيومِ يُمْكِنُ أَنْ يتم التصميم من خلال عدد مِنْ القِطَعِ المنفصلةِ كُلّ قطعة أقل من الحجمِ الحرجِ أمّا لأن القطع صغيرة جداً أَو لأن القطع شكّلت على نحو غير مناسب و ذلك لإنْتاج الكتلة الحرجة المتفجرةِ فاليورانيوم يُجْمَعُ بسرعة في تصميم الولدِ الصَغيرِ تم إطلاق القطعة الأصغر مِنْ اليورانيومِ الموضوعة أسفل برميل البندقيةِ نحو فتحة مطابقة في قطعة أكبر أعلي البرميل هذا التصميّمُ يسمي سلاح من نوعِ البندقيةِ. هناك وسائل عديدة إبتكرتْ لإنْتاج قنبلة بلوتونيوم ناجحة. بدلاً مِن ذلك النموذج للولد السمين فتصميم ذلك النموذج لقنبلة البلوتونيوم له مجال حرج فرعي مجوّف و فيه تنتج الكتلة الحرجة نتيجة دفع أجزائها عن طريق تفجير يدفع بأجزاء هذه الكتلة نحو نطاق من مجال مجوف تزيد فيه الكثافة و يحول الكتلة الناتجة عن ذلك إلي مقدارها الحرج فينتج تفاعل متسلسل يؤدي إلي الأنفجار النووي و هذا السلاحِ معروف بنوعِ implosion ================================================== ==================================
|
|
#7
21-11-2005, 11:54
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الوميض الأزرق لنبضة أشعة جاما
الناتجة عن بداية تفاعل متسلسل ===================== راجع الصوره الملحقه هذه الصوره هي لمعجل بروتونات و توضح الضوء الأزرق الناتج عن شعاع الجسيمات هذا الشعاع ينتج عن تأين الهواء المحيط بالأشعاع الجسيمي هذا الوهج أو الوميض هو نفسه الحادث عند تشكل الكتلة الحرجة و يعني بداية الأنفجار النووي المتسلسل فعندما تتكون الكتلة الحرجة تؤدي إلى "وميض أزرق " و ذلك عندما يُحيطُ الهواءَ المتأين بتلك النبضةِ الحادّةِ مِنْ الأشعة السينيةِ وأشعة غاما الناتجة عن الأنتشار المتسلسل للنيترونات داخل الكتلة الحرجة ملحوظه ====== الكتلة الحرجة يُمْكِنُ أَنْ تتكون من اليورانيومِ أَو البلوتونيومِ المعدنيِ ويمكن أيضاً أن تتكون من المركّباتِ والمحاليل السائلةِ لهذه العناصرِ إن مزيج isotopic مشكل من المادّةِ في آي تركيب كيميائي أو محلولِ أو آي من المركّبات أو السبائك أو المواد المركّبة والمواد المحيطة كُلّ ذلك له تأثير علي إيجاد كتلة حرجة تؤدي إلي تفاعل متسلسل. و أنفجار و تكون الحسابات هنا معقدة ================================================== ==================================
|
|
#8
21-11-2005, 11:55
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
الطاقة الملزمة
============== هي الطاقة الازمة لتَفكيك الكُلّ إلى الأجزاءِ المنفصلةِ آي إيجاد نظام ينزل بمستوي الطاقة المحتملة إلي أجزائها الأساسية هنا تكون سوية النظامَ و فيما يُقابلُه من طاقة ملزمة إيجابية و تكون الطاقة الملزمة هنا علي مستويين المستوى النوويِ و تكون الطاقةَ مُشْتَقّةُ مِنْ القوة النوويةِ القويةِ وهي الطاقةُ المَطلوّبة لتَفكيك النواة إلى نيوترونِات و بروتوناتِ المستوى الذرّيِ و تكون الطاقةَ مُشْتَقّةُ مِنْ التفاعلِ الكهرومغناطيسيِ و هنا تضاف طاقة إلي الطاقةُ المَطلوّبة بغرض تَفكيك الذرّةَ إلى إلكترونات و نواة في الفيزياء الفلكيةِ تكون الطاقة الملزمة جذبية فلكل جرم سماوي طاقةُ تَطلّب لتَفكيكه إلى حطامِ فضائي و