Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

ฟิสิกส์นิวเคลียร์และ กัมมันตภาพรังสี

No description
by

Patchanon Warin

on 27 September 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of ฟิสิกส์นิวเคลียร์และ กัมมันตภาพรังสี

การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Elements) หมายถึงนิวไคลด์หรือธาตุ ที่มีสภาพไม่เสถียร ซึ่งจะมีการสลายตัวของนิวเคลียสอยู่ตลอดเวลา ทำให้กลายเป็น นิวไคลด์ ใหม่หรือธาตุ ในขณะเดียวกันก็สามารถปลด ปล่อยรังสีได้
แรงนิวเคลียร์ มวลพร่องและพลังงานยึดเหนี่ยว
แรงนิวเคลียร์ (Nuclear Force) หมายถึงแรงดูดที่มีค่ามากซึ่งทำให้ นิวคลีออนมารวมกันอยู่ในนิวเคลียส โดยถ้าต้องการให้นิวคลีออนแยก ออกจากกันได้ จะต้องให้พลังงานแก่นิวเคลียสซึ่งมีค่ามากพอดีกับ พลังงานยึดเหนี่ยวระหว่างนิวคลีออนนั้น
รัศมีของนิวเคลียส
โครงสร้างของนิวเคลียส
โปรตอน มีประจุบวก โดยขนาดของประจุเท่ากับ 1.6x10-19 C และโดยมีมวลนิ่ง 1.67252 x 10-27 kg หรือมีค่าเท่ากับ 1.007277 u
มวลอะตอมและพลังงาน
เนื่องจากอะตอมมีขนาดเล็กมาก ในการวัดมวลใน 1 หน่วยอะตอม (atomic mass unit) แทนด้วย u โดยใช้มวลของคาร์บอน-12 เป็นค่ามาตรฐานในการเปรียบเทียบ หาค่ามวลอะตอมอื่น ๆ โดยที่ มวล 1 u มีค่าเท่ากับ 1/12 ของมวลคาร์บอน-12 1 อะตอม
คำจำกัดความต่างๆ ที่ควรรู้
นิวคลีออน (Nucleon) หมายถึง อนุภาคที่รวมกันกันเป็นนิวเคลียส เพราะ ว่าในนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ดังนั้นอนุภาคทั้งสองต่าง ก็เป็นนิวคลีออน
ฟิสิกส์นิวเคลียร์และ กัมมันตภาพรังสี
นิวตรอน มีอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ไม่มีประจุ และโดยมีมวลนิ่ง 1.67482 x 10-27 kg หรือมีค่าเท่ากับ 1.008665 u
อิเล็กตรอน มีประจุลบ โดยขนาดของประจุเท่ากับ 1.6x10--1919 C และโดยมีมวลนิ่ง 9.1x10-31 kg หรือมีค่าเท่ากับ 0.000548 u
เลขมวล (Atom mass number) หมายถึงจำนวนนิวคลีออนทั้งหมดที่อยู่ใน นิวเคลียส สัญลักษณ์ของเลขมวลแทนด้วย A
เลขอะตอม (Atomic number) หมายถึงจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส
นิวไคลด์ (Nuclide) หรือธาตุ หมายถึงนิวเคลียสที่มีสมบัติบางอย่างเหมือนกัน
ไอโซโทป (Isotope) หมายถึงนิวไคลด์หรือธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีเลขมวลต่างกัน
จากข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์พบว่า นิวเคลียสมีลักษณะเป็น ทรงกลมและขนาดของนิวเคลียสขึ้นอยู่กับจำนวน นิวคลีออน ที่รวมกันอยู่ในนิวเคลียสนั้น
ถ้าให้ r แทนรัศมีของนิวเคลียสที่มีเลขมวลเป็น A พบว่า
เมื่อ r0 มีค่าอยู่ระหว่าง 1.2x10^-15 ถึง 1.5 x10^-15 เมตร
มวลพร่อง (mass defect) หมายถึงมวลส่วนหนึ่งที่หายไป โดยเมื่อ นิวคลีออนอิสระมารวมกันเป็นนิวเคลียส มวลของนิวเคลียสที่เกิด ขึ้นใหม่จะมีมวลน้อยกว่า ผลรวมของมวลนิวคลีออนอิสระก่อนรวม
พลังงานยึดเหนี่ยว (Binding Energy) หมายถึงพลังงานที่ใช้ใน การยึดนิวคลีออนให้มารวมกันเป็นนิวเคลียสได้ โดยพลังงานยึด เหนี่ยวนี้เปลี่ยนรูปมาจากมวลพร่อง หาได้จาก
