บทที 4 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ · 2016-11-01 ·...

เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 53

บทท 4 ฟสกสนวเคลยร

ฟสกสนวเคลยร (Nuclear Physics) เปนสาขาหนงของวชาฟสกสทศกษาสมบตของนวเคลยส

และกระบวนการเปลยนแปลงทเกยวของกบนวเคลยสทเรยกวา ปฏกรยานวเคลยร

นวเคลยสของอะตอม คอ อนภาคทอยตรงกลางของอะตอม ประกอบดวยอนภาค 2 ชนด คอ

โปรตอน (proton) และนวตรอน (neutron)

นวคลออน ( Nucleon ) คอ อนภาคทเปนองคประกอบของนวเคลยส = จานวนโปรตอน +

จานวนนวตรอน

สญลกษณของนวเคลยร (nuclear symbol) หรอทเรยกวานวไคลด (nuclide) ชนดหนงของธาต

จะใชจ านวนโปรตอนและนวตรอนในการระบชนดของนวไคลด ด งตอไปน

A

X Z

โดย Z แทน เลขอะตอม (atomic number) คอ จานวนของโปรตอนในนวเคลยสน น

n แทน เลขนวตรอน (neutron number) คอ จานวนของนวตรอนในนวเคลยสน น

A แทน เลขมวล (mass number) คอ จานวนนวคลออนท งหมดในนวเคลยสน น

หรอ A = Z + n

X แทน สญลกษณทางเคม (chemical symbol) คอ สญลกษณของธาตทางเคม

ไอโซโทป ( Isotope)

