Nuclear Physics

วชา ฟสกส 5 รหสวชา ว30210 ชนมยม กกาา ท ท 6

ครผสอนม : คร มนมช ลอมเลหลา

เบกเคอเรล (Antoine Henri Becquerel)

ทดลองพบวาธาตยเรเนยมจะปลอยรงสออกมาจากธาตยเรเนยมตลอดเวลาแมไมโดนแสงแดด และพบวารงสยงสามารถผานวตถทบแสงออกมาภายนอกได

การคนมพบก นมตภาพรงสท

Pierre Curie and Marie Curieไดท าการทดลองพบวายงมธาตอน

เชน ทอเรยม เรเดยม กสามารถแผรงสออกมาไดเชนเดยวกน

การคนมพบก นมตภาพรงสท

ยาตก นมตรงสท (radioactive element) คอ ยาต ทสาารถแผรงสทเองได

รากฏการณ ทยาตแผรงสทไดเองอมางตอเนมองเรทมกวา ก นมตภาพรงสท

(radioactivity) ซกงเนมรากฏการณ ทนมวเคลทมสของไอโซโ ทไ

เสถทมรเกดการเลทมนมแลงเพอรบตวให ท เสถทมรภาพ โดมการลอม

อนมภาคบางชนมดออกา

Radiation Type

รงสท ทแผออกาจากยาตก นมตรงสท ท 3 ชนมด คอ

การเคลอนม ทของรงสทง 3 ชนมด ผานมสนมาแเหลก

สญลกาณของยาตและอนมภาคบางอมาง ทควรราบ

อ านมาจะลผานมของรงสท

Decay Type

Radioactive Decay Series

Radioactive Decay Series

กฎการสลามตวของยาตก นมตรงสท กลาวไววา

1. จ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสทสลายไปในหนงหนวยเวลา (อตราการสลายตวของธาตกมมนตรงส) จะเปนสดสวนโดยตรงกบจ านวนนวเคลยสทมอย

2. ในการสลายตวของธาตกมมนตรงส โอกาสทนวเคลยสแตละตวจะสลายไปในหนงเวลาเทากนหมดทกนวเคลยส ซงเปนสมบตเฉพาะตวของธาตกมมนตรงสแตละชนด

3. อตราการสลายตวของสารกมมนตรงสไมขนกบสงแวดลอม เชน อณหภม หรอความดน

การสลามก นมตรงสท ( radioactive decay )

การสลามก นมตรงสท

Ndt

dN

เปนไปตามสถตหรอโอกาสตามธรรมชาต

คอ อตราการสลายตว

Ndt

dN

เครองหมายลบ แสดงถงการลดลง คาคงตวในการสลายตว

dt

dN

สมการการสลายกมมนตรงส

teNN 0

เวลาทสารกมมนตรงสใชในการสลายตวจนเหลอครงหนงของทมอยเดมเมอตงตนเรยกวา เวลาครกงชทวต (half life ), T1/2

693.0

2/1 T

N คอ จ านวนนวเคลยสทเหลออยN0 คอ จ านวนนวเคลยสตงตน

จาก teNdt

dN 0

Adt

dN 00 NA

teAA 0

เมอ

ดงนน

A0 เปนกมมนตภาพขณะเรมตนA เปนกมมนตภาพทเวลา t ใดๆ

กมมนตภาพ คอ อตราการแผรงสในขณะหนง มหนวยเปนเบคเคอเรล (Bq) หรอ คร (Ci)

1 Ci = 3.7 1010 Bq

การสลามตวของ Radium -226

ปรมาตรนวเคลยสเปนสดสวนโดยตรงกบจ านวนนวคลออน (เลขมวล) ทมอยในนวเคลยสนนๆ

31

AR

31

0ARR

R0 = 1.2 10 -15 m

รศมนวเคลยส

Nuclear binding energy = Δmc2

This binding energy can be calculated from the Einstein relationship :

Nucleus are made up of protons and neutron, but the mass of a nucleus is always less than the sum of the individual masses of the protons and neutron

BINDING ENERGY

- The energy that must be added to separate

the nucleons- The magnitude of the energy by which the

nucleons are bound togetherEB = Δmc2

EB = ( ZMP + NMN - Z AM )c2

EB = Binding energy (MeV)MP = mass of protons (u)MN = mass of neutron (u)

Z AM = mass of atom (u)

c2 = 931.5 MeV/u

EB = ( ZMP + NMN - Z AM ) c2

1 𝑀𝑒𝑉 = 1.602177 𝑥 10−13 J

Nuclear Decay Emissions and Their Symbols

1 𝑢 = 1.660540 𝑥 10−27 kg

Binding Energy

THE BINDING ENERGY

The binding energy EB of a nucleus is the

energy required to separate a nucleus into

its constituent parts.

EB = mDc2 where c2 = 931.5 MeV/u

Nuclear reaction

X + a → Y + b หรอ X ( a ,b )Y

X = นมวเคลทมส ทเนมเา

a = อนมภาค ทชนมเา

Y = นมวเคลทมสยาตให ทเกดขกนมหลงการชนม

b = อนมภาค ทเกดขกนมหลงการชนม

Nuclear reaction

หลกของฏกรมานมวเคลทมร

1. ผลบวกของเลขวลตอนมกอนม = ผลบวกของเลขวลตอนมหลง

2. ผลบวกของเลขอะตอตอนมกอนม = ผลบวกของเลขอะตอตอนมหลง

Fission reactionเปนปฏกรยาการแยกตวของนวเคลยส โดยมนวตรอนเปนตววงเขา

ชนนวเคลยสหนกๆ ( A 230 ) เปนผลท าใหไดนวเคลยสทมขนาดปานกลาง และมนวตรอนทมความเรวสงเกดขนประมาณ 2 - 3 ตว และมการคายพลงงานออกมาดวย

Chain reactionเปนปฏกรยานวเคลยรแบบฟชชนทเกดขนอยางตอเนอง โดยอาศย

นวตรอนทเกดขนเปนตวยงนวเคลยสของธาตตอไป

Fusion reactionเปนปฏกรยาหลอมตวของนวเคลยสและมพลงงานคายออกมาดวย

นวเคลยสทใชหลอมจะตองเปนนวเคลยสเลกๆ ( A < 20 ) หลอมรวมกลายเปนนวเคลยสเบาทใหญกวาเดม

ระโมชนมของก นมตภาพรงสท

ดานมการแพม

ใชไอโอดน -131 ในการตดตามเพอศกษาความผดปกตของตอมไทรอยด

ใชโคบอลต -60 และเรเดยม -226 ใชรกษาโรคมะเรง

ดานมเกาตรกรร

ใชฟอสฟอรส -32 ศกษาความตองการป ยของพชใชรงสปรบปรงเมลดพนธทตองการ

ดานมอตสาหกรร

ใชธาตกมมนตรงสตรวจหารอยต าหน เชน รอยราวของโลหะหรอทอขนสงของเหลว ใชธาตกมมนตรงสในการตรวจสอบและควบคมความหนาของวตถ ใชรงสฉายบนอญมณเพอใหมสสนสวยงาม

ดานมยรณทวมา

การใชคารบอน -14 ค านวณหาอายของวตถโบราณหรอซากดกด าบรรพ

ดานมพลงงานม

มการใชพลงงานความรอนทไดจากปฏกรยานวเคลยรในเตาปฏกรณปรมาณตมน าใหกลายเปนไอ แลวผานไอน าไปหมนกงหน เพอผลตกระแสไฟฟา