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

ฟิสิกส์นิวเคลียร์

No description
by

Suriya Ta-rue

on 1 May 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of ฟิสิกส์นิวเคลียร์

ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ประโยชน์ ของฟิสิกซ์นิวเคลียร์

นักวิทยศาสตร์ศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับ กับรังสีของนิวเคลียร์เพื่อที่จะทดสอบกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมแต่ละที่
1.1การปรับเปลี่ยนพันธุกรรม การใช้รังสีช่วยในการเพิ่มแร่ธาตุในดิน เช่นฟอสฟอรัส -32 ทีปะป่นอยู่ดินบริเวณต้นไม้นั้น รากของต้นไม้จะดูดซึม กัมมันตภาพรังสี เพื่อส่งต่อไปยังลำต้นของและส่วนอื่น ๆ ของต้นไม้ เพื่อที่จะรอปรุงอาหาร
1.2มันสามารถทำให้เรารู้ปริมาณของปุ๋ย ที่ดูดซึมของต้นไม้ได้
1.3ใช้ในการคัดเลือกโคนมโดยใช้ ตรวจการทำงานของต่อมไทรอยด์ซึ่งมีผลต่อปริมาณน้ำนมของโคนมอีกด้วย
1.4กำจัดแมลงโดยอาบรังสีทำให้แมลงตายโดนใช้การแตกตัวของอะตอม ในเซลล์หรือหยุดการแพร่พันธุ์ของแมลง

ปัจจุบันมีการใช้รังสีในด้านต่าง ๆ ในการแพทย์เช่นทำคีโม่ หรือ ล่าสุดมีการฉายรังสีเพื่อตรวจสอบการไหลเวียนของโลหิตเพื่อให้ การรักษาเส้นเลือดอุดตันมีประสิทธิภาพขึ้น
2.1ประโยชน์จากรังสีไอโอโอดีน -131 ช่วยในการตรวจต่อมไทรอยด์
2.2สามารถรักษาโรคมะเร็งได้ ด้วยรังสีโคบอลต์–60
2.3การใช้ โซดียม 24 วินิจฉัยการอุดตันของระบบทางเดินโลหิต

