กัมมันตภาพรังสี

กัมมันตภาพรังสี

การค้นพบกัมมันตภาพรังสี

-อองตวน อองรี เเบ็กเกอเรล
  นำธาตุยูเนียนวางบนเเผ่นฟิล์ม เเล้วนำไปตากเเดด
           ❤ธาตุกัมมันตภาพรังสี คือ ธาตุที่มีสมบัติในการเเผ่รังสี สามารถเเผ่รังสีเเละกลายเป็นอะตอมของธาตุอื่นได้
           ❤กัมมันตภาพรังสี คือปรากฏการณ์ที่ธาตุสามารถเเผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง ปรากฏการณ์นี้เป็นการเปลี่ยนเเปลงที่เกิดขึ้นภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไม่เสถียร

  การเกิดกัมมันตภาพรังสี

นิวเคลียสของธาตุไม่เสถียรโปรตรอนเเละนิวตรอนไม่เหมาะสมหรือไม่สมดุลกัน จึงเกิดการปล่อยรังสีเพื่อให้ตัวเองเสถียร เมื่อมวลเปลี่ยนธาตุจะเปลี่ยนเเละขนาดเล็กลง

ชนิดเเละสมบัติของรังสีบางชนิด

           รังสีแอลฟา

            เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค มีประจุไฟฟ้า +2 มีเลขมวล 4 มีอำนาจทะทะลวงต่ำมาก กระดาษเพียงแผ่นเดียวหรือสองแผ่นก็สามารถกั้นได้ ในสนามไฟฟ้ารังสีแอลฟาเบนเข้าหาขั้วลบ สามารถวิ่งผ่านอากาศได้ระยะทางเพียง 3-5 cm เพราะเมื่อรังสีแอลฟาผ่านสาร สามารถทำให้สารเกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้ดี จึงทำให้เสียพลังงานอย่างรวดเร็ว        

          รังสีบีตา

           คือ อนุภาคที่มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน กล่าวคือ มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน มีพลังงานสูง ในสนามไฟฟ้ารังสีบีตาเบนเข้าหาขั้วบวก มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า สามารถผ่านแผ่นโลหะบางๆ เช่น แผ่นตะกั่วหนา 1 mm แผ่นอะลูมิเนียมหนา 5 mm มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง และมีอำนาจในการไอออไนซ์น้อยกว่ารังสีแอลฟา  

          รังสีแกมมา

            คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ไม่มีประจุและไม่มีมวล ไม่เบียงเบนในสนามไฟฟ้า มีอำนาจทะลุทะลวงสูงสุด สามารถทะลุผ่านแผ่นโลหะและเนื้อเยื่อได้แต่ถูกกั้นได้โดยคอนกรีตหรือแผ่นตะกั่วหนา โดยสามารถทะลุผ่านแผ่นตะกั่วหนา 8 mm หรือผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆ ได้ มีอำนาจในการไอออไนซ์น้อยมาก 

ปฏิกิริยานิวเคลียส

คือปฏิกิริยาการสลายตัวในนิวเคลียสของรังสีเเอลฟา,บีตา,เเกมมา

การสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี

ไม่ว่าจะอยู่ในสถานะไหนก็สามารถเเผ่รังสีได้ โปรตรอน+นิวตรอน ไม่สมดุลกันทำให้เกิดการเเผ่รังสีของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีจะเป็นสัดส่วนตรงกับจำนวนอนุภาคนิวเคลียส

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตภาพรังสี

      หมายถึง ระยะเวลาที่สารสลายตัวไปจนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมใช้สัญลักษณ์เป็น t1/2 นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความดัน อัตราการสลายตัว เป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็นครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโท 

Nเหลือ   = ปริมาณกัมมันตรังสีที่เหลือ

T            = จำนวนเวลาที่ธาตุสลายตัว

Nเริ่มต้น = ปริมาณกัมมันตรังสีเริ่มต้น

n             = จำนวนครั้งในการสลายตัวของครึ่งชีวิต

ประโยชน์ของสารกัมมันตรังสี

 1. การการเกษตร

          - การหาอัตราการดูดซึมปุ๋ยของรากไม้ โดยใช้ฟอสฟอรัส-32 แล้ววัดปริมาณรังสีที่ใบ ดังรูปข้างล่าง

          - การคัดเลือกโคนมโดยใช้  ตรวจการทำงานของต่อมไทรอยด์ซึ่งมีผลต่อปริมาณน้ำนม

          - รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีทำให้พืชกลายพันธุ์ ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ให้ดีขึ้น เช่น การคัดพันธุ์ข้าวที่ทนน้ำ ทนศัตรูพืช ให้ผลผลิตเร็วขึ้น 

          - กำจัดแมลงโดยอาบรังสีทำให้แมลงตายเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอม ในเซลล์หรือหยุดการแพร่พันธุ์ 

       

      

       2. ด้านการเเพทย์

          - รังสีโคบอลต์ –60 รักษามะเร็งโดยรังสีทำลายเซลล์มะเร็ง 

           - ศึกษาการหมุนเวียนของโลหิต ด้วยรังสีจาก  (จากเกลือแกง) หาตำแหน่งอุดตันในเส้นเลือด
          - ตรวจการทำงานของต่อมไทรอยด์ด้วยรังสีจากไอโอดิน-131 

     3. ด้านอุตสาหกรรม

           - ควบคุมความหนาของแผ่นโลหะให้สม่ำเสมออย่างต่อเนื่องในกระบวนการผลิตด้วยรังสีเบตา 
          - การเชื่อมโลหะ การหารอยรั่วของท่อลำเลียงน้ำมันด้วยรังสีแกมมา ช่วยประหยัด ทั้งเวลา และแรงงาน 

      4. ด้านธรณีวิทยา 

          - มีการใช้ C-14 คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ หรืออายุของซากดึกดำบรรพ์ การหาอายุวัตถุโบราณและการศึกษาทางธรณีวิทยา ใช้ธาตุกัมมันตรังสีคาร์บอน-14 ซึ่งมี ครึ่งชีวิต      5760 ปี อัตราส่วนของคาร์บอน-14 ต่อคาร์บอน-12 ในพืชและสัตว์มีค่าคงตัวขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ ภายหลังสิ่งมีชีวิตตายไป อัตราส่วนนี้จะลดลง นำมาคำนวณหาอายุวัตถุโบราณได้ 

      5. ด้านการถนอมอาหาร 

          - ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร  จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น

       6. ด้านพลังงาน 

          - ใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

           

            โทษของสารกัมมันตรังสี

1)เกิดการระเบิดเเละมีสารที่ยังเหลืออยู่ซึ่งเป็นอันตราย

2)ทำให้ร่างกายผิดปกติเกิดจากสาร เช่น มะเร็งผิวหนัง

            การป้องกันสาร

1)สังเกตุจากป้ายเตือน

2)ใช้เวลาให้น้อยที่สุดในการเข้าไปในบริเวณที่มีสาร เเละใส่เสื้อผ้าให้มิดชิด

3)อยู่ให้ห่างจากบริเวณที่เกิดการเเผ่รังสี

4)อยู่หลังกำเเพงที่มีความหนา 10 ซม.หรือลงไปในน้ำ