الانشطار النووي هو عملية فيزيائية تتضمن انقسام نواة ذرية ثقيلة، مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم، إلى نواتين أخف وزناً، مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. يحدث هذا الانقسام عندما تمتص نواة الذرة جسيمًا نيوترونيًا. هناك نوعان رئيسيان من الانشطار النووي :

1. الانشطار النووي التلقائي (Spontaneous Fission):

*

كيف يحدث:

في هذه الحالة، تنقسم نواة الذرة الثقيلة تلقائياً دون الحاجة إلى امتصاص جسيم خارجي. هذا الحدث نادر نسبيًا بالنسبة لمعظم النظائر، ولكنه يمكن أن يحدث بشكل تلقائي بسبب عدم استقرار النواة. بعض النظائر أكثر عرضة للانشطار التلقائي من غيرها.

*

أمثلة:

بعض نظائر اليورانيوم والبلوتونيوم تخضع للانشطار التلقائي، ولكن بنسب ضئيلة.

2. الانشطار النووي المستحث (Induced Fission):

*

كيف يحدث:

هذا هو النوع الأكثر شيوعًا والأهم من الناحية التطبيقية. فيه، يتم إحداث الانشطار عن طريق قذف نواة الذرة الثقيلة بجسيم نيوتروني حر. عندما يمتص النيوترون من قبل النواة، تصبح النواة غير مستقرة للغاية وتنقسم إلى نواتين أخف وزناً، بالإضافة إلى إطلاق المزيد من النيوترونات الحرة، وأشعة غاما، وحرارة هائلة.

*

الخطوات:

*

الامتصاص:

يمتص النيوترون الحرّ بواسطة نواة اليورانيوم (عادةً U-235) أو البلوتونيوم.
*

التشوه:

يصبح شكل النواة مشوهاً وغير مستقر.
*

الانشطار:

تنقسم النواة إلى نواتين أخف وزناً، تسمى نواتج الانشطار (fission products). هذه النواتج غير مستقرة عادةً، وتخضع للانحلال الإشعاعي.
*

إطلاق النيوترونات:

يتم إطلاق 2-3 نيوترونات حرة في المتوسط مع كل انشطار، وهذا ما يُعرف بالتفاعل المتسلسل.
*

إطلاق الطاقة:

يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة على شكل حرارة وأشعة غاما.

التفاعل المتسلسل:

النيوترونات الحرة المنطلقة من عملية الانشطار يمكن أن تصطدم بنوى أخرى من اليورانيوم أو البلوتونيوم وتسبب المزيد من عمليات الانشطار، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل. هذا التفاعل المتسلسل هو أساس عمل المفاعلات النووية والقنابل النووية. في المفاعلات النووية، يتم التحكم في سرعة التفاعل المتسلسل باستخدام قضبان تحكم لامتصاص بعض النيوترونات ومنع حدوث انفجار.


باختصار، الانشطار النووي هو عملية قوية تطلق طاقة هائلة، والتي تُستغل في توليد الكهرباء في المفاعلات النووية، ولكنها أيضاً تُشكل خطراً كبيراً إذا لم يتم التحكم بها بشكل دقيق، كما هو الحال في الأسلحة النووية.