19.9
התמרה גרעינית היא ההמרה של יסוד אחד לאחר, המתאפשרת באמצעות פירוק רדיואקטיבי, היתוך גרעיני וביקוע גרעיני. בנוסף לכך, ארנסט רתרפורד הראה שכשחנקן-14 התנגש בחלקיק אלפא הנע במהירות, הוא ייצר פרוטון יחד עם נוקליד אחר, שזוהה כמה שנים לאחר מכן כחמצן-17 על ידי פטריק בלקט. הסימון הדחוס של התהליך מתעד, לפי הסדר, את גרעין היעד, את ההפצצות ואת פליטות החלקיקים, וכן את גרעין התוצר.
ניטרונים וחלקיקי אלפא הם חלקיקים מפציצים נפוצים בתהליכי התמרה. היסודות עם מספרי האטום הגדולים מ-92 נקראים יסודות טרנס-אורניום. היסודות הללו הם יעדים נפוצים של ניסויי התמרה מפני שהם סינתטיים לחלוטין, למעט נפטוניום ופלוטוניום, שמיוצרים גם באופן טבעי בשרשראות פירוק של אורניום.
לדוגמה, נפטוניום-239 נוצר בכורים גרעיניים מתמחים על ידי הפצצת אורניום-238 בניוטרונים מבקעים. כיוון שניוטרונים הם ניטרליים מבחינה חשמלית, הם אינם חווים כל דחייה אלקטרוסטטית מהגרעינים, לכן מהירויות הביקוע מספיקות להתמרה זו. נפטוניום-239 הרדיואקטיבי לאחר מכן מתפרק והופך לפלוטוניום-239.
בניסויים נוספים, פלוטוניום-239 מתנגש במהירות גבוהה עם חלקיקי אלפא, מה שיוצר קוריום, בעל מספר אטומי של 96. בניגוד לניטרונים, חלקיקי אלפא חייבים להתגבר על דחייה אלקטרוסטטית שמופעלת על ידי גרעינים בעלי מטען חיובי ולכן דורשים אנרגיה קינטית גדולה יותר. יש לציין כי הדחייה האלקטרוסטטית רבה יותר במקרה של גרעינים גדולים יותר כמו פלוטוניום-239 מאשר במקרה של גרעינים קטנים יותר כמו חנקן-14, המשמשים בניסויי רותרפורד ובלקט.
מאיצי חלקיקים, הכוללים מאיצים לינאריים וציקלוטרונים, מקנים את המהירויות הגבוהות הרצויות לחלקיקים גרעיניים טעונים. מאיץ רב-שלבי לינארי מכיל סדרת צינורות ההולכים ומתארכים, בעלי קוטביות משתנה. זרם חשמלי משתנה מחליף במהירות את הקוטביות, כך שהחלקיקים הטעונים נמשכים ונדחים לסירוגין על ידי כל צינור.
החלקיק מואץ ככל שהצינורות מתארכים, ובסופו של דבר מגיע למהירויות שיכולות לעלות על 90 אחוז ממהירות האור. בציקלוטרון, מתח מתחלף מאיץ את החלקיק במסלול ספירלי. מאיצי חלקיקים יכולים להפציץ גרעינים אפילו בגרעינים אחרים, גרעינים גדולים יחסית, כמו הפצצה של עופרת-208 בקרן אבץ-70.
התוצר קופרניום-277, יסוד טרנסאורניום, מייצר 13 יסודות טרנסאורניום באמצעות שרשרת הפירוק הגדולה שלו, שבסופו של דבר מובילה לביסמוט-209.
טרנסמוטציה גרעינית היא המרה של גרעין אחד לאחר. זה יכול להתרחש על ידי דעיכה רדיואקטיבית של גרעין, או תגובה של גרעין עם חלקיק אחר. הגרעין הראשון מעשה יד…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.