الثلاثاء، 19 أبريل 2011
المواد المشعة والطاقة النووية
1 ـ مفهوم المادة الإشعاعية النشاط:
 |  تتكون الذرات من نواة تدور حولها الكترونات . تتكون النواة من بروتونات و نوترونات تسمى نويات . |
عندما تكون النواة غير مستقرة تتفتت إلى نواة أكثر استقرارا مع انبعاث دقائق تكون إشعاعات، وتنقسم الإشعاعات إلى 3 أنواع:
ـ الإشعاعات α : و هي نويدات الهيليوم He و يمكن توقيفها بواسطة ورقة عادية.
ـ الإشعاعات β: إما الكترونات أو بوزيترونات و هي أكثر طاقة و تحتاج ورقة من الألومنيوم أو الزجاج لتوقيفها.
ـ الإشعاعات gamma : و هي فوتونات عالية الطاقة لها سرعة الضوء و تتطلب حائطا من الاسمنت أو الرصاص لتوقيفها.
http://lewebpedagogique.com/physique/page/2/
2 ـ خصائص النظائر إشعاعية النشاط:
تتفتت تدريجيا النويدات الإشعاعية النشاط (الأم) لتعطي نويدات جديدة (بنت) و يتناقص عدد النويدات مع مرور الزمن وتستمر عملية التفتت حتى الحصول على نويدة مستقرة وغير مشعة، نسمي مجموع النويدات الناتجة عن النويدة الأصلية فصيلة مشعة. مثال الفصيلة المشعة للأورانيوم . انظر الرابط
يسمى عمر النصف لنويدة مشعة، المدة الزمنية T اللازمة لتفتت نصف نويدات العينة.
(ex. potassium 40: 1300 millions d’années, carbone 14 = 5 730 ans).
من بين 325 نوع من الذرات هناك 274 ذرة مستقرة و 51 ذرة غير مستقرة أي إشعاعية النشاط.
أمثلة :
235U , 14C, 238U, 232Th ، 40K
كل النظائر التي تملك عدد ذري محصور بين 84 و 117 إشعاعية النشاط.
3 ـ خصائص الانشطار النووي:
على مستوى المفاعلات النووية يتم فدف نويدات الأورانيوم بنوترونات حرارية فتنشطر محررة طاقة على شكل حرارة يمكن الاستفادة منها في إنتاج الطاقة الكهربائية.
4 ـ أنواع النشاط الإشعاعي:
ـ النشاط الإشعاعي الطبيعي:
ـ الإشعاع الكوني (9 %)
ـ الإشعاع الأرضي (11 %)
ـ الإشعاع الباطني (10 %)
ـ الرادون (40 %)
ـ النشاط الإشعاعي الاصطناعي:
ـ التطبيقات الطبية ، الصناعة ، البحث العلمي (25 %)
ـ التجارب النووية ، المفاعلات النووية ، القنابل النووية (5 %)
5 ـ وحدات القياس:
| | | مقارنة للتوضيح | |
| Le Becquerel (Bq) | وثيقة1 | عدد التفتتات في الثانية | عدد الضربات التي يتلقاها الملاكم |
| Le Gray (Gy) | كمية الطاقة المستقبلة بالنسبة لوحدة الكتلة المشععة | الطاقة المنتقلة عبر هذه الضربات | |
| Le Sievert (SV) | وثيقة2 | تأثير الإشعاع | تأثير الضربات على الملاكم |
6 ـ مزايا المواد المشعة:
6 ـ 1 ـ إنتاج الطاقة:
تعتمد المحطات النووية على الانشطار النووي انظر الرابط، حيث تنشأ عن هذه العملية تفاعل متسلسل انظر الرابط لا ينتهي إلا بتحويل المادة القابلة للانشطار إلى مواد جديدة وإطلاق كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارية تمكن من توليد بخار انطلاقا من ماء الدارة الثانوية، حيث يمكن البخار من دوران عنفة منوب لتوليد الطاقة الكهربائية.
http://perso.id-net.fr/~brolis/softs/domodidac/pwr.html
6 ـ 2 ـ التأريخ المطلق:
بالاعتماد على مفهوم عمر النصف و الذي يشير إلى المدة الزمنية اللازمة لتفتت نصف العينة الإشعاعية، يمكن تأريخ الحفريات و المستحاثات و البنيات الجيولوجية...
مثال التأريخ بواسطة الكربون 14
http://pagesperso-orange.fr/astroclub.toussaint/meteorites/meteorites3.htm
يتم التأريخ أيضا بواسطة عناصر أخري مثل:
40K/40Ar و Rb/Sr و U/Pb
6 ـ 3 ـ معالجة الأغذية:
معالجة الأغذية بواسطة الإشعاع gamma أو أشعة X مع احترام الشروط التي تجعل الأغذية غير سامة بالنسبة للمستهلك، و تمكن هذه التقنية من القضاء على الجراثيم و منع تكاثر الحشرات و قتلها و منع إنبات البذور.
