التحولات النووية هي تلك التي تحدث داخل النواة غير المستقرة متحولة بذلك إلى نواة أخرى أكثر استقراراً،
كما يرافقها انطلاق جسيمات خارج النّواة، وانطلاق طاقة على شكل أمواج كهرطيسية.
يتحقق دوماً في أثناء التحوّلات النووية مصونية العدد الذري والعدد الكتلي.
التحولات النووية من النوع بيتا
يحدث في النّوى التي تقع فوق حزام الاستقرار لكن نتيجة تحوّل نيوترون إلى بروتون وفق المعادلة الآتية:
on H+e
يُعبَّر عن هذا النوع من التحوّل بالمعادلة النووية العامة الآتية:
AX – AY + le + Energy
مثال: تتحوّل نواة الكربون C إلى نواة النتروجين ” تلقائياً، والمعادلة النووية المعبرة عن هذا التحوّل الذي هو من نوع بيتا:
14N + le + Energy
التحولات النووية من النوع بوزيترون
يحدث في النوى التي تقع تحت حزام الاستقرار لكن نتيجة تحوّل بروتون إلى نيوترون وفق المعادلة الآتية:
H – on + de
يعبر عن هذا النوع من التحوّل بالمعادلة النووية العامة الآتية:
AX – Y + + + Energy
مثال: تتحول نواة الكربون المشع إلى نواة البور المستقر بإطلاقها بوزيترون،
والمعادلة النووية المعبرة عن هذا التحوّل هي:
C-B+e+ Energy
الأسر الإلكتروني
يحدث في النوى التي تقع تحت حزام الاستقرار،
لكن لا تملك طاقة كافية لإطلاق بوزيترون،
حيث تلتقط النواة إلكتروناً من السحابة الإلكترونية المحيطة بها ليرتبط ببروتون فيشكل نيوترون وفق المعادلة الآتية:
H + le – on
يعبر عن هذا النوع من التحوّل بالمعادلة النووية العامة الآتية:
AX + le – 2 Y + Energy
مثال: تتحول نواة الروبيديوم R إلى نواة الكرتون عندما تأسر أحد إلكترونات السحابة الإلكترونية المحيطة بها
التحولات النووية من النوع ألفا
Rb + le – Kr + Energy
يمكن أن يحدث في النوى التي يزيد عددها الذرّيّ عن 83،
حيث تُطلق النواة جسيم ألفا He، ويُعبر عن هذا النوع من التحوّل بالمعادلة النووية العامة الآتية:
2XY+He + Energy
تفاعلات الالتقاط
تحدث عندما تلتقط النّواة القذيفة التي قذفت بها لكن دون أن تنقسم.
مثال: عند قذف نواة الذهب النظير غير المشع Au بنيوترون تتحول إلى نواة الذهب النظير المشع.
تفاعلات التطافر
on+197 Au→ 19 Au + Energy
تحدث عندما تتحوّل النواة المقذوفة بجُسيم إلى عنصر جديد مطلقة جسيم آخر.
مثال: عند قذف نواة النتروجين N بجسيم ألفا تتحوّل إلى نواة الأكسجين مطلقة بروتون.
تفاعلات الانشطار النووي
عند قذف نواة اليورانيوم النظير بنيوترون بطيء تلتقط النواة النيوترون وفق المعادلة:
on +235U330U+ Energy
تنشطر نواة اليورانيوم إلى نواتين متوسطتي الكتلة، U إلى نواتين متوسطتي الكتلة،
كما ينطلق نيوترونات سريعة وفق المعادلة النووية.
236 U14 Ba +38Kr+ 3n+ Energy
هذا ويرافق تفاعل الانشطار انطلاق نيوترونات سريعة،
لكن إذا أمكن إبطاؤها يمكن لكل نيوترون أن يشطر نواة جديدة من بعد التقاطه ممّا يؤدّي إلى حدوث تفاعل متسلسل.
كما يستفاد من المفاعل النووي في الحصول على الطاقة النووية التي تستثمر في مجالات مختلفة.
تفاعلات الاندماج النووية
تندمج نواتان خفيفتان أو أكثر لتتشكل نواة أثقل.
مثال: تندمج نواتا نظيري الهدروجين الذتيريوم والتريتيوم لينتج نواة الهليوم ونيوترون، والمعادلة النووية المعبّرة عن هذا التفاعل هي:
H+H-He+on+ Energy
هذا وتعتمد هذه التفاعلات على اندماج النوى الخفيفة لتكوين نواة أثقل،
كما تكون كتلتها أصغر من مجموع كتل النوى المندمجة، وهذا النقص في الكتلة يتحوّل إلى طاقة.
وعادة ما تحدث تفاعلات اندماج نووي في النجوم،
كذلك تُنتج مقداراً هائلاً من ضوءها إلى مليارات الكيلومترات.
ملخص التحولات النووية
أنواع التحولات النووية (النشاط الإشعاعي الطبيعي):
1. تحوّل من النوع بيتا.
2. تحوّل من النوع بوزيترون.
3. الأسر الإلكتروني.
4. التحوّل من النوع ألفا.
كما تتحوّل نصف عدد نوى النظير المشع وفق نشاط إشعاعي محدّد إلى نوى عنصر لكن خلال أزمنة متساوية وتُدعى عمر النصف للمادة المشعة.
كما أن التفاعلات النووية هي:
1. تفاعلات الالتقاط
2. تفاعلات التطافر
3. تفاعلات الانشطار النووي.
4. تفاعلات الاندماج النووية.