ذلك يعني لا أَنْ يَكُونَ مشوّش بالطاقةِ الجذبيةِ المحتملةِ لإحداث هذا الفَصْل ومثال على ذلكِ: المسافةِ الفاصلة بين جرم سماوي و قمر صناعي حين تبقي لانهائيةِ يَبقي كُلّ سليمة لأن رَبطَ النظامَ في مستوى طاقةِ منخفض يَجِبُ أَنْ تَكُونَ كتلته أقل مِنْ مجموع عناصرها المكونة لها الطاقة الملزمة النووية يُمْكِنُ أَنْ تُحْسَبَ مِنْ الإختلافِ في كتلةِ النواة ومبلغ كتلةِ النيوترونِات والبروتوناتِ الذين يشتركان في تكوين النواةَ هنا تكون العلاقة الموضحة في صيغة المعادله (e = mc² ) هي المُستَعملُة لحِساب الطاقةِ الملزمةِ لأيّ نواة و هي الطاقة المنبعثة أثناء الإنشطار النووي إنه الإختلافُ بين الطاقاتِ الملزمةِ للوقودِ ومُنتَجاتِ الإنفلاقَ أَو الإنشطارَ. الطاقة الملزمة للـ deuteron أو قل نواةُ ذرّة الـ deuterium و تَشْملُ بروتونِ واحد ونيوترونِ واحد M proton = 1.007276 u ( وحدة كتلة ذرّية ُ(u m neutron = 1.008665 u m proton + m neutron = 1.007276 + 1.008665 = 2.015941 u إنّ كتلةَ الـ deuteron الذرّية = 2.013553 u .: الإختلاف الجمعي = 2.015941 - 2.013553 =. 002388 u وتحويل بين الكتلةِ وطاقةِ الإستراحةِ 931.494 MeV /u لذا طاقة deuteron الملزمة 0.002388 × 931.494 MeV /u = 2.224 MeV هكذا تكون الطاقة الملزمة 0.1 % من الطاقةِ الكليّةِ التي تُقابلُ الكتلةَ و هي تساوي 90 تي جْي / كيلوغرام.  لحساب u http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=2510 Separative work is expressed in SWU (separative work unit), kg SW, or kg UTA (from the German Urantrennarbeit ), possibly with a prefix: • 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA • 1 kSWU = 1 tSW = 1 t UTA • 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA ================================================== ==================================
|
|
#9
21-11-2005, 11:56
|
|||
|
|||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
منحنى الطاقةِ الملزمِ النوويِ
=================== سلسلة العناصرِ الخفيفةِ مِنْ الهيدروجينِ إلى الصوديومِ لَها طاقةُ ملزمةُ متزايدةُ لكلّ nucleon بينما الكتلة الذرّية تَزِيدُ نحو منطقة الإستقرارِ (إشباع) فتكون مِنْ المغنيسيومِ خلال الزينونِ وبعد ذلك تتناقص طاقةً الترابط النووي بزيادة عدد الـ nucleon و بينما الكتلة الذرّية تَزِيدُ الحديدي أكثر العناصر ترابطا و أحكم بين مجموع العناصر يُنتجُ الإنشطارُ طاقةً تتيح دَمْج العناصرِ الأخفِ إلى عنصر أثقل و أكثر استقراراً مثل الهيدروجينِ إلى الهليومِ ويُنتجُ عن الإنشطارُ طاقةً بتَقسيم العناصرِ الأثقلِ مثل اليورانيومِ أَو البلوتونيومِ إلى أنوية أكثرِ تراَبطا فتنتج عناصرَ مستقرّةَ ================================================== ================================== نهاية الدرس الأول
|
|
#10
21-11-2005, 16:31
|
||||
|
||||
|
مشاركة: مجموعة دروس عن الكتلة الحرجة
لله درك
بارك الله فيك
|
«
الموضوع السابق
|
الموضوع التالي
»
| الذين يشاهدون محتوى الموضوع الآن : 1 ( الأعضاء 0 والزوار 1) | |
العرض العادي
|
|
الساعة الآن 15:21