لكن هناك دراسة علمية أجريت من طرف علماء ألمان وفرنسيون
(Delincée, H. and Pool-Zobel, B. « Genotoxic properties of 2-dodecyclobutanone, a compound formed on irradiation of food containing fat » Radiation Physics and Chemistry, 52:39-42, 1998)
بينت أن تشعيع الأغذية ينتج مادة مسرطنة تسمى alkylcyclobutanone .
6 ـ 4 ـ الاستعمال الطبي:
أ ـ الفحص الطبي:
ـ الفحص بأشعة X .
ـ حقن مريض بكميات ضئيلة من مادة إشعاعية النشاط لتثبت على العضو المستهدف و بواسطة كاميرا خاصة يمكن استقبال الإشعاعات التي يرسلها العضو بشدة تختلف حسب شدة التثبيت التي تتغير حسب طبيعة و وظيفة الخلايا.
مثال: يستعمل اليود 131 المشع لفحص الغدة الدرقية.
ب ـ العلاج بالأشعة:
تستعمل إشعاعات مؤبنة عالية الطاقة لتدمير الخلايا السرطانية.
6 ـ 5 ـ البحث العلمي:
يستعمل الايسام بواسطة مواد إشعاعية النشاط لتتبع بعض الجزيئات داخل الخلايا أو الكائن الحي.
7 ـ أخطار التلوث النووي:
7 ـ 1 ـ على الصحة:
ـ يؤثر الإشعاع على الأنسجة الحية بشكل كبير خصوصا على جزيئة ADN التي تتلف نتيجة تعرضها لكمية كبيرة من الإشعاع حيث يصعب على الخلية إصلاحها ، وقد تحدث طفرات.
ـ التأثير على الجنين عند تعرض المرأة الحامل للإشعاع تنتج عنه تشوهات خلقية.
ـ التأثير على الخلايا الجنسية ينتج عنه العقم.
ـ ارتفاع نسبة الإصابة بالسرطان كما حدث يعد حادثة مفاعل تشرنوبيل سنة 1986 حيث ارتفعت نسبة سرطان الغدة الدرقية نتيجة احتواء العناصر الإشعاعية المتسربة على اليود المشع والذي يتراكم بالغدة الدرقية.
7 ـ 2 ـ على البيئة:
تلوث المواد المشعة جميع الأوساط البيئية من تربة و ماء ،فتنتقل إلى الكائنات الحية وتتراكم عبر حلقات السلاسل الغذائية.
ـ الابتعاد عن مصادر الإشعاع.
ـ البقاء اقل وقت ممكن قرب مصادر الإشعاع.
ـ عدم إجراء أكثر من 5 فحوصات بالأشعة في السنة
9 ـ إشكالية النفايات النووية:
9 ـ 1 ـ تصنيف النفايات النووية:
تشكل النفايات النووية كل مادة إشعاعية النشاط أصبحت غير قابلة لإعادة الاستعمال ويجب التخلص منها، تصنف حسب مدة ومستوى نشاطها الإشعاعي إلى :
ـ الصنف ( TFA(Tres Faiblement Actif : نفايات ذات نشاط ضعيف جدا ناتجة عن تفكيك المفاعلات النووية.
ـ الصنف A : نفايات ذات نشاط ضعيف الى متوسط وعمر قصير مصدرها معدات المختبرات، المستشفيات و الصناعات.
ـ الصنف B : نفايات ذات نشاط ضعيف وعمر طويل مصدرها معدات معالجة الأورانيوم في المحطات النووية.
ـ الصنف C : نفايات ذات نشاط مرتفع وعمر طويل يدوم آلاف أو ملايين السنين مصدرها قلب المفاعل النووي.
9 ـ 2 ـ التخلص من النفايات النووية:
تكمن خطورة النفايات النووية في استمرار نشاطها الإشعاعي لمدة طويلة وعدم ضمان مقاومة أماكن التخزين طيلة هذه المدة.
توضع النفايات في حاويات غير قابلة للتأكسد مثل الاسمنت أو الصلب وتخزن تحت الأرض في مواقع مستقرة جيولوجيا وهيدرولوجيا بمواصفات تحد من تسرب الإشعاعات.
