เรื่อง การพบกัมมันตภาพรังสีและการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

ใบความรู้ที่ 1

เรื่อง การพบกัมมันตภาพรังสี

 ปี พ.ศ. 2439  แบ็กเกอแรล  นักฟิสิกส์ ชาวฝรั่งเศสได้ทดลองศึกษาว่า เมื่อสารใด เกิดการเรืองแสง จะปล่องรังสีเอกซ์ออกมา แบ็กเกอแรลได้ทดลองใช้สารต่าง ๆ ที่เกิดการเรืองแสง เมื่อได้รับแสงแดด แล้วตรวจสอบว่ามีการปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาในขณะที่มีการเรืองแสงหรือไม่  โดยใส่ฟิล์มถ่ายรูปไว้ในซองกระดาษสีดำซึ่งแสงไม่สามารถทะลุผ่านได้ แล้วนำไปวางไว้ใต้สารที่สงสัย  แบ็กเกอแรล พบว่า มีรอยดำปรากฏบนฟิล์มดังที่คาดไว้ เขาสรุปเพียงว่า มีรังสีชนิดหนึ่งแผ่ออกมาจากสารประกอบของยูเรเนียม

และ รังสีนี้ทะลุผ่านกระดาษดำไปกระทบฟิล์มทำให้เกิดรอยดำบนฟิล์ม

          การที่แบ็กเกอแรล   พบรังสีดังกล่าว ทำให้ นักวิทยาศาสตร์เกิดความสงสัยว่ามีธาตุอื่น ๆ ที่มี

การแผ่รังสีเช่นเดียวกับธาตุยูเรเนียมอีกหรือไม่  ปิแอร์ และมารี กูรี ได้ทดลองกับธาตุบางชนิด  เช่น

ทอเรียม  เรเดียม  พอโลเนียม  และพบว่ามีการแผ่รังสีเช่นเดียวกับธาตุยูเรเนียม ปรากฏการณ์ที่ธาตุ

แผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องนี้เรียกว่า  กัมมันตภาพรังสี  และธาตุที่มีสมบัติ สามารถแผ่รังสีได้เองเรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี

         ซึ่ง สรุปได้ว่า   กัมมันตภาพรังสี   เป็นปรากฏการณ์ที่นิวเคลียสของไอโซโทปไม่เสถียร  เกิดการเปลี่ยนเพื่อปรับตัวให้มีเสถียรภาพ  โดยการปล่อยอนุภาคบางชนิดหรือพลังงานในรูปโฟตอนออกมา   

 การแบ่งนิวไคลด์

  นิวไคลด์ ( Nuclide ) คือกลุ่มอะตอมหรือนิวเคลียสที่มี่คุณสมบัติบางอย่างเหมือนกัน แบ่งได้

เป็น 3 ประเภทคือ

  1.  Stable   Nuclide   คือ นิวไคลด์ที่มีอยู่ในธรรมชาติ ไม่มีการสลายตัว เช่น ₂He⁴ ,  ₈O¹⁶ , ₂₀Ca⁴⁰

   2. Naturally  Radioactive  Nuclide  คือ นิวไคลด์ที่มีอยู่ในธรรมชาติ แต่ไม่มี Stable  จะสลายตัว

        เป็นนิวไคลด์อื่น และแผ่รังสีออกมา เช่น     ₁₉K^{40 ,} ,   ₉₀ Th ²³²  , ₉₂U²³⁵ , ₉₂ U²³⁸

   3. Artificially – produced  Radioactive  Nuclide   คือนิวไคลด์ที่ประดิษฐ์ขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ เช่น  ₁₄Si²⁸    ,    ₁₃²⁸Al   ,  ₉₂U²³⁹

นิวไคลด์ในข้อ 2 และ 3 รวมเรียกว่า    Radioactive  Nuclides

ใบความรู้ที่ 2

เรื่อง  การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

 

       1. การสลายตัวให้อนุภาคอัลฟา ( Alpha – decay )

                 อนุภาคอัลฟาปกติถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสขนาดใหญ่  เมื่อปล่อยอนุภาคออกมา

แล้วจะทำให้เลขอะตอม ( Z ) ลดลง 2 หน่วย และเลขมวลลดลง 4 หน่วย เช่น

                            ₈₈ Ra ²²⁶                       ₈₆ Rn²²²  +  ₂He⁴  + Q

      เมื่อ Q    เป็นพลังงานจลน์ของนิวเคลียสของธาตุใหม่ และอนุภาคอัลฟา  ซึ่งส่วนใหญ่จะ

เป็นของอนุภาคอัลฟา  เพราะมีมวลน้อยกว่า  สมการทั่วไปเขียนได้ ดังนี้คือ

                