ไอโซโทป หมายถง นวเคลยสของธาตชนดเดยวกน ทมเลขอะตอม Z เทากน แตเลขมวล A

ตางกน เชน H11 H2

1 u23592 u238

92 u23992 แบงเปน 2 ชนด คอ

1. ไอโซโทปทไมแผรงส เรยกวา ไอโซโทปเสถยร

2. ไอโซโทปทแผรงสได เรยกวา ไอโซโทปกมมนตรงส

ในธรรมชาต สวนมากเปนไอโซโทปเสถยร

แบบฝกหดท 4.1

1. (O-NET 49) คารบอนเปนธาตทเปนสวนสาคญของสงมชวต สญลกษณนวเคลยส แสดงวา

นวเคลยสของคารบอนน มอนภาคตามขอใด

1. โปรตอน 12 ตว นวตรอน 6 ตว 2. โปรตอน 6 ตว นวตรอน 12 ตว

3. โปรตอน 6 ตว อเลกตรอน 6 ตว 4. โปรตอน 6 ตว นวตรอน 6 ตว

2. (O-NET 49)ขอใดถกตองสาหรบไอโซโทปของธาตหนง ๆ

1. มเลขมวลเทากน แตเลขอะตอมตางกน

2. มจานวนโปรตอนเทากน แตจานวนนวตรอนตางกน

3. มจานวนนวตรอนเทากน แตจานวนโปรตอนตางกน

4. มผลรวมของจานวนโปรตอนและนวตรอนเทากน


3. (O-NET 50) อนภาคใดในนวเคลยส U23692 และ Th234

90 ทมจานวนเทากน

1. โปรตอน 2. อเลกตรอน

3. นวตรอน 4. นวคลออน

4. (O-NET 50) ในธรรมชาตธาตคารบอนม 3 ไอโซโทป คอ C126 C13

6 และ C146 ขอใดตอไปน ถก

1. แตละไอโซโทปมจานวนอเลกตรอนตางกน

2. แตละไอโซโทปมจานวนโปรตอนตางกน

3. แตละไอโซโทปมจานวนนวตรอนตางกน

4. แตละไอโซโทปมจานวนโปรตอนเทากบจานวนนวตรอน

5. (O-NET 52) ขอใดถกตองเกยวกบไอโซโทปสองไอโซโทปของธาตชนดเดยวกน

1. มจานวนนวคลออนเทากน 2. มเลขมวลเทากน

3. มเลขอะตอมเทากน 4. มจานวนนวตรอนเทากน

6. (O-NET 54) ธาตทมสญลกษณนวเคลยร K4019 มกถกเรยกชอยอวาอะไร

1. โปแตสเซยม-19 2. โปแตสเซยม-21

3. โปแตสเซยม-40 4. โปแตสเซยม-59

7. (มช.) อะตอมของ Po21084 ขอใดถกตอง

ก. มจานวนนวคลออน = 210 จานวนนวตรอน = 84

ข. มจ านวนอเลกตรอน = 84 จานวนนวตรอน = 126

ค. มจ านวนอเลกตรอน = 126 จานวนโปรตอน = 84

ง. มจ านวนนวคลออน = 210 จานวนอเลกตรอน = 126

8. (Ent) จานวนนวตรอนในนวเคลยส lA2713 คอ

ก. 13 ข. 14 ค. 27 ง. 40

9. (มช.) ดบกมเลขอะตอม = 50 และเลขมวล 120 จะมจานวนนวคลออนเทาไร

ก. 20 ข. 70 ค. 120 ง. 170

10. (มช.) อะตอมของธาต Pt19678 กบ Au197

79 จะมจานวนอะไรเทากน

ก. นวคลออน ข. นวตรอน ค. โปรตอน ง. อเลกตรอน

11. (มช.) ไอโซโทป เปนชอเรยกนวเคลยสของธาตทมล กษณะดงน

ก. มจ านวนนวคลออนเทากน

ข. มจ านวนโปรตอนเทากบนวตรอน

ค. มจ านวนโปรตอนตางกน แตมจานวนนวตรอนเทากน

ง. มจ านวนโปรตอนเทากน แตมจานวนนวตรอนตางกน


การคนพบกมมนตภาพรงส

เบคเคอเรล ปแอรและมาร คร

คนพบวาธาตยเรเนยม

สามารถปลอยรงสออกมาไดโดยบงเอญ

พบวามธาตอนสามารถปลอยรงสออกมาได

เชน ทอเรยม พอโลเนยม เรเดยม

รป 4.1 แสดงการเคลอนทของรงสท ง 3 ชนด ผานสนามแมเหลก

รงสแบงออกเปน 3 ชนด

1. รงสแอลฟา สญลกษณ หรอ He42 (ประจบวก)

2. รงสบตา สญลกษณ หรอ e01 (ประจลบ)

3. รงสแกมมา สญลกษณ (เปนกลางทางไฟฟา)

เปรยบเทยบสมบตของ , และ

1. มวลและประจไฟฟา

2. พลงงาน

3. การทาใหอากาศแตกตวเปนไอออน

4. อ านาจทะลทะลวงผานอากาศ

สญลกษณของธาตและอนภาคบางอยางทควรทราบ

แอลฟา () = He42 ไฮโดรเจนหรอโปรตอน = H1

1

บตา ( - ) = e0

1 ดวเทอรอน = H21

บตา (+ ) = e01 ตรตรอน = H3

1

แกมมา () = นวตรอน = n10

ยเรเนยม = U23592 ตะก ว = Pb206

82


1. (O-NET 49) รงสในขอใดทมอ านาจในการทะลทะลวงผานเนอสารไดนอยทสด

1. รงสแอลฟา 2. รงสบตา 3. รงสแกมมา 4. รงสเอกซ


2. (O-NET 50) อนภาคแอลฟา อนภาคบตา รงสแกมมา เมอเคลอนทในสนามแมเหลก ขอใดไมเกด

การเบน

1. อนภาคแอลฟา 2. อนภาคบตา

3. รงสแกมมา 4. อนภาคแอลฟาและบตา

3. (O-NET 51) ขอความใดตอไปน ถกตองเกยวกบรงสแอลฟา รงสบตาและรงสแกมมา

1. รงสแอลฟามประจ +4

2. รงสแอลฟามมวลมากทสดและอานาจทะลทะลวงผานสงทสด

3. รงสบตามมวลนอยทสดและอานาจทะลทะลวงผานต าทสด

4. รงสแกมมามอานาจทะลทะลวงสงทสด

4. (O-NET 54) ขอใดเปนสมบตของรงสแอลฟา

1. เปนอเลกตรอน 2. เปนคลนแมเหลกไฟฟา

3. เปนนวเคลยสของอะตอมฮเลยม 4. เปนโปรตอน

5. (มช.) ธาตกมมนตรงส หมายถงธาตทมสมบตในการแผรงสไดเอง และรงสทแผออกมา

จะตองเปนรงสตอไปน เสมอ

ก. รงสแอลฟา ข. รงสบตา รงสแกมมา

ค. รงสแอลฟา รงสบตา รงสแกมมา ง. เปนรงสชนดใดกได

6. (มช.) คณสมบตทสาคญประการหนงของอนภาคแอลฟา กคอ

ก. มอ านาจทะลทะลวงสง ข. มพลงงานจลนสงกวาอนภาคตวอน

ค. ทาใหสารทผานแตกตวเปนไอออน ง. คลายกบรงสเอกซ (X-ray)