ปัจจัยหลักที่จะทำให้อุตสาหกรรมก้าวหน้าไปได้ในสภาวะเศรษฐกิจของโลก ในขณะนี้ คือ การเพิ่มผลผลิต การควบคุมคุณภาพ และการลดต้นทุนการผลิต เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ดังกล่าวในปัจจุบันไทยได้นำเทคโนโลยีนิวเคลียร์มาใช้
ในการประกอบอุตสาหกรรมต่าง ๆ
3.1มีการใช้ รังสีในการตรวจสอบ สินค้าอุตสาหกรรมพวกแผ่นเหล็ก ว่าได้มาตรฐาน ตรงตามที่โรงงานกำหนดหรือไม่
3.2การเชื่อมโลหะ โดยการหารอยรั่วของท่อลำเลียงน้ำมันด้วยรังสีแกมมา ทำให้ช่วยประหยัด ทั้งเวลา และแรงงาน
3.3สามารถวบคุมความหนาของแผ่นโลหะได้อย่างที่เรากำหนดให้สม่ำเสมออย่างต่อเนื่องด้วยกระบวนการผลิตด้วยรังสี
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือการที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับนิวเคลียสของอะตอม ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่ม หรือลดโปรตอน หรือนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม
จะเห็นได้ว่าโซเดียม ได้มีการรับนิวตรอนเข้าไป เมื่อนิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร จึงเกิดการคายพลังงานออกมา และพลังงานที่คายออกมานั้น เมื่ออยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือรังสีแกมมา
เพื่อใช้ทางด้านเกษตรกรรม
เพื่อใช้ในการแพทย์
เพื่อใช้ในด้านอุตสาหกรรม
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน
เป็นการแตกนิวเคลียสของอะตอมจากอะตอมของธาตุใหญ่ให้กลายเป็นอะตอมของธาตุเล็ก 2 อะตอม ซึ่งในกระบวนการนี้จะให้พลังงานออกมาด้วย เช่น
ซึ่งในปฏิกิริยาที่ยกตัวอย่างนี้ ไอโซโทปของแบเรียม (Ba) และคริปตอน (Kr) ซึ่งไอโซโทปทั้งสองตัวนี้มีนิวตรอนมากกว่าปกติจึงมีการคายพลังงานออกมาในรูปของรังสีเบตา
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน
จะตรงข้ามกับฟิชชันนั่นคือแทนที่จะแตกอะตอมของธาตุหนักให้เป็นธาตุเบาก็จะกลายเป็น
การรวมธาตุเบาสองอะตอมให้กลายเป็นอะตอมเดียวที่หนักขึ้น เช่น
ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ เราจะได้ฮีเลียม (He) ที่มีจำนวนนิวตรอนน้อยกว่าปกติ (ปกติฮีเลียมจะมีนิวตรอน 2 ตัว) ซึ่งสภาพที่ไม่เสถียรของอะตอมนี้เองจึงทำให้เกิดการคายพลังงานออกมาได้
กัมมันตภาพรังสี
ในปี ค.ศ. 1896 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ อองตวน อองรี แบ็กเกอแรล (Antoine Henri Becquerel, 1852-1908) ได้ค้นพบการแผ่รังสีของนิวเคลียสขึ้น จากการศึกษาเกี่ยวกับการแผ่รังสีฟิสิกส์นิวเคลียร์ต่อมาทำให้ทราบถึงธรรมชาติของธาตุ และสามารถนำเอาไปใช้ให้เป็นประโยชน์ได้มาก
การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Elements) หมายถึงนิวไคลด์หรือธาตุที่มีสภาพไม่เสถียร ซึ่งจะมีการสลายตัวของนิวเคลียสอยู่ตลอดเวลาทำให้กลายเป็น นิวไคลด์ ใหม่หรือธาตุ ในขณะเดียวกันก็สามารถปลดปล่อยรังสีได้
กัมมัตภาพรังสี (Radioactivity) เป็นปรากฎการณ์อย่างหนึ่งของสารที่มีสมบัติในการแผ่รังสีออกมาได้เอง กัมมันตภาพรังสี ที่แผ่ออกมามีอยู่ 3 ชนิดด้วยกัน คือ รังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา
เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่และมีมวลมากเพื่อเปลี่ยนแปลงให้เป็นนิวเคลียสที่มีเสถียรภาพสูงขึ้น ซึ่งรังสีนี้ถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสด้วยพลังงานต่าง ๆ กัน รังสีแอลฟาก็คือนิวเคลียสของฮีเลียม แทนด้วย มีประจุบวกมีขนาดเป็น 2 เท่าของประจุอิเล็กตรอน คือเท่ากับ +2e และมีนิวตรอน อีก 2 นิวตรอน (2n) มีมวลเท่ากับนิวเคลียสของฮีเลียมหรือประมาณ 7000 เท่าของอิเล็กตรอน เนื่องจากมีมวลมากจึงไม่ค่อยเกิดการเบี่ยงเบนง่ายนัก เมื่อวิ่งไปชนสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่น ผิวหนัง แผ่นกระดาษ จะไม่สามารถผ่านทะลุไปได้ แต่จะถูกดูดซึมได้อย่างรวดเร็วแล้วจะถ่ายทอดพลังงานเกือบทั้งหมดออกไป ทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกรังสีแอลฟาชนหลุดออกไป ทำให้เกิดกระบวนการที่เรียกว่า การแตกตัวเป็นไอออน
รังสีแอลฟา (Alpha Ray)
เกิดจากการสลายตัวของนิวไคลด์ที่มีจำนวนโปรตอนมากเกินไปหรือน้อยเกินไป โดยรังสีเบตาแบ่งได้ 2 แบบคือ 1. เบตาลบหรือหรืออิเล็กตรอน ใช้สัญลักษณ์ เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากกว่าโปรตอน ดังนั้นจึงต้องลดจำนวนนิวตรอน ลงเพื่อให้นิวเคลียสเสถียรภาพ
2. เบตาบวกหรือหรือโพสิตรอน ใช้สัญลักษณ์ เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีโปรตอนมากเกินกว่านิวตรอน ดังนั้นจึงต้องลดจำนวนโปรตอนลงเพื่อให้นิวเคลียสเสถียรภาพ
รังสีเบตา (Beta Ray)
รังสีแกมมา(Gamma Ray)
ใช้สัญลักษณ์ เกิดจากการที่นิวเคลียสที่อยู่ในสถานะกระตุ้นกลับสู่สถานะพื้นฐานโดยการปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมา รังสีแกมมา ก็คือโฟตอนของการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับรังสีเอ็กซ์ แต่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูงมากกว่ารังสีเอ็กซ์ ไม่มีประจุไฟฟ้าและมวล ไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าและสนามแม่ เหล็กและ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าแสง
หน่วยและขนาดของรังสี
1. เรินต์เกน (Rontgen unit , R) เป็นปริมาณรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาที่ทำให้อากาศแห้ง 1 cm3 แตกตัวมีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบเท่ากับ 1 / (3 x 109) คูลอมบ์ ซึ่งเทียบได้เป็นประจุไฟฟ้า (2.58 x 10-4) C/kg หรือ 1 R = 2.58 x 10-4 C/kg
2. แร็ด (rad) ย่อมาจาก radiation absorbed dose เป็นหน่วยที่บอกถึงขนาดรังสีที่ถูกดูดกลืนในมวลสาร โดยกำหนดว่า 1 rad เป็นขนาดรังสีที่สารใด ๆ มวล 1 kg ดูดกลืนหรือรับพลังงานไว้ 10-2 J หรือ 1 rad = 10-2 J/kg หรือ เกรย์ในระบบ SI (Gray, Gy) โดยที่
1 Gy = 1 J/kg = 100 rad
3. เรม (rem) (Rontgen – Equivalent – Man) เป็นหน่วยที่วัดขนาดรังสีที่เรียกว่า ขนาดรังสีสมมูล (Dose Equivalent) ซึ่งหมายถึงขนาดรังสีที่จะทำให้เกิดผลทางชีวภาพของร่างกายเทียบเท่ากับรังสีเบตา หรือรังสีแกมมาขนาด 1 rad โดย
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์(Nuclear Reactor) คือ เครื่องผลิตพลังงานนิวเคลียร์ที่สามารถควบคุมการแบ่งแยกนิวเคลียร์และปฏิกิริยาลูกโซ่ให้เกิดขึ้นในอัตราที่พอเหมาะ ทำให้สามารถนำเอาพลังงานความร้อน นิวตรอน และรังสีที่เกิดขึ้นไปใช้ให้เป็นประโยชน์ได้
เรื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีหลายชนิด มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันไป โดยแบ่งการทำงานเป็น 2 ส่วน ซึ่งแต่ละส่วนมีส่วนประกอบของเครื่องโดยทั่วไปมีดังนี้
1. เชื้อเพลิง (Fuel) อาจใช้ยูเรเนียม พลูโตเนียม เป็นต้น
2. มอเดอร์เรเตอร์ (Moderator) มีหน้าที่ทำให้นิวตรอนวิ่งช้าลงเพราะนิวตรอนช้ามีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดการแบ่งแยกนิวเคลียสได้ดีกว่านิวตรอนเร็ว สารที่ใช้เป็นมอเดอร์เรเตอร์ได้แก่ คาร์บอน เมื่อนิวตรอนวิ่งผ่านคาร์บอนจะชนกับอะตอมของคาร์บอนทำให้มันวิ่งช้าลงได้ความเร็วตามต้องการ
3. แท่งบังคับ (Control Rods) มีหน้าที่ควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ให้เกิดมากเกินไป ที่นิยมใช้คือ แคดเมียม หรือโบรอน แคดเมียมจะเป็นตัวดูดกลืนนิวตรอนไว้ได้ดีมาก ดังนั้นถ้าสอดแท่งแคดเมียมให้ลึกเข้าไปในเครื่องมาก ๆ ก็จะดูดกลืนนิวตรอนไว้ได้น้อยลงทุกทีและปฏิกิริยาลูกโซ่ก็จะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นตามมา
4. ตัวทำให้เย็น (Coolant) เพื่อนำเอาความร้อนออกไปจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดยอาจใช้น้ำธรรมดาหรือโลหะโซเดียมหรือแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม อากาศเป็นต้น
5. เครื่องกำบัง (Shield) มีหน้าที่ป้องกันไม่ให้รังสีออกจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งอาจทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย เครื่องกำบังอาจทำด้วยคอนกรีตหนา ๆ หรืออาจใช้บ่อน้ำก็ได้
Full transcript