          _ZP^A               _Z-2D^A-4   +   ₂He⁴   +  Q

     2. การสลายตัวให้อนุภาคเบตา ( Beta – decay )

             แบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ

              2.1  Negative  Beta  Decay  ( b^- )  เกิดจากการที่นิวตรอน 1 ตัว เปลี่ยนสภาพไปเป็น

โปรตอน แล้วปลดปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตรินิวตรีในออกมา

                         N                      P +  e ^-  +   + Q

              Q  เป็นพลังงานจลน์ของ e^-  และ    ซึ่งจะมีการแบ่งพลังงานกันไม่แน่นอน พลังงาน

ของ  จึงมีค่าไม่แน่นอน  สมการทั่วไป คือ

        

                _Z P^A                     _Z+1 D^A  +  e^-  +     เช่น      ₆C¹⁴                     ₇ N¹⁴ +  e^-  +     

  2.2  Positive  Beta  Decay  (  b⁺ )   เกิดจากการที่โปรตอน ตัวเปลี่ยนสภาพเป็นนิวตรอน

แล้วปลดปล่อยโพซิตรอนกับนิวตริโนออกมา

      P                      n  +  e⁺  +     + Q

สมการทั่วไป คือ    

                _Z P^A                     _Z-1 D^A  +  e⁺  +     เช่น      ₆C¹1                    ₅ B¹¹ +  e⁺  +     

         Electron  Capture  ( EC )  เป็นปฏิกิริยาคล้าย ๆ  b⁺  -decay  คือโปรตอนในนิวเคลียสจะดูดเอาอิเล็กตรอนจากภายนอกเข้าไป เพื่อทำให้ประจุลดลงกลายเป็น n  และ  

       P   +  e^-                  n  +    เช่น  ₄ Be⁷  +  e^-                     ₃Li ⁷  +

   อิเล็กตรอนในชั้น K  มีโอกาสถูกดูดมากที่สุด  บางทีจึงเรียกว่า K – Capture

3. การสลายตัวให้อนุภาคแกมมา ( Gamma – decay )

     รังสีแกมมา คือ โฟตอนที่มีพลังงานสูงมากในระดับ MeV  เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับ

พลังงานภายในนิวเคลียส  มักจะเกิดตามหลัง หรือ  decay   เสมอ เพราะในการปล่อยรังสี   และ

  นั้นจะทำให้นิวเคลียสที่เกิดใหม่อยู่ใน Excited  State    ในการกลับไปสู่สภาวะ   ground  State

จึงต้องปล่อยพลังงานทิ้งไปในรูปของรังสีแกมมา เช่น

          ₈₂ Pb²¹⁰                 ( ₈₃ Bi²¹⁰ ) ^*  + e^-  +    แล้ว  (  ₈₃ Bi²¹⁰ ) ^*                  ₈₃ Bi²¹⁰ +

หมายเหตุ     ถ้า  e^-  กับ e⁺  มาชนกันเมื่อใดจะเกิดการระเบิดกลายเป็นพลังงานหมดในรูป

ของโฟตอน  2  ตัว  เรียกปฏิกิริยานี้ว่า  annihilation  interaction  

  

    e⁺   +   e^-                  2 Photons       

  แล้ว      เป็นอนุภาคใหม่ ไม่มีมวล  ไม่มีประจุ  ความเร็วเท่ากับแสง ไม่ค่อยทำปฏิกิริยากับสารใด ๆ จึงพบได้ยาก

ใบความรู้ที่ 3

เรื่อง  องค์ประกอบของนิวเคลียส

 สมัยแรก ๆ  ของการค้นพบกัมมันตภาพรังสี  นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า  นิวเคลียสประกอบด้วย

โปรตอนและอิเล็กตรอน  จึงต้องสมมติฐานโปรตอน – อิเล็กตรอนนี้ว่า นิวเคลียส มีเลขมวล A  และมีโปรตอนเท่ากับ A  ตัว  มีประจุของนิวเคลียส     +Ze  ดังนั้น    มีอิเล็กตรอนในนิวเคลียส  A – Z  ตัว