7. (Ent) รงสแอลฟามอานาจในการทะลผานนอยกวารงสชนดอนทออกมาจากธาตกมมนตรงสเนองจาก

ก. รงสแอลฟามพลงงานนอยกวารงสชนดอน

ข. รงสแอลฟามคณสมบตในการทาใหสารทรงสผาน แตกตวเปนไอออนไดดกวา

ค. รงสแอลฟาไมมประจไฟฟา ง. ถกท งขอ ก และ ข

8. (มช.) ขอความตอไปน ขอใดถก

ก. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสแกมมา แตนอยกวารงสเอกซ

ข. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสเอก แตนอยกวารงสแอลฟา

ค. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสแอลฟา แตนอยกวารงสแกมมา

ง. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสอน ๆ ทกชนด

9. (Ent) พจารณาขอความตอไปน สาหรบรงสแอลฟา บตา และแกมมา

1. มความสามารถในการทาใหกาซแตกตวเปนไอออนไดดกวา

2. ตองใชว สดทมความหนามากในการก นรงส

3. เมอเคลอนทผานบรเวณทมสนามแมเหลก แนวการเคลอนทเปนแนวโคง

4. อ ตราสวนประจตอมวลมคามากทสด

ขอความใดเปนสมบตของรงสบตา

ก. ขอ 1 และ 2 ข. ขอ 1 และ 3 ค. ขอ 2 และ 4 ง. ขอ 3 และ 4


10. (มช.) ถารงสแอลฟา บตา และแกมมา เคลอนทอยในน า และรงสท งสามชนดม

พลงงานเทากน เราจะพบวารงสบตาเคลอนทไดระยะทาง

ก. ส นทสด ข. ไกลทสด

ค. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา ง. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมา

11. (Ent) อนภาคแอลฟาประกอบไปดวย

ก. 2 โปรตอน ข. 2 โปรตอน กบ 2 อเลกตรอน

ค. 2 โปรตอน กบ 2 นวตรอน ง. 4 โปรตอน

การสลายตวของธาตกมมนตรงส

เมอธาตกมมนตรงสสลายตวจะเปลยนเปนธาตใหมใชหลกการ Balance สมการ

1. ผลบวกของเลขมวลตอนกอน = ผลบวกของเลขมวลตอนหลง

A ตอนกอน = A ตอนหลง

2. ผลบวกของเลขอะตอมตอนกอน = ผลบวกของเลขอะตอมตอนหลง

Z ตอนกอน = Z ตอนหลง

2.1. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหแอลฟา () 1 ตว

XAZ He4

2 + Y4A2Z

จะไดธาตเลขมวลลดลงจากเดม 4 เลขอะตอมลดลง 2

2.2. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหบตา บตา ( - ) 1 ตว

XAZ e0

1 + YA1Z

จะไดธาตใหมเลขมวลของธาตเทาเดม แตเลขอะตอมเพมหนง

2.3. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหแกมมา () 1 ตว

XAZ + YA

Z

จะไดธาตตวเดม เลขอะตอม เลขมวลไมเปลยนแปลง


1. (O-NET 50) นวเคลยสของเรเดยม-226 ( Ra22688 ) มการสลายโดยการปลอยอนภาคแอลฟา 1 ตว และ

รงสแกมมาออกมาจะทาให Ra22688 กลายเปนธาตใด

1. Po21884 2. Rn222

86

3. Th23090 4. U234

94

2. (O-NET 51) ในการสลายตวของ 14

6C นวเคลยสของ C-14 ปลอยอเลกตรอนออกหนงตว นวเคลยส

ใหมจะมประจเปนกเทาของประจโปรตอน

1. 5 2. 7

3. 13 4. 15


3. (O-NET 51) อ ตราการสลายตวของกลมนวเคลยสกมมนตรงส A ข นกบอะไร

1. อณหภม 2. ความดน

3. ปรมาณ 4. จ านวนนวเคลยส A ทมอย

4. (O-NET 51) นวเคลยสของเรเดยม-226 มการสลายดงสมการขางลาง x คออะไร

22688Ra

22286Rn + x

1. รงสแกมมา 2. อนภาคบตา

3. อนภาคนวตรอน 4. อนภาคแอลฟา

5. (Ent) ธาต A สลายเปนธาต B โดยปลอยรงสบตาออกมา ธาตท งสองจะมจานวนใดเทากน

ก. นวตรอน ข. โปรตอน

ค. ผลรวมของนวตรอนและโปรตอน ง. ผลตางของนวตรอนและโปรตอน

6. (Ent) จากธาตไอโซโทปของยเรเนยม U23892 สลายตวแบบอนกรมไดอนภาคแอลฟารวม 8 ตว และ

อนภาคบตารวม 6 ตว และไดไอโซโทปของธาตใหมอก 1 ตว อยากทราบวาไอโซโทปของธาตใหม

มเลขมวลและเลขอะตอมตรงกบขอใด

ก. 91 , 324 ข. 92 , 206 ค. 234 , 91 ง. 206 , 82

7. (Ent) ในการสลายตวตอ ๆ กนของธาตกมมนตรงส โดยเรมจาก U23892 เมอสลายใหอนภาค

ท งหมดเปน 2 , 2 , และ 2 จะทาใหไดนวเคลยสใหม มจานวนโปรตอนและนวตรอนเทาใด

ก. จ านวนโปรตอน 88 จ านวนนวตรอน 140 ข. จ านวนโปรตอน 90 จ านวนนวตรอน 140

ค. จ านวนโปรตอน 88 จ านวนนวตรอน 142 ง. จ านวนโปรตอน 90 จ านวนนวตรอน 142

8. (Ent) เมอบสมท Bi21483 สลายตวใหรงสบตาลบ นวเคลยสของธาตใหมคอ

ก. Pb21082 ข. Bi210

83 ค. At21485 ง. Po214

84

เวลาครงชวต( Half Life )

ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป 1 ชวงครงชวตเหลอ N = 2

N10

ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป 2 ชวงครงชวตเหลอ N = 2N

20

ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป n ชวงครงชวตเหลอ N = 2N

n0 …………(4.1)

เวลาผานไป T วนาท คดเปน 1 ชวงครงชวต

เวลาผานไป t วนาท คดเปน Ttn ชวงครงชวต ................................ (4.2)

แทน (4.2) ใน (4.1) จะได n

0 21

NN

จะได Tt

02

1NN

….................... (4.3)

เมอ N0 คอ มวลเรมตน N คอ มวลทเหลอ t คอ เวลาผานไป T คอ เวลาครงชวต



1. (O-NET 49) นกโบราณคดตรวจพบเรอไมโบราณลาหนง วามอ ตราสวนของปรมาณ C-14 ตอ C-12

เปน 25 % ของอตราสวนสาหรบสงทย งมชวต สนนษฐานไดวาซากเรอน มอายประมาณกป กาหนดให

ครงชวตของ C-14 เปน 5,730 ป

1. 2,865 2. 5,730 3. 11,460 4. 22,920

2. (O-NET 49) ไอโอดน-128 มคาครงชวต 25 นาท ถาเรมตนมไอโอดน-128 อย 400 มลลกรม ไอโอดน-

128 จะลดลงเหลอ 100 มลลกรม เมอเวลาผานไปกนาท ( 50 นาท )

3. (O-NET 51) ไอโซโทปกมมนตรงสของธาตไอโอดน – 128 มครงชวต 25 นาท ถามไอโอดน –128

ท งหมด 256 กรม จะใชเวลาเทาไรจงจะเหลอไอโอดน –128 อย 32 กรม

1. 50 นาท 2. 1 ช วโมง 15 นาท 3. 1 ช วโมง 40 นาท 4. 3 ช วโมง 20 นาท

4. (O-NET 51) ธาตกมมนตรงสใดทใชในการคานวณหาอายของโบราณวตถ

1. I-131 2. Co-60 3. C-14 4. P-32

5. (Ent) ธาตไอโอดน - 126 มครงชวต 12 ว น นาย ข ไดรบธาตไอโอดน - 126 เขาไปในรางกาย 16 กรม

เปนเวลานานกว นไอโอดน – 126 ในรางกายของนาย ข จงลดลงเหลอ 2 กรม

ก. 12 ว น ข. 24 ว น ค. 36 ว น ง. 48 ว น

6. (Ent) ไอโซโทปของโซเดยม Na2411 มครงชวต 15 ช วโมง จงหาวาเวลาผานไป 75 ช วโมง นวเคลยส

ของไอโซโทปน จะสลายไปแลวประมาณกเปอรเซนตของจานวนสารทต งตน ถาตอนเรมแรกมนวเคลยส

ของไอโซโทปน มคา 5 คร

ก. 75 % ข. 87 % ค. 94 % ง. 97 %

7. (Ent) สารกมมนตรงสชนดหนงมคากมมนตภาพ 256 คร พบวาเวลาผานไป 6 นาท กมมนภาพลดลง

เหลอ 32 คร จงหาครงชวตและคากมมนภาพทเหลออยหลงจากเวลาผานไปอก 8 นาท

ก. 2 นาท 2 คร ข. 2 นาท 30 คร ค. 4 นาท 8 คร ง. 4 นาท 24 คร

8. (Ent) สารกมมนตรงสโคบอลต - 60 สลายตวใหรงสบตาและรงสแกมมา โดยมครงชวต 5.3 ป จงหา

เปอรเซนตของสารกมมนตรงสทเหลออยเมอเวลาผานไป 15.9 ป

ก. 6.25 % ข. 12.5 % ค. 18.75 % ง. 25 %

9. (Ent) ตองใชเวลานานเทาใด ธาตกมมนตรงสทมครงชวตเทากบ 30 ป จงจะมปรมาณเหลอเพยง

รอยละ 10 ของของเดม

ก. 80 ป ข. 100 ป ค. 120 ป ง. 240 ป

10. (Ent) ในการหาอายของว ตถโบราณช นหนงโดยการว ดปรมาณของคารบอน - 14 ซงมครงชวต 5,570 ป