التلوثات الناتجة عن استعمال المواد الطاقية واستعمال المواد العضوية في الصناعات الكيماوية والغذائية والمعدنية
أدى ارتفاع أنشطة الإنسان الصناعية والفلاحية إلى حدوث تلوثات همت كل الأوساط البيئية ،فما هي أنواع التلوثات؟ وما هي تأثيراتها على البيئة والصحة والاقتصاد؟
1 ـ تلوث الهواء:
1 ـ 1 ـ الاحتباس الحراري:
هي ظاهرة طبيعية تتجلى في احتباس كمية من الحرارة في الغلاف الجوي (مما يعطي للكرة الأرضية حرارتها المميزة وفي غياب هذه الظاهرة تقارب درجة الحرارة 18C- ) نتيجة قدرة مجموعة من الغازات على الاحتفاظ بالإشعاعات تحت الحمراء نذكر منها بخار الماء،ثنائي أكسيد الكربون...
www.ac-nancy-metz.fr
من بين أهم الغازات التي تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري ،ارتفاع طرح غاز CO2 الناتج عن استعمال المحروقات كالبترول والفحم أو الحرائق...
يتبين من خلال الوثيقة التالية أن ارتفاع نسبة CO2 في الهواء مع مرور السنين أدى إلى ارتفاع معدلات درجة حرارة الكرة الأرضية.
www.x-environnement.org
هناك غازات أخرى ناتجة عن أنشطة فلاحية وصناعية تفاقم أيضا من هذه الظاهرة منها: أكسيد الازوت، CFC ، الميثان، أكسيد الكبريت ...
1 ـ 2 ـ انخفاض سمك طبقة الأوزون:
الأوزون O3 هو طبقة غازية تحجز كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية الخطيرة على الكائنات الحية ، و لها دور أيضا في الحفاظ على درجة حرارة الأرض.
http://artic.ac-besancon.fr
أدى قياس كمية الأوزون الإجمالي(معدل شهر أكتوبر) على مستوى محطة Halley Bay بالقطب الجنوبي إلى النتائج التالية:
http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/tour_fr/tour_images/total_ozone.gif
نلاحظ أن هذه الكمية انخفضت بشكل ملحوظ من سنة 1956 إلى سنة 1994. هذا الانخفاض راجع إلى التدمير المتزايد لطبقة الأوزون، ويعتبر الكلور من بين أهم المواد القادرة على تدمير الأوزون حسب التفاعل التالي:
CL + O3 -----------> CLO + O2
يعتبر مركب C.F.C المصدر الصناعي الرئيسي للكلور ، ويصدر عن صناعات التبريد، التكييف، المبيدات الحشرية ...
انظر الرابط
تبرز الوثيقة التالية صور تركيبية لقياسات سمك طبقة الأوزون بالأقمار الاصطناعية (شهر أكتوبر من 1980 إلى 1991) على مستوى القطب الجنوبي.ويلاحظ جليا انخفاض سمك هذه الطبقة على مستوى القطب الجنوبي.
http://www.atm.ch.cam.ac.uk/cgi-bin/imagemap/toms_data
1 ـ 3 ـالأمطار الحمضية:
تبين الصورة التالية مظهر غابة تعرضت لأمطار حمضية في دولة التشيك.
www.futura-sciences.com
يعتبر حمض النيتريك HNO3 وحمض الكبريتيك H2SO4 المسببان الرئيسيان للأمطار الحمضية :
ـ ينتج حمض النيتريك عن تحول أكسيدات الازوت المطروحة من طرف محركات العربات وبعض المحركات الصناعية.
ـ ينتج حمض الكبريتيك عن تحول ثنائي أكسيد الكبريت الناتج عن استعمال محروقات صناعية تحتوي على الكبريت.
تتسبب الأمطار الحمضية في عدة مشاكل بيئية:
ـ توقيف ظاهرة التركيب الضوئي وامتصاص بعض الأملاح المعدنية الضرورية للنباتات.
ـ موت الأشجار والنباتات الأخرى.
ـ ارتفاع حمضية التربة وموت متعضياتها المجهرية.
ـ ارتفاع حمضية المجاري المائية.
2 ـ تلوث الماء:
2 ـ 1 ـ تلوث المياه العذبة:
من أكثر المصادر التي تتسبب في تلويث الموارد المائية العذبة السطحية والجوفية نجد:
ـ المياه العادمة المنزلية: تحتوي على مواد عضوية، معدنية، مواد منظفة ومتعضيات مجهرية.
www.futura-sciences.com
ـ المياه الصناعية المستعملة: تصنف محتوياتها إلى مواد عضوية ومعدنية(بوتاس،فوسفاط...) ومعادن ثقيلة سامة(الرصاص، الزئبق...) ومياه ساخنة(نتيجة تبريد المحركات الصناعية)
ـ الأنشطة الفلاحية: استعمال المبيدات الكيماوية والأسمدة(النترات والفوسفاط) التي قد تصل إلى المياه الجوفية عن طريق الترشيح أو المياه السطحية عن طريق السيلان.