 และมีอิเล็กตรอนอีก Z  ตัว  อยู่ภายนอกนิวเคลียส

.            เมื่อมีการค้นพบนิวตรอนแล้ว  จึงมีการตั้งสมมติฐานใหม่ว่า  นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน  ประจุไฟฟ้าของนิวเคลียส    คือ    ประจุไฟฟ้ารวมของโปรตอนที่อยู่ภายใน ( คือ เลขอะตอม )  แต่ละธาตุจะมีค่าเฉพาะตัว  จำนวน  โปรตอน และนิวตรอนในนิวเคลียส  เรียกว่า  นิวคลีออน ( เลขมวล ) จากสมมติฐานนี้  สามารถอธิบายการแผ่กัมมันตภาพรังสี ได้ เช่น การเกิดอนุภาคอัลฟา  เกิดจาก

              ( ₁ H¹     +  ₁ H¹      )  + (  ₀n¹  + ₀n¹  )                ₂ He⁴  หรือ  ₀n¹               ₁ H¹    + _-1e ⁰

เป็นต้น

           องค์ประกอบของนิวเคลียส

           1. ประจุ   โปรตอน  หรือนิวเคลียสของไฮโดรเจนอะตอม  (₁ H¹     )  มีประจุ +e  ( e คือ ขนาดของประจุของอิเล็กตรอน )

            2.  มวล  โปรตอนมีมวล  1.67252 x  10^-27  kg    หรือ  1.007276  U

                          นิวตรอนมีมวล  1.67482 x 10^-27  kg หรือ  1.008665  U

            3.  ทั้งโปรตอนและนิวตรอนมีโมเมนตัมเชิงมุม หรือ  nuclear   spin    เท่ากับอิเล็กตรอน

.

 

 

 

 

 

ใบความรู้ที่ 4

เรื่อง การพบนิวตรอน

                รัทเทอร์ฟอร์ด    เป็นผู้ค้นพบวิธีทำให้นิวเคลียสเปลี่ยนแปลง โดยการยิงอนุภาคอัลฟาไปยังนิวเคลียสของไนโตรเจน  ผลที่ได้กลายเป็นนิวเคลียสของออกซิเจนและโปรตอน

                    ₂He⁴  +  ₇N¹⁴                          ₈O¹⁶    +   ₁ H¹

                ต่อมารัทเทอร์ฟอร์ดได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับอนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียส ว่า มีอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าอยู่ภายในนิวเคลียส  และอนุภาคนี้เกิดจากการจับรวมตัวกันระหว่างโปรตอนกับอิเล็กตรอน  เขาตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า “ นิวตรอน “

                นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้พยายามศึกษาการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ โดยใช้อนุภาคอัลฟายิงไปยังเป้า เช่น   ₂He ⁴  +  ₄Be⁹                        ₆C¹²    +   ?

                  พบว่า ในปฏิกิริยารังสีออกมามีคุณสมบัติคล้ายรังสีแกมมา ซึ่งต่อมาแชควิค  ได้อธิบายปฏิกิริยานี้ว่า สิ่งที่คล้ายรังสีแกมมานั้นคือ อนุภาคนิวตรอน  มีสัญลักษณ์ เป็น  ₀n¹    มีมวลใกล้เคียงกับอนุภาคโปรตอน  มีประจุเท่ากับศูนย์  คือเป็นกลางทางไฟฟ้า ( จึงใช้สนามแม่เหล็กตรวจสอบไม่ได้ )  และเป็นการสนับสนุนความเห็นของรัทเทอร์ฟอร์ดเกี่ยวกับอนุภาคนี้

                การทดลองเพื่อหามวลของนิวตรอนของแซควิค  เขาใช้อนุภาคนิวตรอนที่ได้จากปฏิกิริยาข้างต้นยิงไปยังนิวเคลียสของไฮโดรเจน  ( พาราฟิน )   หรือยังไปยังนิวเคลียสของไนโตรเจน  แล้ววัดความเร็วของอนุภาคที่หลุดออกมา  โดยใช้หลักการคงที่ของโมเมนตัมและพลังงานเมื่อคิดว่าเป็นการชนแบบยืดหยุ่น  พบว่า  อนุภาคนิวตรอนมีมวล 1.008  U  ปัจจุบันสามารถหาได้ละเอียด ถึง  1.00866 U  ซึ่งใกล้เคียงกับมวลของโปรตอนมาก  คือ 1.007276  U