พบวามปรมาณคารบอน - 14 ทเหลออยในปจจบนเทากบ 1/8 เทาของปรมาณทมอยในตอนแรก ว ตถ

โบราณช นน มอายเทาไร

ก. 11,140 ป ข. 16,710 ป ค. 22,280 ป ง. 44,560 ป


การสลายตวของนวเคลยสกบกมมนตรงส

รทเธอรฟอรดและซอดดไดต งสมมตฐานเพอใชอธบายการสลายตวของธาตกมมนตภาพรงสไวด งน

1. ธาตกมมนตรงสจะแตกตวออกใหอนภาคแอลฟาหรอบตาไดสารใหม และสารใหมท

เกดข นน อาจจะมการแผกมมนตภาพรงสตอไปไดอก

2. ในการสลายตวของธาตกมมนตรงส เราไมสามารถจะบอกไดวานวเคลยสใดจะสลาย

กอนหรอหลงแตเราสามารถบอกไดเพยงวานวเคลยสทกตวมความนาจะเปนทจะสลายตวเทากนหมดและ

อตราการสลายจะข นอยกบจานวนนวเคลยส ( นวเคลยสทพรอมจะสลาย ) ในขณะน น

ถาทเวลา t1 ใหธาตกมมนตรงสมจานวนนวเคลยสอย N1

และทเวลา t2 ใหธาตกมมนตรงสมจานวนนวเคลยสอย N2

อ ตราการลดของนวเคลยส = tN =

12

12ttNN

โดย ΔN = N2 - N1 = การเปลยนแปลงของนวเคลยส

t = t2 - t1 = เวลาทผานไป

จากสมมตฐานขอ 2 จะไดอธบายอตราการสลายข นอยกบจานวนนวเคลยสทมอยขณะน น

-ΔtΔN N

-ΔtΔN = A = N ……………(4.4)

โดย = คาคงทของการสลายตว

N = จ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตภาพรงสทมอยขณะน น

-ΔtΔN = A = อ ตราการสลายตวของนวเคลยส มเครองหมายเปนลบแสดงวาเปนอตราการลด

หนวยกมมนตรงส

1 คร(ci) = 3.7 x 10 10

เบคเคอเรล (Bq )

ความสมพนธของอตราการสลายตวของกมมนตภาพรงสกบครงชวต

กมมนตภาพ

(อ ตราการสลายตว A)

จานวนนวเคลยสของ

ธาตกมมนตรงสทเหลออย เวลาครงชวต ( T )

λNA Tt

21

NoN

λ

ln2T

λ

0.693T

A

o

NN

mg

กาหนดให A แทน กมมนตภาพ แทน คาคงทของการสลายตว

N แทน จานวนนวเคลยสทเหลออย oN แทน จานวนนวเคลยสเรมตน

t แทน เวลาทผานไป T แทน เวลาครงชวต



1. (Ent) ถาม Ra22688 จ านวน N นวเคลยส มกมมนภาพ A มลลคร คาคงตวของการสลายตวตอวนาท

คอขอใด (กาหนดให 1 ครเทากบการสลาย 3.7 x 10 10

ตอวนาท )

ก. 3.7 x 10 7

NA ข. 3.7 x 10

7

AN ค.

N3.7x10A

7 ง.

A3.7x10N

7

2. (Ent) ธาตกมมนตรงสจานวนหนง มกมมนภาพ 1 ไมโครคร และมครงชวตเทากบ 1,000 วนาท

จ านวนนวเคลยสกมมนตรงสขณะน นเปนเทาใด (1 คร = 3.7 x 10 10

เบคเคอเรล )

ก. 3.7 x 10 7 ข. 5.3 x 10

7 ค. 3.7 x 10

9 ง. 5.3 x 10 9

3. (Ent) คาคงทของการสลายตว ของ Th23290 เทากบ 1.6 x 10

-18 (วนาท

-1 ) ถาม Th232

90 อย 1 กโลกรม

ใหหาอตราการสลายตวเปนอะตอมตอวนาท ( NA = 6 x 10 23 ตอโมล )

ก. 4.1 x 10 3 ข. 9.6 x 10 5 ค. 4.1 x 10 6 ง. 9.6 x 10 8

4. (Ent) ไอโอดน - 131 มคาคงตวของการสลายตวเทากบ 0.087 ตอว น ถาม ไอโอดน - 131 อย 10 กรม

