ناتج الانشطار النووي

خطوات الاستخدام

أدخل ناتج الانشطار الكلي (totalYield): يمثل هذا القيمة الإجمالية لكمية النظائر المنتجة من عملية انشطار معينة، ويُعبر عنه عادة بوحدات مثل المولات أو الجرامات أو كنسبة مئوية من إجمالي الانشطارات. تأكد من استخدام نفس وحدة القياس في جميع المدخلات. هذه القيمة تمثل حصيلة جميع سلاسل الكتلة الناتجة عن الانشطار.

أدخل عدد الكتلة (massChain): وهو عدد الكتلة A للنظير المشع الناتج عن الانشطار والذي تريد حساب ناتج الانشطار الخاص به. يختلف ناتج الانشطار باختلاف عدد الكتلة، حيث توجد قمم عند أعداد كتلة معينة (مثل A=95 و A=140) بسبب طبيعة عملية الانشطار.

احسب الناتج: يستخدم الحاسبة معادلة بسيطة: fissionYield = totalYield * yieldFraction(massChain). حيث yieldFraction هي النسبة المئوية لهذا السلسلة الكتلية من إجمالي الانشطار (تُستخرج من جداول معيارية معروفة مثل تلك الخاصة بـ U-235 أو Pu-239). تقوم الحاسبة بضرب totalYield في هذه النسبة للحصول على ناتج الانشطار المحدد.

الأسئلة الشائعة

ناتج الانشطار النووي هو مقياس لكمية نظير معين يتم إنتاجه عند انشطار نواة ثقيلة مثل اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239. يُعبر عنه عادةً كنسبة مئوية من إجمالي الانشطارات، أو بمقدار العددي (عدد الذرات) لكل انشطار. تتنوع نواتج الانشطار بشكل كبير حسب عدد الكتلة، حيث توجد قمم عند منطقتي A≈95 و A≈140 (فصا الانشطار) ومنطقة دنيا عند A≈117. هذا التوزيع يعتمد على طاقة النيوترون المسبب للانشطار (حراري أو سريع) ونوع النواة الانشطارية. أهمية هذا المفهوم تكمن في عدة مجالات: (1) إدارة الوقود النووي والنفايات: معرفة ناتج الانشطار يسمح بحساب تراكم النظائر المشعة في الوقود المستهلك، مثل Cs-137 و Sr-90 التي تسبب التلوث الإشعاعي طويل الأمد. (2) تصميم المفاعلات: يؤثر ناتج الانشطار على التفاعلية وسمية النيوترونات (عن طريق امتصاص النيوترونات من قبل النواتج). (3) الطب النووي: بعض النظائر مثل I-131 و Tc-99m يتم إنتاجها من الانشطار واستخدامها في التشخيص والعلاج. (4) الأسلحة النووية: تحديد محصول الانشطار يساعد في تحليل نتائج التجارب النووية أو تقدير قوة الانفجار. (5) الفيزياء الأساسية: دراسة توزيع ناتج الانشطار تعطي معلومات عن ديناميكية الانشطار وخصائص النوى.

يتم تحديد ناتج الانشطار لسلسلة كتلية معينة عن طريق القياسات التجريبية أو الحسابات النظرية. تاريخياً، استخدمت قياسات مطيافية الكتلة أو تحليل النشاط الإشعاعي للنظائر بعد تشعيع عينة من المادة الانشطارية في مفاعل. هناك عدة جداول معيارية معروفة: (أ) جداول ENDF (Evaluated Nuclear Data File) التي توفر قيمًا مقبولة دولياً لمختلف النوى والطاقات. (ب) جداول JEFF (Joint Evaluated Fission and Fusion) الأوروبية. (ج) جداول JENDL اليابانية. تحتوي هذه الجداول على قيم ناتج الانشطار لأعداد الكتلة من حوالي 66 إلى 172، وتشمل كل من المحصول المباشر (independent yield) والمحصول التراكمي (cumulative yield) والذي يشمل الناتج من اضمحلال السلائف. في حاسبة ناتج الانشطار هذه، يتم استخدام المحصول التراكمي عادةً لأنه يمثل الكمية النهائية للنظير بعد وصول سلسلة الاضمحلال إلى التوازن. بالنسبة لليورانيوم-235 بالنيوترونات الحرارية، على سبيل المثال، ناتج السيزيوم-137 هو حوالي 6.2%، والسترونتيوم-90 حوالي 5.8%، واليود-131 حوالي 2.9%. تختلف هذه القيم باختلاف طاقة النيوترون ونوع النواة الانشطارية. لذا من المهم التأكد من مصدر البيانات المستخدمة في الحاسبة.

