النشاط الاشعاعي

[sousou0640]

1*-

النشاط الإشعاعي :

1

تركیب النواة : -1

النیوكلونات

) وھي مجموع البروتونات والنیوترونات: ) A تتكون نواة الذرة من :النویات

.+ e

یحمل كل منھا شحنة عنصریة Z ) أ البروتونات
متعادلة كھربائیا . N ) ب النیوترونات

A = Z + N

: یعطى بالعلاقة (A) ملاحظة : عدد النویات أوالعدد الكتلي
عدد البروتونات أو العدد الذري أو عدد الشحنة . : Z

عدد النیوترونات

. : N

X

: نرمز لنواة الذرة ب A

رمز العنصر الكیمیائي

. X حیث Z

یمیّزان نواة الذرة

. ( A , Z ) - العددین

2

النظائر: -1

. isotopes

الأنویة التي تحتوي على نفس العدد من البروتونات وأعداد مختلفة من النیوترونات تسمى نظائر
أمثلة :

نظائرالھیدروجین نظائرالكربون

H

11
14C 99,985%

6
2

H

1 13

C دوتیریوم % 0,015

6
3

H

1 12

C 10- تریتیوم % 4

6

ج

: بعض الجسیمات وممیزاتھا التي یجب معرفتھا :

الإسم الرمز عدد النویات رقم الشحنة الرمز

1

P 1 1 P بروتون

1
1

n 0 1 n نیوترون

0
4

He 2 4 α أو نواة ھیلیوم ( α ) جسیم

2
0

e -1 0 e - إلكترون

-

1

e

+ بوزیترون

e

+1 0

0

+

1
0 γ 0 0 γ فوتون

0

La radioactivité : 2

النشاط الإشعاعي

أ تعريف

:

النشاط الإشعاعي ظاهرة تفكك نووي طبيعي يكتسي الطابع العشوائي والتلقائي والحتمي
إلى نواة متولدة أكثر ( X أي غير قابل للمراقبة(غير مرتقب في الزمن ) لنواة غير مستقرة ( النواة الأب

.

γ مع انبعاث جسيمات مشحونة أو إشعاع كهرومغناطيسي ( Y إستقرارا ( النواة الإبن
ب التعبيرعن التفاعل النووي :نعبر عن التفاعل النووي بمعادلة نووية كما يلي:

4

A1 A2 A3 A4
Z1 1 Z2 2 Z3 3 Z 4

X+ X® X+ X

المجال الأول

: التطورات الرتیبة

Transformations Nucléaires

الوحدة 02 : التحولات النوویة

Prof - Zegrir Derradji

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory

www.fineprint.fr

في التفاعلات النووية تتحقق قوانين الإنحفاظ التالية

:

A

1+ A2 = A3 + A انحفاظ العدد الإجمالي للنكليونات : 4

Z

1+ Z 2 = Z 3 + Z انحفاظ الشحنة الكهربائية 4

مثال

:

ج أنواع النشاط الإشعاعي

: يوجد أربعة أنواع من التفككات العفوية

النشاط الإشعاعي من نوع طبيعة الجسيمات المنبعثة معادلة التفكك

4

He نواة هيليوم α

2 4

He

2

® - +

-

X A Y

Z
A
Z

4
2

b

-

0 e إلكترون

-

1
0e

-

1 1 p +

1 1

n ®

0

X

A Y e

Z
A
Z

0

+

1 -1 ® +

بوزيتون

b +

0e

+

1
0e

+

1 1n +

0 1

p ®

1

X Y e A
Z
A
Z

0

-

1 +1 ® +

γ

في هذا التحول لا يتغير رقم الكتلة
إلا أن

Z ولا عدد الشحنة A

الطاقة الكامنة للنواة تتناقص
وذلك بأن ينتقل نوكليون من
مستوى طاقة معين إلى مستوى
طاقة أدنى مؤديا إلى تحرر كمية
من الطاقة على شكل أشعة جاما

.

0

γ

0

X ® AX +

Z
A
Z

*

نواة مثارة

د قانون التناقص في النشاط الإشعاعي

:

المعادلة التفاضلية للتطور

نواة غیر متفككة

. N على ( t ) لتكن عینة من مادة مشعة تحتوي: في اللحظة
نواة غیر متفككة . ( N + d N ) على ( t + d t ) في اللحظة

N - ( N + d N ) = - d N :

یكون عدد النویات المتفككة ھو ( t + d t ) و ( t ) وبین اللحظتین
یتناقص مع مرور الزمن . N لكون ( d N < سالبة ( 0 d N
- d N ~ d t
- d N ~ N &Ucirc; d N = - l N d t &Ucirc; λN 0
dt
dN + =

المعادلة

( 1) تفاضلیة من الرتبة الأولى تقبل حل أسي من الشكل :

( )

0

N t

= N e - l t

یدل القانون أن عدد النوى المشعة من عنصر معین یتناقص بشكل
أسي مع الزمن

.
t = عدد الأنویة المشعة في اللحظة الإبتدائیة 0 : N0

s

- : ثابت التفكك الإشعاعي یمیز النواة وحد تھ 1 l

ثابت الزمن

l

.

t = 1

N= f ( t ) *

منحني تناقص النشاط الإشعاعي

Soddy

قانون

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory

www.fineprint.fr

ھو المدة الزمنیة اللازمة

t1 / نصف العمر ( 2

لتفكك نصف العدد الأصلي من أنویة العنصر المشع

.