ตอนเรมตนเมอเวลาผานไป 24 ว น จะม ไอโอดน - 131 เหลออยเทาใด

ก. 0.63 กรม ข. 1.25 กรม ค. 2.50 กรม ง. 5.00 กรม

การทดลองอปมาอปมย การทอดลกเตากบการสลายของธาตกมมนตรงส

ลกเตาทเหลอ ครงชวต (ลกเตา) โอกาสหงายหนาทแตมส

Tt

21

NoN

λ0.693T

= จ านวนหนาทแตมส

จ านวนหนาท งหมด

เมอ N0 แทน จานวนลกเตาตอนแรก N แทน จานวนลกเตาทเหลอ

t แทน จานวนคร งททอดลกเตา แทน โอกาสหงายหนาทแตมส

T แทน จานวนคร งททอดแลวลกเตาเหลอครงหนงของเดม


1. (O-NET 50) กจกรรมการศกษาทเปรยบเทยบการสลายกมมนตรงสกบการทอดลกเตาน น จานวน

ลกเตาทถกคดออกเทยบไดกบปรมาณใด

1. เวลาครงชวต 2. จ านวนนวเคลยสต งตน

3.จานวนนวเคลยสทเหลออย 4. จ านวนนวเคลยสทสลาย

2. (Ent) ลกเตา 16 หนา แตมสไวทหนาหนงจานวน 100 ลก นามาทอดและคดลกทหงายหนาแตมสออก

ทอดกคร งจงจะเหลอลกเตา 50 ลก

ก. 8 คร ง ข. 9 คร ง ค. 10 คร ง ง. 11 คร ง


3. (Ent) ในการทดลองอปมาอปมยของการทอดลกเตากบการสลายตวของธาตกมมนตรงส โดยการโยนลกเตา

แลวคดหนาทไมแตมสออกไป ถาลกเตาม 6 หนา มหนาทแตมส 2 หนา และมจานวน 90 ลก จงหาวา

ถาทาการโยนลกเตาท ง 2 คร ง โดยสถตจะเหลอจานวนลกเตาเทาใด

ก. 10 ลก ข. 30 ลก ข. 40 ลก ง. 56 ลก

รศมนวเคลยส

รศมนวเคลยส R 31

A

จะได R = ro31

A …………………….(4.5)

เมอ R แทน รศมนวเคลยส A แทน เลขมวล ro แทน 1.2 x 10 -15

เมตร


1. (Ent) ถารศมนวเคลยสของธาตไฮโดเจนเปน 1.4 x 10 -15 เมตร รศมนวเคลยสของธาต Al27 จะเปนกเมตร

ก. 4.2 x 10 -15 เมตร ข. 5.6 x 10

-15 เมตร ค. 12.6 x 10 -15 เมตร ง. 27 x 10

-15 เมตร

2. (Ent) รศมนวเคลยสของ U238 มคาประมาณกเทาของรศมนวเคลยสของ He4

ก. 4 เทา ข. 8 เทา ค. 16 เทา ง. 60 เทา

3. (Ent) ไอโซโทปของธาต Ra22488 มรศมเปนกเทาของธาตไอโซโทปของ Na28

11

ก. 2 เทา ข. 3 เทา ค. 4 เทา ง. 5 เทา

พลงงานยดเหนยว (B.E.)

มวลของนวเคลยส เกดจากมวลของโปรตอนและนวตรอนรวมกน แตจากการทดลองพบวา

มวลของนวเคลยส มวลของโปรตอน + มวลของนวตรอน มมวลหายไปบางสวนเรยกวามวลพรอง

สตรมวลพรอง

มวลพรอง Δm = มวลของโปรตอน + มวลของนวตรอน – มวลนวเคลยส

มวลพรอง Δm = มวลของไฮโดรเจน + มวลของนวตรอน – มวลอะตอม

ΔE = Δm x 931 หรอ ΔE = Δm x 930 หนวย MeV

พลงงานยดเหนยวตอนวคลออน (พลงงานยดเหนยวตอเลขมวล)

A

BE A

Δmx931 มหนวยเปน MeV

เพมเตม

E = + เปนปฏกรยานวเคลยรแบบคายพลงงาน

E = - เปนปฏกรยานวเคลยรแบบดดพลงงาน

E = มวลรวมกอนปฏกรยา - มวลรวมหลงเกดปฏกรยา

E = ผลรวมพลงงานยดเหนยวหลง - ผลรวมของพลงงานยดเหนยวกอน

E = พลงงานจลนตอนหลง - พลงงานจลนตอนกอน



1. (Ent) ถานวเคลยสของธาต A มมวล 4.0020 u และนวเคลยสของธาต A น ประกอบข นดวยโปรตอน

และนวตรอนอยางละ 2 ตว ( มวลของโปรตอน = 1.0073 U , มวลของนวตรอน = 1.0087 u มวล 1 u

เทยบเทากบพลงงาน 930 MeV ) พลงงานยดเหนยวตอนวคลออนของธาต A มคา

ก. 2 MeV ข. 7 MeV ค. 14 MeV ง. 28 MeV

2. (Ent) ธาตตรเทยมซงมเลขมวลอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอมเทากบ 3.016049 u

จะมพลงงานยดเหนยวเทากบเทาใด กาหนดให เลขมวลของไฮโดรเจน = 1.007825 u

มวลนวตรอน = 1.008655 u และ 1 u = 930 MeV

ปฏกรยานวเคลยร

สาหรบการชนระหวางนวเคลยสกบนวเคลยส หรอนวเคลยสกบอนภาคน น เขยนเปนปฏกรยา

นวเคลยสไดดงน

สมการแบบเตม x + a y + b

สมการแบบยอ x (a , b ) y

กาหนดให x แทน นวเคลยสทใชเปนเปา y แทน นวเคลยสของธาตใหมทเกดข นภายหลงการชน

a แทน อนภาคทวงเขามาชนเปา b แทน อนภาคทเกดข นภายหลงการชน

หลกการ Balance สมการ

1. ผลบวกของเลขมวลตอนกอน = ผลบวกของเลขมวลตอนหลง

A ตอนกอน = A ตอนหลง

2. ผลบวกของเลขอะตอมตอนกอน = ผลบวกของเลขอะตอมตอนหลง

Z ตอนกอน = Z ตอนหลง

ปฏกรยาฟชชน (Fission reaction) เกดจากธาตหนกถกยงดวยนวตรอน แลวแตกเปนธาตเบา ปฏกรยา

ฟชชนเปนปฏกรยาแยกตวของนวเคลยส โดยมนวตรอนเปนตววงเขาชนนวเคลยสหนกๆ ( A 230 ) เปนผล

ทาใหนวเคลยสทมขนาดปานกลาง และมนวตรอนทมความเรวสงเกดข นประมาณ 2-3 ตว ท งมการคายพลงงาน

ออกมาดวย ดงตวอยางปฏกรยาตอไปน

U23592 + n1

0 Ba14156 + rK92

36 + n310 + E

U23592 + n1

0 Xe14054 + Sr94

38 + n2 10 + + 200 MeV

รป 4.2 แสดงการเกดฟชชนของยเรเนยม -235


ปฏกรยาลกโซ (Chain reaction) เปนปฏกรยานวเคลยรแบบฟชชนทเกดข นอยางตอเนอง โดย

อาศยนวตรอนทเกดข นเปนตวยงนวเคลยสของธาตตอไป

รป 4.3 การเกดปฏกรยาลกโซ

ปฏกรยาฟวชน (Fision reaction) เกดจากธาตเบาต งแตสองธาตรวมกนกลายเปนธาตหนก ปฏกรยาฟวชน

เปนปฏกรยาหลอมตวของนวเคลยสและมพลงงานคายออกมาดวย นวเคลยสทใชหลอมจะตองเปนนวเคลยสเลกๆ

( A < 20 ) หลอมรวมกลายเปนนวเคลยสเบาทใหญกวาเดม

ตวอยางของปฏกรยาฟวชนททาไดในหองปฏบตการ

H21 + H2

1 H31 + H1

1 + 4 MeV

H21 + H2

1 eH32 + n1

0 + 3.3 MeV

ต วอยางของปฏกรยาฟวชนทเกดข นบนดาวฤกษ

H11 + H1

1 H21 1 0.4e0 MeV

H21 + H2

1 eH32 + n1

0 + 5.5 MeV

ตาราง เปรยบเทยบ Fission และ Fusion

แบบฟชชน แบบฟวชน

1. เปนปฏกรยาคายพลงงาน

2. เปนการแตกตวนวเคลยสของธาตทมเลขมวล

มากได 2 เสยง

3. เกดทอณหภมปกตได

4. ใหพลงงานตอปฏกรยามากกวาแบบฟวชน

5. ใหพลงงานตอมวลนอยกวาแบบฟวชน

6. สามารถควบคมใหเกดฟชชนและปฏกรยาลกโซ

ได เครองมอผลตพลงงานนวเคลยรทสามารถ

ควบคมอตราการเกดฟชชนและปฏกรยาลกโซได

เรยกวา เครองปฏกรณนวเคลยร (Nuclear Reactor)

1. เปนปฏกรยาคายพลงงาน

2. เปนการหลอมรวมนวเคลยสของธาตทมเลขนอย

สองธาต

3. เกดทอณหภมสงมาก เชน เกดข นบนดวงอาทตย

4. ใหพลงงานตอปฏกรยานอยกวาแบบฟชชน

5. ใหพลงงานตอมวลมากกวาแบบฟชชน

6. ย งไมสามารถควบคมปฏกรยาเพอนาไปใช

ประโยชนได



1. (O-NET 51) ขอใดถกตองเกยวกบปฏกรยานวเคลยรฟวชน ( fusion )

1. เกดทอณหภมต า 2. ไมสามารถทาใหเกดบนโลกได

3. เกดจากนวเคลยสของธาตเบาหลอมรวมกนเปนธาตหนก

4. เกดจากการทนวเคลยสของธาตหนกแตกตวออกเปนธาตเบา

2. (O-NET 52) ธาตหรอไอโซโทปในขอใดทไมมสวนเกยวของในปฏกรยานวเคลยรฟวชนทเกดข นท

ดวงอาทตย

1. ไฮโดรเจน 2. ดวเทอเรยม 3. ทรเทยม 4. ฮเลยม 3. (O-NET 53) โปรตอนและนวตรอนสามารถอยรวมกนเปนนวเคลยสได ดวยแรงใด