             จากการค้นพบนิวตรอน  ทำให้เกิดวิชาฟิสิกส์นิวตรอน  ซึ่งศึกษาการผลิต นิวตรอน ,  ตรวจวัด ,  ปฏิกิริยานิวเคลียร์  เป็นต้น

ใบงาน

เรื่อง   การพบกัมมันตรังสีและการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

คำสั่ง  ให้นักเรียนระดมความคิดแล้วเติมคำลงในช่องว่าง

1. จงอธิบายความหมายของกัมมันตภาพรังสี

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

2  แนวเบี่ยงเบนของรังสีทั้ง 3 ชนิดคือ รังสีเบตา  รังสีแอลฟา และรังสีแกมมา ทำให้เราสามารถบอกชนิดของประจุไฟฟ้าของรังสีเหล่านี้ได้หรือไม่ อย่างไร

. ……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

3. ทำไมเราจึงไม่สามารถใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในการตรวจสอบอนุภาคนิวตรอน

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

4. จงอธิบายโครงสร้างของนิวเคลียส

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………..

แบบทดสอบย่อยท้ายแผนการจัดการเรียนรู้

เรื่อง การพบกัมมันตภาพรังสีและการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส                      

คำชี้แจง

1.       ข้อสอบฉบับนี้เป็นแบบปรนัย 4 ตัวเลือก  จำนวน  4  ข้อ  ใช้เวลาสอบ  5  นาที

2.       ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย  X   ลงช่องในกระดาษคำตอบตรงกับข้อที่ถูกต้องที่สุด

1. ข้อความต่อไปนี้ข้อไหนถูก

         ก.   รังสีเบตามีอำนาจทะลุผ่านสูงกว่ารังสีแกมมาแต่น้อยกว่ารังสีเอกซ์

         ข.   รังสีเบตามีอำนาจทะลุผ่านสูงกว่ารังสีแอลฟา แต่น้อยกว่ารังสีแกมมา

         ค.   รังสีเบตามีอำนาจทะลุผ่านสูงกว่ารังสีเอกซ์แต่น้อยกว่ารังสีแอลฟา

         ง.   รังสีเบตามีอำนาจทะลุผ่านสูงกว่ารังสีอื่น ๆ ทุกชนิด

2. อนุภาคแอลฟาประกอบด้วย

         ก.  2  โปรตอน

         ข.  4 โ ปรตอน

         ค.  2 โปรตอนกับ 2 อิเล็กตรอน

         ง.   2 โปรตอน กับ 2 นิวตรอน

3.  รังสีแคโทดต่างกับรังสีเบตา คือ

         ก. รังสีเบตาเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

         ข. รังสีเบตามีความเร็วไม่คงที่

          ค. รังสีแคโทดมีค่า     คงที่    

          ง. รังสีแคโทดสามารถควบคุมด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กพร้อม ๆ กัน

4. รังสีแอลฟามีอำนาจในการทะละผ่านน้อยกว่ารังสีชนิดอื่นเนื่องจาก

           ก. รังสีแอลฟามีพลังงานน้อยกว่า

           ข. รังสีแอลฟาไม่มีประจุไฟฟ้า

            ค. รังสีแอลฟาทำให้สารที่รังสีผ่านแตกตัวเป็นไอออน

            ง. ผิดทุกข้อ

ใบความรู้

เรื่อง การสลายของนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีและไอโซโทป

 

การสลายของนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสี

          ถ้า P  ( Parent  Nuclide ) เป็นนิวเคลียสของธาตุก่อนสลายตัว  และ D ( Daughter  Nuclide ) เป็นนิวเคลียสของธาตุที่เกิดใหม่  จำนวนของ P  ที่สลายไปจะต้องมีค่าเท่ากับจำนวนของ D  ที่เกิดใหม่เสมอ ธาตุแต่ละชนิดมีอัตราการสลายตัวไม่เท่ากัน ( มีตั้งแต่ 10^-14 วินาที จนถึง

10⁵ ปี ) ช่วงเวลาที่ธาตุกัมมันตภาพรังสีสลายตัวจนมีปริมาณลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม  เราเรียกว่า  “ ครึ่งชีวิต “ ( half – life ) ใช้สัญลักษณ์ T

           เช่น   ที่เวลา   t  =  0        จำนวนนิวเคลียส  =  N₀

                       t  =  T    จำนวนนิวเคลียส  = 

                       t  = 2 T  จำนวนนิวเคลียส  = 

        

