วิชา ฟิสิกส์พื้นฐาน การเคลื่อนที่และพลังงาน

1. วิชา ฟิสิกส์พื้นฐาน การเคลื่อนที่และพลังงาน หน่วยที่ 4 กัมมันตภาพรังสี และพลังงานนิวเคลียร์ สุรินทร์ เวทย์วิทยานุวัฒน์

2. Outline - การค้นพบรังสี - ชนิดและสมบัติของรังสี - นิวเคลียสและไอโซโทป - การสลายกัมมันตรังสี - ครึ่งชีวิตของธาตุ - ปฏิกิริยานิวเคลียร์ - ประโยชน์และโทษของกัมมันตรังสี

3. การค้นพบกัมมันตรังสี เรนเก็น (roentgen) ค้นพบการแผ่รังสีเอ็กส์ ของแบเรียมที่เรืองแสงทำให้ฟิล์มดำ เบคเคอเรล (Henri Bexquerel)ค้นพบกัมมันตภาพรังสีในสารประกอบยูเรเนียม เรียกว่า รังสียูเรนิก

4. คำนิยามเกี่ยวที่ควรทราบคำนิยามเกี่ยวที่ควรทราบ 1. กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) หมายถึง รังสีที่แผ่ออกมาได้เองจากธาตุบางชนิด2. ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่มีในธรรมชาติที่แผ่รังสีออกมาได้เอง 3. รังสี เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ บางชนิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีเอกซ์ รังสีอุลตราไวโอเลต รังสีอินฟราเรด บางอย่างเป็นอนุภาค เช่นรังสีที่เกิดจากอนุภาคอิเลคตรอน รังสีที่ได้จากธาตุกัมมันตรังสีมี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา

5. ชนิดและสมบัติของรังสีชนิดและสมบัติของรังสี 1) รังสีแอลฟา(alpha, a) คือ นิวเคลียสของอะตอมธาตุฮีเลียม 4He2 มีประจุไฟฟ้า +2 มีมวลมาก ความเร็วต่ำ อำนาจทะลุทะลวงน้อย มีพลังงานสูงมากทำให้เกิดการแตกตัวเป็นอิออนได้ดีที่สุด 2) รังสีเบต้า (Beta, b) มี 2 ชนิด คือ อิเลคตรอน 0e-1 (ประจุลบ) และ โฟซิตรอน 0e+1 (ประจุบวก) มีความเร็วสูงมากใกล้เคียงกับความเร็วแสง 3) รังสีแกมมา(gamma, g) คือ รังสีที่ไม่มีประจุไฟฟ้า หมายถึง โฟตอนหรือควอนตัมของแสง มีอำนาจในการทะลุทะลวงได้สูงมาก ไม่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์

6. การวิเคราะห์ชนิดของประจุของสารการวิเคราะห์ชนิดของประจุของสาร กัมมันตภาพรังสีโดยใช้สนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x แอลฟา แกมมา บีตา ต้นกำเนิดรังสี

7. นิวเคลียสและไอโซโทป นิวคลีออนคือ อนุภาคที่รวมตัวกันอยู่ภายใต้ นิวเคลียส ซึ่งหมายถึง โปรตอน (proton, 1H1) และนิวตรอน (Neutron,1n0 ) ในนิวเคลียสมีสัญลักษณ์เป็น AXZ โดย X เป็นสัญลักษณ์ของนิวเคลียสใดๆ Aเป็นเลขมวลของธาตุ (mass number) หมายถึง จำนวน นิวคลีออน หรือเป็นเลขจำนวน เต็มที่มีค่าใกล้เคียงกับมวลอะตอม ในหน่วย U ของธาตุนั้น Zเป็นเลขอะตอม หมายถึง จำนวนโปรตอนภายใน Nucleus

8. ไอโซโทป (isotope)

9. การสลายกัมมันตรังสี

10. การสลายตัวให้รังสีแอลฟาการสลายตัวให้รังสีแอลฟา ตัวอย่าง 90Th 232----->88Ra 228 + 2a4

11. การสลายตัวให้รังสีบีตาการสลายตัวให้รังสีบีตา ตัวอย่าง 79Au 198----->80Hg 198 + -1b07N 13----->6C 13 + +1b0

12. การสลายตัวให้รังสีแกมมาการสลายตัวให้รังสีแกมมา

13. ความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุ

14. กราฟแสดงจำนวนลูกเต๋าที่เหลือกับจำนวนครั้งที่ทอดลูกเต๋ากราฟแสดงจำนวนลูกเต๋าที่เหลือกับจำนวนครั้งที่ทอดลูกเต๋า การทดลองการจำลองการสลายกัมมันตรังสี

15. การสลายกัมมันตรังสี ไม่สามารถทำนายได้ว่า นิวเคลียสใดจะสลายเป็นอันดับต่อไป อุณหภูมิ ความดัน และการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ไม่มีผลต่ออัตราการสลายตัว สามารถทำนายได้อย่างเดียวว่าเหลืออยู่เท่าไรโดยใช้ครึ่งชีวิต

16. ครึ่งชีวิตของธาตุ 14 วัน 14 วัน 100 50 25 ฟอสฟอรัส-32 ใช้เวลา 14 + 14 = 28 วัน

17. มีสตรอนเตียม-90 อยู่ 80 กรัม ใช้เวลานานเท่าไรจึงจะเหลือ สตรอนเตียม-90 อยู่ 5 กรัม 28 ปี 80 28 ปี 40 20 28 ปี 28 ปี ใช้เวลา 28 + 28 + 28 + 28 = 112 ปี 10 5

18. การนำไปใช้ประโยชน์ ด้านการแพทย์

19. การนำไปใช้ประโยชน์ ด้านอุตสาหกรรม source น้ำมันหรือแก๊ส Detector

20. การนำไปใช้ประโยชน์ ด้านการเกษตร

21. ด้านโบราณคดี การนำไปใช้ประโยชน์ เมื่อตาย C-12 มีค่าคงที่ แต่ C-14 สลายตัว (มีค่าลดลง) ตามครึ่งชีวิต ขณะมีชีวิต อัตราส่วนระหว่าง C-14 และ C-12 มีค่าคงที่

22. หน่วยวัดรังสี - ใช้หน่วย ซีเวิร์ต (sievert : Sv) - ปริมาณที่ได้รับไม่ควรเกิน 5 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี รังสีพื้นฐาน (background radiation)

23. บาดแผลจากการได้รับรังสีบาดแผลจากการได้รับรังสี

24. นิวตรอน โปรตอน แรงนิวเคลียร์ (nuclear force) แรงที่ยึดอนุภาคไว้ในอะตอม ถ้ามีแรงที่กระทำแล้วทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (nuclear reaction)

25. U-235 นิวเคลียสใหม่ ฟิชชัน (fission) การเกิดฟิชชัน มวลรวมของธาตุหลังจากการแยกตัวจะหายไป โดยมวลที่หายไปนี้ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานตามความสัมพันธ์ E = mc2 การยิงอนุภาคมวนน้อยๆ เช่น นิวตรอน ไปยังอนุภาคที่มีเลขมวลมากๆ เช่น ยูเรเนียม จะทำให้นิวเคลียสแยกตัวออกเป็นนิวเคลียสที่มีเลขมวลลดลง 170 MeV 2.7 x 10-12 J พลังงาน อัลเบิร์ต ไอสไตน์ (Albert Eistein)

26. พลังงาน พลังงาน ปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction)

27. ปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction)

28. ระเบิดปรมาณู

29. แหล่งให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้าแหล่งให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้า

30. โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

31. โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

32. โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

33. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

34. อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลของสหภาพโซเวียต

35. การกำจัดกากกัมมันตรังสีการกำจัดกากกัมมันตรังสี แบ่งเป็น 3 ระดับ กากกัมมันตรังสีระดับสูง กากกัมมันตรังสีระดับกลาง กากกัมมันตรังสีระดับต่ำ

36. การกำจัดกากกัมมันตรังสีการกำจัดกากกัมมันตรังสี กากกัมมันตรังสีระดับกลางและระดับต่ำ