Page 20 - ฟิสิกส์นิวเคลียร์

20.6 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ 19

การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสที่จะเห็นได้ว่า นิวเคลียสอาจมีทั้งการสลายเป็นนิวเคลียสใหม่ และแตกตัว

เป็นนิวคลีออนได้ เช่น การแตกตัวของดิวเทอรอนออกเป็นโปรตอนและนิวตรอนเมื่อได้รับพลังงาน 2.22 MeV
การยิงอนุภาคแอลฟาให้พุ่งชนนิวเคลียสของไนโตรเจนแล้วท าเกิดนิวเคลียสของออกซิเจนและโปรตอน การ

สลายยของยูเรเนียม-238 ไปเป็นทอเรียม-234 และอนุภาคแอลฟา เป็นต้น กระบวนการที่นิวเคลียส

เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (nuclear reaction)
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ข้างต้นสามารถเขียนเป็นสมการได้ตามล าดับดังนี้

2 1 H + γ → H + n ; γ มีพลังงาน 2.22 MeV
1
1
0
1
N + He → 17 O + H
1
4
14
1
8
7
2
4
238 U → 234 Th + He
90
2
92
14
4
1
ในทุกสมการปฏิกิริยานิวเคลียร์ (a, b) ของนิวเคลียส X เช่นปฏิกิริยา N + He → 17 O + H
7
2
1
8
เขียนได้เป็น N(α, p) O และจะเรียกปฏิกิริยา ผลรวมของเลขอะตอมทั้งก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยา
17
14
8
7
จะต้องเท่ากัน แสดงว่าระจุไฟฟ้ารวมมีค่าคงตัว และผลรวมของเลขมวลก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยาก็จะต้อง
เท่ากันด้วย ซึ่งแสดงว่า จ านวนนิวคลีออนรวมก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยาจะต้องคงตัว
การชนระหว่างนิวเคลียสกับนิวเคลียส หรือระหว่างนิวเคลียสกับอนุภาค เขียนปฏิกิริยาได้เป็น
X + a → Y + b หรือเขียนได้อีกแบบหนึ่งเป็น X(a, b)Y
โดยที่ X แทนนิวเคลียสที่เป็นเป้า
A แทนอนุภาคทุ่งเข้าชนเป้า
B แทนอนุภาคที่เกิดขึ้นใหม่หลังการชน
Y แทนนิวเคลียสของธาตุใหม่ที่เกิดขึ้นหลังการชน
14
4
1
เรียกปฏิกิริยานี้ว่าปฏิกิริยา (a, b) ของนิวเคลียส X เช่น N + He → 17 O + H เขียนได้เป็น
2
8
1
7
14 17 14
7
8
7 N(α, p) O และจะเรียกปฏิกิริยา ( , p) ของ N
จะเห็นว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เสนอมานั้น มีทั้งการสลายที่เกิดขึ้นเองของธาตุกัมมันตรังสี และการ
แตกตัวของธาตุเสถียรเมื่อมีอนุภาคมาชน ปฏิกิริยาประเภทหลังมีความส าคัญต่อการศึกษาองค์ประกอบของ
นิวเคลียสมาก เพราะท าให้ทราบว่าโปรตอนและนิวตรอนเป็นองค์ประกอบของนิวเคลียส ยังมีความส าคัญอื่นๆ
อีก คือ ท าให้สามารถผลลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ไม่มีในธรรมชาติได้ เช่น ถ้าพิจารณาตาราง 20.4 ที่บอกมวล
ของนิวเคลียสของธาตุต่างๆ จะเห็นว่าไม่มีไอโซโทปของธาตุบางธาตุ เช่น 197 Pt, 210 Pb, 233 U
82
78
92
แต่จากการศึกษาพบว่า สามารถผลิตไอโซโทปที่ไม่มีในธรรมชาติขึ้นมา เช่น 197 Pt เกิดจากการยิงนิวตรอนไป
78
ชนแพลทินัม-196 ดังสมการ
196 Pt + n → 197 Pt + γ
1
78
0
78
โดย 197 Pt จะปล่อยต่อไปเป็น 197 Au และจะปล่อยรังสีบีตาออกมา เพราะครึ่งชีวิต 197 Pt เท่ากับ
78
78
79
20 ชั่วโมง ปัจจุบันมีการผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีมาใช้แล้ว อาจน าปฏิกิริยานิวเคลียร์มาใช้ในการสร้าง
นิวเคลียสของธาตุใหม่ เช่น ท าปรอทให้เป็นทองค า ดังนี้
196 Pt + H → 197 Au + n
1
2
0
79
78
1