     ในปีพ.ศ. 2445  รัทเทอร์ฟอร์ด  และซอดดี ได้ตั้งสมมติฐานเพื่อใช้อธิบายการสลายของธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งอาจกล่าวโดยสรุปได้ดังนี้

      1.  ธาตุกัมมันตรังสีจะสลายกลายเป็นธาตุใหม่ด้วย  การปล่อยอนุภาคแอลฟา  หรืออนภาค เบตา ธาตุใหม่ที่ได้จากการสลายนี้จะมีสมบัติทางเคมีผิดแผกไปจากธาตุเดิมและธาตุใหม่นี้อาจจะเป็นธาตุกัมมันตรังสีก็ได้

      2.  การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีไม่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมภายนอกนิวเคลียส เช่นอุณหภูมิ  ความดันเป็นต้น แต่การสลายนี้จะเป็นไปตามหลักการทางสถิติที่เกี่ยวกับโอกาสและกระบวนการแบบสุ่ม  เช่น ถ้ามีธาตุกัมมันตรังสีอยู่จำนวนหนึ่ง เราไม่สามารถบอกได้ว่า นิวเคลียสใดในธาตุนั้นจะสลายก่อนหรือหลัง เรากล่าวได้แต่เพียงว่า ทุกนิวเคลียสมีโอกาสเท่า ๆ กันที่จะสลายในช่วงเวลาหนึ่ง และโอกาสเช่นนี้จะไม่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมและเวลา

        ถ้าให้  N  เป็นจำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ขณะเวลา  t

                  เป็นจำนวนนิวเคลียสที่สลายไปในช่วงเวลาสั้น ๆ  นับจากเวลา t

ดังนั้น    แสดงจำนวนนิวเคลียสที่สลายไปใน 1 หน่วยเวลา  ซึ่งปริมาณนี้ก็คือ อัตราการสลายของนิวเคลียส  ณ  เวลา t  นั่นเอง  ปริมาณนี้เป็นปริมาณที่แปรผันตรงกับจำนวนของนิวเคลียสที่มีในขณะนั้น     ดังนั้นจึงอาจเขียนความสัมพันธ์ได้ว่า

                                                                     N

                                  หรือ

                                                                =    -   

            โดยที่ l   เป็นค่าคงตัวของการแปรผัน  ซึ่งมีค่าขึ้นอยู่กับชนิดของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี  ค่าคงตัวนี้เรียกว่า  ค่าคงตัวการสลาย   เครื่องหมายลบแสดงการลดลงของ

จำนวน  นิวเคลียสเมื่อเวลาผ่านไป

            ถ้าช่วงเวลา    มีค่าน้อยมาก (                      0 ) เราสามารถใช้ความรู้แคลคูลัส เขียนสมการได้เป็น

                         =                       = 

                                                                             

                       หรือ              -              = 

   ปริมาณ   -   บอกอัตราการลดลงของจำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งก็คืออัตราการแผ่รังสีในขณะหนึ่งนั้นเอง เรียกปริมาณนี้ว่า กัมมันตภาพ   ของธาตุกัมมันตรังสี  นิยมแทนด้วยสัญลักษณ์ A  ปริมาณนี้หาได้จากจำนวนนิวเคลียสที่สลายต่อวินาที ในระบบเอสไอ A มีหน่วยเป็นแบ็กเกอแรล  ใช้สัญลักษณ์ Bq

        ในทางปฏิบัตินิยมวัดกัมมันตภาพเป็นหน่วยกูรี  ซึ่งมีสัญลักษณ์เป็น Ci  โดยนิยามว่า

1 กูรี มีค่าเท่ากับ 3.7 x 10¹⁰ แบ็กเกอแรล  จะเห็นได้ว่ากัมมันตภาพ 1 กูรี นั้นมีค่าสูงมาก จึงนิยมใช้หน่วยที่เล็กกว่า คือ  มิลลิกูรี  และ ไมโครกูรี  ซึ่งมีสัญลักษณ์เป็น mCi  และ Ci   ตามลำดับ

                      1   mCi   =   3.7 x 10⁷   Bq

                      1  Ci    =   3.7 x 10⁴  Bq

ไอโซโทป

        จากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี  จะเห็นได้ว่ามีกลุ่มของนิวเคลียส ซึ่งมีเลขอะตอมเท่ากัน  แต่มีมวลต่างกันอยู่หลายกลุ่ม  เราเรียกนิวเคลียสเหล่านี้ว่า ไอโซโทป   ซึ่งมีทั้งไอโซโทปเสถียรและไม่เสถียร  ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน  แต่สมบัติทางกายภาพต่างกัน  การวิเคราะห์ไอโซโทปของธาตุจึงไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีทางเคมี การวิเคราะห์ไอโซโทปจึงใช้วิธีแยกมวลด้วยเครื่องมือ  แมสสเปกโทรมิเตอร์ ( mass  spectrometer ) 