1. แรงดงดดระหวางมวล 2. แรงไฟฟา

3. แรงแมเหลก 4. แรงนวเคลยร

4. (O-NET 54) เหตใดโรงไฟฟานวเคลยรในปจจบนจงตองสรางใกลแหลงน าธรรมชาต

1. เพอใหมน าเพยงพอตอการดบไฟ กรณไฟไหมเตาปฏกรณปรมาณ

2. ใชน าปรมาณมากในการถายเทความรอนจากเตาปฏกรณไปยงกงหนไอน า

3. ใชน าปรมาณมากในการทาใหเกดปฏกรยาลกโซของปฏกรยานวเคลยร

4. ตองใชนวตรอนจานวนมากจากน าในการเรมปฏกรยานวเคลยร

5. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร H21 + X He4

2 + n X ควรเปนอนภาคใด ก. อเลกตรอน ข. โปรตอน ค. ดวเทอรอน ง. ทรทอน 6. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร N14

7 + H11 N15

7 + X X คออนภาคใด ก. อเลกตรอน ข. โปรตอน ค. นวตรอน ง. โพซตรอน 7. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร Hg198

80 (n , y) Au19779 ถามวา y คออนภาคใด

ก. อนภาคแอลฟา ข. โปรตอน ค. ดวเทอรอน ง. ทรทอน ประโยชนของกมมนตภาพรงส

1. ทางอตสาหกรรม ใชหารอยร วของทอ รอยราวของแผนโลหะ หรอใชควบคมความหนาแนน

ของแผนโลหะ

2. ทางการเกษตร ใชปรบปรงพนธพช วจ ยป ย ( P3215 ) วจ ยโคนม ( I131

53 ) การถนอมอาหาร หรอ

ศกษาการปรงอาหารของพช

3. ทางการแพทย ใชรกษาโรคมะเรง ( Co6027 ) ตรวจการไหลเวยนของโลหต ( Na24

11 )

4. การหาวตถโบราณ หรอการหาอายโลก จะใชคารบอน – 14 และยเรเนยม (Uranium-lead

dating)


อนตรายจากกมมนตภาพรงส

กมมนตภาพรงส เมอผานเขาไปในเนอเยอของสงมชวตทาใหเกดการเปลยนแปลงภายในเนอเยอ

ทาใหเนอเยอตายทนท หรอมการเปลยนแปลงไปจากเดมทาใหเกดโรคมะเรง

การปองกนอนตรายจากกมมนตภาพรงส

1. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสทเราไดรบข นกบเวลา ดงน นถาจาเปนตองเขาใกลบรเวณท

มธาตกมมนตรงส ควรใชเวลาส นทสดเทาทจะทาได

2. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสจะลดลง ถาบรเวณน นอยหางแหลงกาเนดกมมนตภาพรงส

มากข น ดงน นจงควรอยหางบรเวณทมธาตกมมนตรงสใหมากทสดเทาทจะมากได

3. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสชนดตาง ๆ มอ านาจทะลผานว ตถไดตางกน ดงน นจงควร

ใชว ตถทกมมนตภาพรงสผานไดยากเปนเครองกาบง เชน มกใชตะก ว คอนกรต กาบงรงสแกมมาและ

รงสบตาได นยมใชน าเปนเครองกาบงนวตรอน เปนตน


1. (O-NET 49) ขอใดตอไปน เปนการกาจดกากกมมนตรงสทดทสด

1. เรงใหเกดการสลายตวเรวข นโดยใชความดนสงมาก ๆ

2. เผาใหสลายตวทอณหภมสง

3. ใชปฏกรยาเคมเปลยนใหเปนสารประกอบอน

4. ใชคอนกรตตรงใหแนนแลวฝงกลบใตภเขา

2. (O-NET 50) เครองหมายดงรปแทนอะไร

1. เครองกาหนดไฟฟาโดยกงหนลม

2. การเตอนวามอ นตรายจากกมมนตภาพรงส

3. การเตอนวามอ นตรายจากสารเคม

4. เครองกาหนดไฟฟาโดยเซลลแสงอาทตย

3. (O-NET 50) รงสใดทนยมใชในการอาบรงสผลไม

1. รงสเอกซ 2. รงสแกมมา

3. รงสบตา 4. รงสแอลฟา

4. (O-NET 52) รงสในขอใดใชสาหรบฉายฆาเชอโรคในเครองมอทางการแพทย

1. รงสแกมมา 2. รงสบตา

3. รงสอนฟราเรด 4. รงสแอลฟา

5. (O-NET 53) ในทางการแพทย ไอโอดน-131 นามาใชเพอวตถประสงคตามขอใด

1. ตรวจการไหลเวยนของโลหตในรางกาย 2. ตรวจการทางานของตอมไทรอยด

3. รกษาโรคมะเรง 4. รกษาเนองอกในสมอง

บทที 4 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ · 2016-11-01 ·...

Documents

Transcript of บทที 4 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ · 2016-11-01 ·...