t

τln2 1/2 &Ucirc; =

λ

t ln 2

1/2 مع =

λ
τ

= 1

یمثل متوسط عدد التفككات خلال ثانیة

. A نشاط منبع مشع : نشاط منبع مشع

Δ

t

Δ

N = A= -

dt
dN

= &Ucirc; A(t) = A0 e - l t

1

تفكك خلال ثانیة . = Bq بوحدة تسمى : بیكرال حیث 1 A ویعبر عن نشاط منبع مشع

و

التأريخ بالنشاط الإشعاعي :

1 / 2
0

t ln A ( t )
ln2 A

a n s t

&aelig; &ouml;
= - ç ÷
è &oslash;

التكافؤ كتلة – طاقة

: .I

تملك

طاقة تسمى طاقة الكتلة تعطى بالعلاقة : m فرضیة أنشتاین : كل جملة في حالة السكون كتلتھا

( J )

الطاقة بالجول E

( Kg )

الكتلة ب m E= mc2

یوجد تكاف

ؤ بین الكتلة والطاقة . C= 3,0.108 m / s سرعة الضوء في الفراغ C

وحدة الكتل الذرية

:

تعرف كما یلي

: ( u- m- a) 1 وحدة الكتل الذریة

3

1 1 12 10 1.66 10

27

12

A

u Kg
N

-

´

-

= ´ = ´

= ( )
12
1 12
6m C

1

وحدات الطاقة eV= 1.60.10-19j 10-13 j´1MeV=1.60 1.u = 931,5 MeV / c2

النقص الكتلي

:

ھي الطاقة التي یج

ب إعطاؤھا للنواة في حالة السكون لفصل النویات El ( طاقة ارتباط النواة ( طاقة التماسك
عن بعضھا في حالة السكون .

كتلة النواة تكون دوما أقل من مجموع كتل نوياتها وهي معزولة وساكنة

.

واد الإستقرار

لمعرفة نوع التفكك

( Z , N. ) المخطط

N = Z

Z

N

أنوية
مستقرة

أنوية تشع

b

أنوية تشع –

b

+

أنوية تشع

a

Segrè

مخطط

10 20
5
100
155

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory

www.fineprint.fr

X

A من أجل النواة

Z

تحسب بالعلاقة التالیة : El طاقة التماسك
كتلة البروتون mp

كتلة النیوترون

. mn El = [ Zm p+ (A – Z )mn- mx]C2

كتلة النواة

. mx

طاقة الترابط لكل نویة

:

ھي حاصل قسمة طاقة الترابط النووي عل العدد الكتلي للنواة :

A
E

E= l

تكون النواة أكثر

إستقرارا كلما كانت طاقة الربط لكل نویة لھا كبیرة .

238

U

92 56

Fe

26 7

Li

3 6

Li

3 4

He

2 3

He

2 3

H

1 2

H

1

النواة
El (MeV) 2,30 8,49 6,66 28,28 32,10 38,85 492,24 1801,66
(MeV) 1,15 2,83 2,22 7,07 5,35 5,55 8,79 7,57

A
El

منحنى أستون

:

یمثل عكس طاقة الربط لكل نویة (

A
E

بدلالة العدد الكتلي : (- l

8,7 MeV

50 : نلاحظ على منحني أستون نھایة صغرى توافق طاقة ارتباط لكل نوكلیون قدرھا < A < 75

8,7 .

ھذه MeV الأنویة المحصورة في ھذا المجال تملك طاقة تماسك لكل نوكلیون قیمتھا المتوسطة حوالي

.

الأنویة ھي الأكثر استقرار من بینھا النحاس 63 والحدید 56

ھذا المجال یواف

ق الأنویة الثقیلة ، وھي أنویة قلیلة الاستقرار ، A البیان یتصاعد ببطء عندما تزداد قیم : A > 100

8 MeV> )

A
E( l

8 MeV>

1 : الأنویة في ھذا المجال غیر مستقرة (أنویة خفیفة) لأن < A < 20

A
E

. l

انشطار
اندماج

التفاعلات النوویة المفتعلة

:

أ الأنشطار النووي

:

الأنشطار ھو تفاعل نووي یحدث عند قذف نواة ثقیلة بنیوترون فیحولھا إلى
نواتین خفیفتین مع تحریر طاقة ونیوترونات مثال :

ب الأندماج النووي

: ھو تفاعل نووي یحدث بأن تتحد نواتان خفیفتان أثناء التصادم لتشكیل نواة
ثقیلة , یحدث ھذا التفاعل في درجات حرارة عالیة .ویحرر طاقة كبیرة

الطاقة المتحررة خلال تفاعل نووي

:

ھذ

ه الطاقة تساوي إلى الضیاع في طاقة الكتلة , نعبر عن الحصیلة الطاقویة خلال تفاعل نووي بالعلاقة

(Kg

) مجموع كتل الأنویة قبل التفاعل : mi . الطاقة المتحررة بالجول : Q
. (Kg) مجموع كتل الأنویة بعد التفاعل : m f

القوى الأربعة في الطبیعة

:
1 – قوة التجاذب المادي : ھي القوة التي تضمن بقاء الكواكب في مداراتھا وتشد الأجسام للأرض .
2 – القوة الكھرومغناطیسیة : ھي القوة التي تشد الإلكترون إلى جوار النواة ، وھي المسؤولة عن الخصائص
الكیمیائیة والفیزیائیة للمادة .
3 – القوة النوویة الشدیدة : ھي القوة التي تمسك مكونات النواة .
4 – القوة النوویة الضعیفة : ھي القوة التي تسبب تفكیك النواة ( الأنویة المشعّة) .

Q = (m

i – m f) c2

1

n

0
1

n

0
1

n

0
1

n

0
1

n

0

اندماج

2
1

H

42

He

3
1

H

1
0

n