           เครื่องมือ แมสสเปกโทรมิเตอร์ มีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ

          1. ส่วนเร่งอนุภาค  ทำหน้าที่ให้ไอโซโทปที่อยู่สภาพก๊าซกลายเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า แล้วใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้าทำให้เกิดสนามไฟฟ้า เร่งให้อนุภาคมีความเร็วผ่านช่องแคบที่กำหนดให้ แต่ยังมีความเร็วไม่เท่ากัน

          2. บริเวณคัดเลือกความเร็ว  ประกอบด้วยสนามไฟฟ้า  E  และสนามแม่เหล็ก B^’  โดย E , B^’     กลุ่มอนุภาคที่ต้องการมีความเร็ว v  และเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง ทำให้แรง  qE  =  qVB^’

.                                   ดังนั้น      V   = 

         3.   บริเวณวิเคราะห์  ประกอบด้วยสนามแม่เหล็ก B^’’  เมื่อมีอนุภาคที่มีความเร็วเท่ากันวิ่งเข้ามาในสนามแม่เหล็ก  แต่จะเกิดการเบี่ยงเบน  เนื่องจากอนุภาคแต่ละตัวมีมวลไม่เท่ากัน  ทำให้เกิดแรงกระทำต่ออนุภาคไม่เท่ากัน  แรงนี้ทำให้อนุภาคเกิดการโค้งไปตกกระทบบนแผ่นสารเรืองแสง จะได้ว่า

                       แรงสู่ศูนย์กลาง  =   แรงเนื่องจากสนามแม่เหล็ก

                                       =   qvB^’’

                                    m        =  

.

      จากสมการ  จะเห็นได้ว่ามวลของไอโซโทปจะเป็นสัดส่วนตรงกับรัศมีของส่วนโค้ง

.

 

 

 

 

 

 

.

.

.

ใบงาน

                  เรื่อง การสลายของนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีและไอโซโทป

        

คำสั่ง     ให้นักเรียนระดมความคิดตอบตำถามลงในช่องว่างที่กำหนดให้

1. สมมติฐานของรัทเทอร์ฟอร์ดที่ใช้อธิบายการสลายของธาตุกัมมันตรังสีสรุปได้ว่าอย่างไร

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

2.   คำว่า ครึ่งชีวิต  หมายความว่าอย่างไร  จงยกตัวอย่างประกอบ

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

3.  ธาตุกัมมันตรังสีไอโอดีน – 126 มีครึ่งชีวิต 13.3 วัน ถ้าในขณะหนึ่งไอโอดีนนี้มีค่ามวล 10 กรัม จงหาว่า  จะต้องใช้เวลานานเท่าใด จึงจะเหลือไอโอดีน-126 จากการสลายเท่ากับ 5  กรัม และถ้าเวลาผ่านไป 40 วัน จะมีไอโอดีน -126 เหลืออยู่กี่กรัม  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

ใบความรู้

           เรื่อง  เสถียรภาพของนิวเคลียส

 

จากสมมติฐานเรื่องโครงสร้างของนิวเคลียสทำให้ทราบว่า องค์ประกอบของนิวเคลียสคือ โปรตอน  และนิวตรอน อนุภาคเหล่านี้รวมตัวกันอยู่เป็นนิวเคลียส เกิดจากแรงนิวเคลียร์และพลังงานยึดเหนี่ยวในนิวเคลียสที่ยึดเหนี่ยวอนุภาคเหล่านี้ไว้ ทั้ง ๆ ที่มีแรงผลักทางไฟฟ้าระหว่างโปรตอน

แรงนิวเคลียร์        

        จากการทดลองการกระเจิงของรัทเทอร์ฟอร์ด พบว่า อนุภาคอัลฟาเข้าไปใกล้นิวเคลียสของทองคำมากที่สุดที่ระยะประมาณ 3x 10^-14  เมตร  ดังนั้น การใช้อนุภาคที่มีประจุยิงไปยังนิวเคลียสจึงไม่อาจวัดได้ถูกต้องเพราะเกิดแรงผลักระหว่างประจุ  จำเป็นต้องยิงนิวเคลียสด้วยอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า  คือ นิวตรอน  ( ซึ่งอนุภาคนี้เกิดจากการรวมตัวของโปรตอนกับอิเล็กตรอน ) เพื่อที่จะฝ่าแรงคูลอมบ์เข้าไปปะทะกับแกนนิวเคลียสได้

            นักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปได้ว่า นิวเคลียสมีลักษณะเป็นทรงกลมและขนาดของนิวเคลียสขึ้นอยู่กับจำนวนนิวคลีออนที่นิวเคลียสมีดังนี้

          ถ้า R  เป็นรัศมีของนิวเคลียสที่มีเลขมวล A

               จะได้   R a    A^1/3

                หรือ     R   =    r₀ A^1/3

         ค่า r₀  นี้ในปัจจุบันยังวัดได้ไม่แน่นอน แต่พอจะประมาณได้ว่ามีค่าตั้งแต่ 1.2 x 10^{-15 เมตร}

ถึง 1.5 x 10^-15  เมตร

        ด้วยเหตุที่นิวเคลียสมีขนาดเล็ก  จึงทำให้แรงผลักไฟฟ้าระหว่างโปรตอนกับโปรตอนในนิวเคลียสมีค่าสูงมาก นอกจากนั้นแรงนี้ยังมีค่ามากกว่าแรงดึงดูดระหว่าง มวลเป็นอันมากด้วย  ดังนั้นการที่นิวคลีออนสามารถยึดกันอยู่ในนิวเคลียสได้จะต้องมีแรงอีกประเภทหนึ่งกระทำระหว่างนิวคลีออนเหล่านั้น ซึ่งแรงดังกล่าวนี้ต้องเป็นแรงดถึงดูดและมีค่ามากกว่าแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าแรงนี้เรียกว่า  แรงนิวเคลียร์

                                                 

   พลังงานยึดเหนี่ยว

      การศึกษาโครงสร้างของอะตอม ทำให้เราทราบว่า การที่อิเล็กตรอนไม่สามารถหลุดออกจากวงโคจรรอบนิวเคลียสได้เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างประจุบวกของนิวเคลียส และประจุลบของอิเล็กตรอน  นอกจากนี้ยังทราบอีกว่าในกรณีของอะตอมไฮโดรเจน ถ้าให้พลังงาน 13.6 eV แก่อิเล็กตรอน  อิเล็กตรอนก็จะกระเด็นหลุดออกจากอะตอมได้  และพลังงานนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงที่ยึดอิเล็กตรอนไว้กับนิวเคลียส  ดังนั้นในการศึกษาธรรมชาติของแรงนิวเคลียร์นั้น  วิธีหนึ่งที่สามารถทำให้ได้ คือ  ให้พลังงานแก่นิวเคลียสเพื่อให้นิวคลีออนแยกออกจากกัน  พลังงานที่พอดีทำให้นิวคลีออนแยกออกจากกันนี้เรียกว่า  พลังงานยึดเหนี่ยว   

           อนุภาคดิวเทอรอน ซึ่งก็คือ นิวเคลียสของธาตุดิวเทอเรียม  เป็นอนุภาคที่ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 1 ตัว  สามารถหาพลังงานยึดเหนี่ยวของดิวเทอรอนได้โดยการฉายรังสีแกมมาไปกระทบดิวเทอรอนและก็ได้พบว่า  รังสีแกมมาต้องมีพลังงานไม่น้อยกว่า 2.22 MeV

จึงทำให้ดิวเทอรอนแยกออกเป็นโปรตอนและนิวตรอนได้  นั่นคือพลังงานยึดเหนี่ยวของดิวเทอรอนมีค่าถึง 2.22 MeV

        จาก ค่ามวลอะตอมของธาตุ เราสวามารถหามวลของดิวเทอรอนได้โดยหักมวลของอิเล็กตรอน 1 ตัวออกจากมวลของดิวเทอเรียมดังนี้