المحصول المباشر هو كمية النظير التي يتم إنتاجها مباشرة من عملية الانشطار نفسها، بينما المحصول التراكمي يشمل بالإضافة إلى ذلك الكمية التي تأتي من اضمحلال السلائف المشعة. معظم نواتج الانشطار غير مستقرة وتضمحل عبر سلاسل اضمحلال قصيرة إلى نظائر أكثر استقرارًا. على سبيل المثال، عند انشطار U-235، قد ينتج أولاً نواة مثل Te-137 (عمر نصف 3.5 ثانية)، ثم تضمحل إلى I-137 (24.5 ثانية)، ثم إلى Xe-137 (3.82 دقيقة)، وأخيراً إلى Cs-137 (30 سنة). المحصول التراكمي لـ Cs-137 يشمل كل الذرات التي تنتج مباشرة بالإضافة إلى الذرات القادمة من اضمحلال Te-137 و I-137 و Xe-137. في تطبيقات النفايات النووية، يهمنا المحصول التراكمي لأنه يحدد الكمية النهائية للنظير المشع طويل العمر بعد فترة زمنية قصيرة من الانشطار. أما المحصول المباشر فيستخدم في دراسات ديناميكية الانشطار وفيزياء النوى. في سياق الحاسبة، نعتمد على المحصول التراكمي للحصول على تقدير واقعي لكمية النظير في الوقود المستهلك.

نعم، تؤثر طاقة النيوترون بشكل كبير على توزيع نواتج الانشطار. بشكل عام، بالنسبة لليورانيوم-235، ينتج الانشطار بالنيوترونات الحرارية (طاقة ~0.025 eV) توزيعًا ثنائي الذروة مع قمم عند A≈95 و A≈140. في المقابل، الانشطار بالنيوترونات السريعة (طاقة >1 MeV) يغير التوزيع: تزداد احتمالية الانشطار المتماثل (إنتاج نواتج متساوية الحجم) مما يرفع المحصول في منطقة A≈117. في مفاعلات الماء الخفيف (LWR)، تكون معظم الانشطارات بسبب النيوترونات الحرارية، لذا يكون توزيع الناتج أسيًا بقمم واضحة. في المفاعلات السريعة (مثل مفاعلات الصوديوم)، تكون النيوترونات سريعة، مما يؤدي إلى زيادة محصول النظائر متوسطة الكتلة مثل Ru-103 و Rh-105. هذا يؤثر على تراكم النفايات وخصائص التفاعلية. على سبيل المثال، في المفاعلات السريعة، يكون ناتج الانشطار للبلوتونيوم-239 مختلفًا أيضًا. لذلك، عند استخدام حاسبة ناتج الانشطار، يجب تحديد طاقة النيوترون ونوع النواة للحصول على نتائج دقيقة. في العديد من التطبيقات العملية، تُستخدم قيم افتراضية للنيوترونات الحرارية لأنها الأكثر شيوعًا.

ناتج الانشطار النووي

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1في مفاعل نووي يعمل باليورانيوم-235، تم إنتاج إجمالي ناتج انشطار قدره 100 مول. ما كمية النظير المشع سيزيوم-137 (عدد الكتلة 137) الناتجة إذا كانت نسبة محصوله الانشطاري 6.2%؟

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة