الإندماج النووي

علمت أن بعض الأنوية الثقيلة مثل تنشطر إلى نواتين متوسطتين إذا قذفت بنيوترون بطيء , وعلمت أن مثل هذا التفاعل يسمى " الإنشطار النووي " وعكس هذا التفاعل أي " دمج نواتين خفيفتين معاً لتكوين نواة أثقل يسمى الإندماج النووي " وتنطلق طاقة هائلة مصدرها نقص كتلة النواة الناتجة عن مجموع كتلتي النواتين المندمجتين معاً .

ومن الأمثلة على الإندماج النووي إندماج نواتي الديتريوم ( هيدروجين ـ 2) لتكوين الهيليوم كما في المعادلة التالية :

ولحساب الطاقة الناتجة عن هذا التفاعل :

مجموع كتل الأنوية الداخلة في التفاعل = 2 ك ديتريوم

= 2 × 2.013 = 4.026 و.ك.ذ

مجموع كتلة الأنوية الخارجة عن التفاعل = ك _هيليوم + ك _{النيوترون}

= 3.015 + 1.009 = 4.024 و.ك.ذ

النقص في الكتلة = D ك = 4.026 ـ 4.024 = 0.002 و.ك.ذ

الطاقة الناتجة عن التفاعل = 0.002 × 931 = 1.862 مليون الكترون فولت

وبالرغم من أن الطاقة الناتجة ( 1.862 مليون الكترون فولت ) لا تساوي أكثر من 10% من الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي (200 مليون الكترون فولت ) إلا أننا يجب أن نتذكر هنا أن كتلة نواة اليورانيوم تساوي تقريباً 235 و.ك .ذ في حين أن كتلة نواة الديتريوم = 2 و.ك.ذ ولذلك فإن الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإندماجي أكبر كثيراً من الطاقة الناتجة لكل كيلوغرام من الوقود النووي الإنشطاري , كما أن الإندماج النووي لا يتطلب وجود الكتلة الحرجة اللازمة للإنشطار النووي .

وقد يبدو للوهلة الأولى أن الإندماج النووي أسهل كثيراً من الإنشطار النووي , لأن الديتريوم موجود في الطبيعة ويمكن الحصول عليه بكميات وافرة بثمن رخيص , إلا أن الحال ليس كذلك بسبب زيادة قوة التنافر الكهربائية عند اقتراب النواتين من بعضهما البعض ولهذا السبب فإنه من أجل إحداث اندماج نووي لا بد من توفير الظروف التالية :

1. حصر الأنوية الخفيفة في حيز صغير جداً لزيادة إمكان تصادمهما والتحامهما معاً .

2. زيادة الضغط الواقع على الأنوية الخفيفة زيادة كبيرة .

3. رفع درجة حرارة الأنوية الخفيفة إلى رتبة (⁷10) درجة سيلسيوس , وذلك لاكسابها طاقة حركية عالية .

وبسبب صعوبة توفير كل هذه الظروف , ولأنه لا يوجد إناء يمكن أن يحوي مادة درجة حراراتها عالية ومضغوطة بهذا الشكل , لذلك كان من الصعب تحقيق الإندماجات النووية في المختبرات العلمية .