กัมมัตภาพรังสี (Radioactivity) เป็นปรากฎการณ์อย่างหนึ่งของสาร ที่มีสมบัติในการแผ่รังสีออกมาได้เอง กัมมันตภาพรังสี ที่แผ่ออกมา มีอยู่ 3 ชนิดด้วยกัน คือ รังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา
รังสีแอลฟา (Alpha Ray)
เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่และมีมวลมากเพื่อ เปลี่ยนแปลงให้เป็นนิวเคลียสที่มีเสถียรภาพสูงขึ้น ซึ่งรังสีนี้ถูกปล่อย ออกมาจากนิวเคลียสด้วยพลังงานต่าง ๆ กัน รังสีแอลฟาก็คือนิวเคลียส ของฮีเลียม แทนด้วย
รังสีเบตา (Beta Ray)
เบตาลบหรือหรืออิเล็กตรอน ใช้สัญลักษณ์ หรือ เกิดจากการสลายตัว ของนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากกว่าโปรตอน ดังนั้นจึงต้องลดจำนวน นิวตรอน ลงเพื่อให้นิวเคลียสเสถียรภาพ
รังสีแกมมา(Gamma Ray)
ใช้สัญลักษณ์ เกิดจากการที่นิวเคลียสที่อยู่ในสถานะกระตุ้นกลับสู่ สถานะ พื้นฐานโดยการปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมา รังสีแกมมา ก็คือโฟตอนของการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับรังสีเอ็กซ์ แต่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูงมากกว่า รังสีเอ็กซ์ ไม่มีประจุไฟฟ้าและมวล ไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าและ
สนามแม่เหล็กและ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าแสง
การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี
การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ชนิดหนึ่ง ๆ จะแสดงลักษณะที่ แตกต่างกัน ด้วยเวลาของการสลาย ตัวที่เรียกว่า ครึ่งชีวิต (Half – Life) ซึ่งหมายถึง
ช่วงเวลาที่ธาตุมันตรังสีหนึ่งจะสลายไปเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณที่มี อยู่เดิม
ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีบางธาตุและชนิดของการสลายตัว
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ กระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบซึ่งเกิดจากการยิงด้วยนิวคลีออน หรือกลุ่มนิวคลีออน หรือรังสีแกมมา แล้วทำให้มีนิวคลีออนเพิ่มเข้าไปในนิวเคลียส หรือออกไปจากนิวเคลียสหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงจัดตัวใหม่ภาย
ในนิวเคลียส สามารถเขียนสมการของปฏิกิริยาได้ดังนี้
ข้อควรจำ ปฏิกิริยานิวเคลียร์
1. ในสมการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ทั้งหลายที่เกิดขึ้น ผลรวมของเลข อะตอมก่อนเกิดปฏิกิริยาและภายหลังปฏิกิริยาย่อมเท่ากัน และผลรวม ของมวลอะตอมก่อนเกิดปฏิกิริยาและภายหลังปฏิกิริยาย่อมเท่ากัน
ปฏิกิริยาฟิชชันและฟิวชัน
ปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear Fission) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เป็นผลจาก การแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุหนัก โดยกระบวนการที่เกิดขึ้นจากการยิง นิวตรอนไปยังนิวเคลียสของอะตอมหนัก แล้วทำให้นิวเคลียสแตกออกเป็น 2 ส่วนเกือบเท่ากัน ในปฏิกิริยานี้มวลของนิวเคลียสบางส่วนจะหายไป กลาย เป็นพลังงานออกมา และเกิดนิวตรอนใหม่อีก 2 หรือ 3 ตัว ซึ่งวิ่งเร็วมากพอ ที่จะไปยิงนิวเคลียสของอะตอมอื่นต่อไปทำให้เกิดปฏิริยาต่อเนื่องเรื่อยไป เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction)
