باريلوف / شاترستوك
لا تزال المفاعلات النووية مثيرة للجدل. أحداث مثل”https://www.slashgear.com/2059358/chernobyl-wild-dog-rapid-evolution-study/” الهدف=”_blank”>كارثة تشيرنوبيل، مع تداعياتها الشديدة التي قد تؤدي إلى ظهور نوع جديد من الكلاب، الاستمرار في إثارة المخاوف المتعلقة بالسلامة. وبصرف النظر عن المخاوف الكبيرة للغاية بشأن النفايات النووية، فإن الكثيرين لا يفهمون العمليات المعقدة التي تحدث في المفاعل المتوسط. على سبيل المثال، حقيقة أنها تُرى أحيانًا وهي تتوهج باللون الأزرق أمر معروف جيدًا، لكن السؤال عن السبب ليس معقدًا كما قد تظن. كما أن الأمر ليس بالضرورة مثيرا للقلق: ذلك التوهج الأزرق هو إشعاع شيرينكوف، أو تأثير شيرينكوف. تم تسميته على اسم بافل شيرينكوف من الاتحاد السوفيتي السابق، الذي فاز بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1958 (مع إيليا فرانك وإيجور تام) لاكتشافه وشرح كيفية حدوث هذا التأثير.
الإجابة، بالنسبة لأولئك منا الذين ليسوا فيزيائيين لامعين حائزين على جائزة نوبل، هي أن التأثير ناتج عن حركة الجسيمات. ال”https://www.youtube.com/watch?v=Z5I8vLZsHvM&t=5s” الهدف=”_blank”> وزارة الطاقة الأمريكية يوضح أن الجسيمات ذات الشحنة الكهربائية، سواء كانت عادةً سالبة الشحنة مثل الإلكترونات أو مشحونة بشكل إيجابي مثل البروتونات، تقطع جزيئات الماء عند مرورها. ويتسبب هذا في تفاعل ينتج عنه فوتونات، أو جزيئات ضوئية، مما يؤدي إلى ما يشير إليه القسم “a visible shockwave of blue or violet light.”
من المؤكد أن الأمر يبدو غريبًا للغاية، ولكن في حد ذاته، لا يوجد أي تهديد منه. إنه مجرد ضوء يتم إنتاجه كمنتج ثانوي للأنشطة في منشأة معينة، مما يخلق تأثيرًا مشابهًا للبرق في حوض السمك بطريقة ما. المقارنة مناسبة تمامًا لأنه غالبًا ما يتم ملاحظة إشعاع شيرينكوف في الماء. وإليك سبب حدوث ذلك، بالإضافة إلى بعض الاستخدامات العلمية لإشعاع شيرينكوف وبعض الأماكن الأخرى التي يمكن العثور عليها.
العلاقة بين هذا التوهج الأزرق والماء
باريلوف / شاترستوك
“https://www.slashgear.com/2088786/how-many-nuclear-power-plants-in-united-states/” الهدف=”_blank”>تفتخر الولايات المتحدة بوجود كمية هائلة من محطات الطاقة النووية، و”https://www.energy.gov/ne/articles/nuclear-101-how-does-nuclear-reactor-work” الهدف=”_blank”> وزارة الطاقة الأمريكية يوضح أن البلاد تستخدم في الغالب المفاعلات النووية التي تعمل بالماء الخفيف. يستخدم هذا النوع المحدد عملية تتطلب الكثير من الماء، حيث يتم وضع قضبان الوقود (أعمدة معدنية من الأنواع التي تحتوي على حاويات موضوعة بعناية من اليورانيوم) للمساعدة في تنظيم درجة حرارتها. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لأن القضبان يمكن أن تبدأ في الذوبان إذا وصلت إلى درجات حرارة قصوى، مما يتسبب في التعرض والمخاطرة بالانهيار. وكان من الممكن أن يحدث مثل هذا الحدث في المفاعل الثاني في محطة فوكوشيما دايتشي اليابانية في عام 2011، عندما تضررت القضبان.
تعتمد عملية الانشطار النووي على الطاقة المنتجة في كل مرة تنقسم فيها الذرات، وتزداد كفاءة هذه العملية عندما يحدث التفاعل المتسلسل بالسرعة المثلى. فالماء الذي تتحرك من خلاله الجزيئات يبقيها بوتيرة أكثر فعالية. والشيء الآخر الذي يفعله الماء فيما يتعلق بإشعاع شيرينكوف هو إبطاء الضوء أثناء تحركه من خلاله. وتكون الجسيمات قادرة على التحرك بشكل أسرع من الضوء في هذه الظروف، وهذا هو ما يحدث التفاعل المذكور أعلاه والذي يسبب التوهج.
إنها ليست مجرد مياه. يفقد الضوء حوالي ثلث سرعته عند مروره عبر الزجاج، على سبيل المثال، مما يعني أنه يمكن رؤية تأثير شيرينكوف في مكان آخر أيضًا. تعمل مصادمات الهادرونات، مثل LHC الشهير في CERN، على تسريع الجسيمات إلى سرعات مذهلة، وبالتالي يمكن أن تنتج التأثير أيضًا. يمكن أن يكون مفيدًا بشكل لا يصدق للعلماء لأن زاوية الضوء وصفاته الأخرى تتأثر بالجزيئات المعينة المتأثرة. ولذلك، فإن دراسة هذا التوهج تخبر الباحثين بالكثير عن الجسيمات والظروف التي أدت إلى إنتاجها.