ـ النفايات الصلبة التي تلوث المياه السطحية مباشرة أو المياه الجوفية عن ترشيح الليكسيفيا.
2 ـ 2 ـ تلوث المياه المالحة:
تتلوث البحار والمحيطات أساسا عن طريق:
ـ النفط ومشتقاته: يرتبط هذا النوع من التلوث بنشاط النقل البحري سواء من خلال حوادث ناقلات البترول وتحطمها أو من خلال محاولات التنقيب والكشف عن البترول، أو لإلقاء بعض الناقلات المارة لبعض المخلفات والنفايات البترولية.
يتميز بالانتشار السريع الذي يصل لمسافة تبعد 700km عن منطقة تسربه.
 tpepollutions.googlepages.com |  http://www.greenline.com.kw |
لا تتلوث مياه البحار والمحيطات من قبل ناقلات البترول فقط وإنما هناك مصادر أخرى لهذا التلوث:
ـ المياه العادمة المنزلية والصناعية:التي تصب مباشرة على الشواطئ أو تصل عبر الأنهار.
ـ استعمال المبيدات الكيماوية والأسمدة التي تصبها الأنهار في البحار والمحيطات.
3 ـ تلوث التربة:
من أهم مصادر تلوث التربة نـذكـر :
- استخدام مفرط للمبيدات والأسمدة الكيماوية في الميدان الفلاحي.
- التلوث بواسطة النفايات الصلبة المنزلية والصناعية.
- التلوث بواسطة المياه العادمة.
- التلوث بواسطة المواد المترسبة من الهواء في المناطق الصناعية.
- التلوث بالمعادن الثقيلة.
ـ التلوث بواسطة الأمطار الحمضية.
- التلوث بواسطة المواد المشعة.
- التلوث بواسطة المتعضيات المجهرية.
- التلوث بواسطة الري بمياه رديئة.
4 ـ تأثيرات التلوث:
| تأثيره على الاقتصاد | تأثيره على البيئة | تأثيره على الصحة | | نوع التلوث |
| ارتفاع تكاليف علاج الأمراض، ضياع أيام العمل... | ـ انحباس حراري: ارتفاع درجة حرارة الأرض مما يؤدي إلى ذوبان الجليد و ارتفاع مستوى البحار والمحيطات،وأيضا اختلالات مناخية مهمة من أعاصير وفيضانات وجفاف، اضطراب التيارات البحرية. ـ أمطار حمضية: ـ توقيف ظاهرة التركيب الضوئي وامتصاص بعض الأملاح المعدنية الضرورية للنباتات. ـ موت الأشجار والنباتات الأخرى ـ ارتفاع حمضية التربة وموت متعضياتها المجهرية. ـ ارتفاع حمضية المجاري المائية ـ ثقب الأوزون:ارتفاع نسبة الأشعة فوق البنفسجية القاتلة للكائنات الحية. | تؤثر الغازات اوكسيدات الكبريت اوكسيدات الازوت أحادي أكسيد الكربون الأوزون المنخفض بشكل أساسي على الجهاز التنفسي والقلبي. الديوكسين تؤثر على الجهاز المناعي، العصبي والهرموني، تسبب السرطان انخفاض سمك طبقة الأوزون بنسبة 1% يؤدي إلى ظهور 7000 سرطان جلدي سنويا في العالم. | | تلوث الهواء |
| ارتفاع تكاليف معالجة المياه فقدان الثروة الحيوانية المائية ارتفاع تكاليف علاج الأمراض، ضياع أيام العملـ ، التأثير على النشاط السياحي الشاطئي... | ـ تدهور الحميلات البيئية المائية وموت الكائنات الحية المائية. ـ التخاصب الذي يؤدي إلى موت الأوساط المائية | تسممات غذائية و أوبئة عند استهلاك مياه شرب ملوثة بواسطة الجراثيم الممرضة والمعادن الثقيلة والمواد الكيميائية. أمراض جلدية نتيجة الاستحمام في مياه ملوثة. | | تلوث الماء |
| فقدان القيمة الإنتاجية للأراضي الزراعية ارتفاع تكاليف علاج الأمراض، ضياع أيام العمل... | تسمم النباتات والحيوانات والحميلة البيئية ككل. | ظهور أمراض نتيجة ملامسة التربة الملوثة للجـلد أو ابتلاع الـتربة الملوثـة أو شرب المياه التي قد يكون تسربت إليها الملوثات من التربة أو استنشاق الغازات السامة والغبار الذي يحتوي على مواد ضارة أو تناول المنتجات الزراعية من المناطق الملوثة | | تلوث التربة |
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)