ผลของรังสีต่อสิ่งมีชีวิต
ผลของรังสีที่มีต่อร่างกาย คือ เกิดเป็นผื่นแดงขึ้นตามผิวหนัง ผมร่วง เซลล์ตาย เป็นแผลเปื่อย เกิดเนื้อเส้นใยจำนวนมากที่ปอด (fibrosis of the lung) เกิดโรคเม็ดโลหิตขาวมาก (leukemia) เกิดต้อกระจก (cataracts) ขึ้นในนัยน์ตา เป็นต้น ซึ่งร่างกายจะเป็นมากหรือน้อยขึ้นอยู่ กับปริมาณของรังสีที่ได้รับส่วนของร่างกายที่ได้ และอายุของผู้ได้รับรังสี ดังนั้นผู้ได้รับรังสีมีอายุน้อยแล้วอันตรายเนื่องจากรังสีจะมีมากกว่าผู้ที่มี อายุมาก ในทารกแรกเกิดแล้วอาจได้รับอันตรายถึงพิการหรือเสียชีวิตได้
การป้องกันรังสี
เวลาของการเผย (time of exposure) โดยใช้เวลาในการทำงาน ในบริเวณที่มีรังสีให้สั้นที่สุด
เนื่องจากมีมวลมากจึงไม่ค่อยเกิดการเบี่ยงเบนง่ายนัก เมื่อวิ่งไปชนสิ่ง กีดขวางต่าง ๆ เช่น ผิวหนัง แผ่นกระดาษจะไม่สามารถผ่านทะลุไปได้ แต่จะถูกดูดซึมได้อย่างรวดเร็วแล้วจะถ่ายทอดพลังงานเกือบทั้งหมด ออกไป ทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกรังสีแอลฟาชนหลุดออกไป ทำให้เกิดกระบวนการที่เรียกว่า การแตกตัวเป็นไอออน
เบตาบวกหรือหรือโพสิตรอน ใช้สัญลักษณ์ หรือ เกิดจากการสลายตัว ของนิวเคลียสที่มีโปรตอนมากเกินกว่านิวตรอน ดังนั้นจึงต้องลดจำนวน โปรตอนลงเพื่อให้นิวเคลียสเสถียรภาพ
สมการการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี
อัตราการสลายตัวของนิวเคลียสจะเป็นปฏิภาคกับจำนวนนิวเคลียสที่มีอยู่ขณะนั้น
A= กัมมันตภาพ (นิเคลียส/วินาที หรือ เบคเคอเรล (Bq) ) หรือ คูรี (Ci)
N= จำนวนนิวเคลียส
lamda= ค่าคงที่สลายตัว
X+a Y+b
โดยที่ X เป็นนิวเคลียสที่เป็นเป้า a คืออนุภาคที่วิ่งเข้าชนเป้า b คืออนุภาคที่เกิดขึ้นใหม่หลังจากการชน และ Y คือนิวเคลียส ของธาตุใหม่หลังจากการชน
2. ในปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นพลังงาน หรือ มวล-พลังงาน (mass – energy) ก่อนปฏิกิริยาและหลังปฏิกิริยาจะต้องเท่ากันเสมอ ซึ่งเป็นไปตามกฎทรงพลังงาน
ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear Fusion) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เป็นผลจาก การแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุเบาเป็นนิวเคลียสของธาตุหนัก พร้อม กับปล่อยพลังงานออกมา
ผลของรังสีที่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ คือ ทำให้โครโมโซม (chromosome) เกิดการเปลี่ยนแปลง มีผลทำให้ลูกหลานเกิดเปลี่ยนลักษณะได้
ระยะทาง (distance) การทำงานเกี่ยวกับรังสีควรอยู่ห่างจาก แหล่งกำเนิดรังสีมาก ๆ
เครื่องกำบัง (shielding) เครื่องกำบังที่วางกั้นระหว่างคนกับ แหล่งกำเนิดรังสีจะดูดกลืนบางส่วนของรังสีหรืออาจจะทั้งหมด เลยก็ได้
Full transcript