             มวลของดิวเทอเรียม                       =  2.014102 u

             มวลของอิเล็กตรอน 1 ตัว            =  0.000549 u

             มวลของดิวเทอรอน                       =  2.013553  u

             สำหรับผลรวมของมวลโปรตอนกับนิวตรอนในดิวเทอเรียมหาได้ดังนี้

              มวลของโปรตอน  1  ตัว                 = 1.007276  u

              มวลของนิวตรอน 1 ตัว               =  1.008665 u

              ผลรวมของมวลของทั้ง 2 อนุภาค   =  2.015941  u

       จะเห็นได้ว่า เมื่อโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป็นดิวเทอรอนนั้น  จะมีมวลหายไปเท่ากับ 0.002388 u  มวลที่หายไปนี้เรียกว่า มวลพร่อง  ถ้าใช้ความสัมพันธ์ระหว่าง m  และพลังงาน E  ของไอน์สไตน์ที่ว่า  E  =  mc²   เมื่อ C  เป็นอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ  เราสามารถหาได้ว่ามวลที่หายไป   นี้เทียบกับพลังงาน   เท่าใด  ดังนี้

                                    = 

                                          =   (  0.0023388 u ) ( 931 MeV/u ) ¹

                                           =  2.22  MeV                   

         นั่นคือ พลังงานที่เทียบกับมวลที่หายไป 0.002388 u มีค่าเท่ากับ 2.22  MeV  ซึ่งก็คือพลังงานของรังสีแกมมาที่ใช้ในการทำให้ดิวเทอรอนแตกตัวเป็นโปรตอนแบะนิวตรอน  ผลดังกล่าวนี้ชี้ให้เห็นว่า    เราสามารถคำนวณหาค่าพลังงานยึดเหนี่ยวได้จากค่ามวลพร่อง         

 

.

.

.ใบงาน

เรื่อง เสถียรภาพของนิวเคลียส

        

คำสั่ง     ให้นักเรียนระดมความคิดตอบตำถามลงในช่องว่างที่กำหนดให้

1.  ในการแตกตัวของดิวเทอรอนเป็นโปรตอนและนิวตรอน มวลของดิวเทอรอน ก่อนการแตกตัวเท่ากับมวลรวมหลังการแตกตัวหรือไม่

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………

 ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………..

2. จงให้ความหมายของคำว่า  พลังงานยึดเหนี่ยว

……………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

3. มีธาตุกัมมันตรังสี 3 ชนิด   A  B   และ  C  ครึ่งชีวิตของ A มากกว่าครึ่งชีวิตของ B  และครึ่งชีวิตของ B มากกว่าครึ่งชีวิตของ C  ที่เวลาเริ่มต้นธาตุทั้ง 3 มีจำนวนนิวเคลียสท่ากันคือ N₀  จงเขียนกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนนิวเคลียสที่สลายไป ( N )  กับเวลา ( t )    ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

ใบความรู้ที่ 1

            เรื่อง การใช้กัมมันตภาพรังสีในการเกษตรกรรม

              

      นักวิทยาศาสตร์อาศัยความรู้ที่ว่า     ธาตุกัมมันตภาพรังสีสลายอยู่ตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นกับ

อิทธิพลภายนอก หรือสิ่งแวดล้อม  จึงอาศัยการตรวจติดตามธาตุกัมมันตรังสีมาทำประโยชน์ในการพัฒนาการเกษตรได้เป็นอย่างดี เช่น

       การวิจัยอัตราการดูดซึมปุ๋ยของต้นไม้  ถ้าใส่ปุ๋ยที่มีธาตุกัมมันตรังสี เช่น ฟอสฟอรัส -32  ปะปนอยู่

  ลงในดินบริเวณใกล้ต้นไม้  รากต้นไม้จะดูดซึมธาตุกัมมันตรังสีเข้าไปแล้วส่งผลไปยังลำต้นและไปอยู่

ที่ใบเพื่อรอการปรุงอาหาร การตรวจวัดปริมาณการแผ่รังสีของปุ๋ยที่ใบ จะทำให้ทราบปริมาณปุ๋ยที่อยู่ที่

ใบได้ จึงสามารถหาอัตราการดูดซึมของต้นไม่ได้

          การใช้ประโยชน์ของกัมมันตภาพรังสีในด้านการเลี้ยงสัตว์ ได้แก่  การศึกษาการผลิตไข่และ

น้ำนมของสัตว์ เช่น เป็ด  ไก่  และโคนมเป็นต้น   โดยใช้ไอโอดีน -131   ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีผสมในอาหารสัตว์ และติดตามวัดปริมาณการดูดซึมไอโอดีน -131 ไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกายสัตว์เป็นผล

ให้อัตราการผลิตน้ำนมลดลง จะทำให้ทราบว่า   การทำงานของต่อมไทรอยด์เพิ่มขึ้นขณะที่โคเริ่มมี

น้ำนมและจะพบต่อไปอีกว่า เวลาอากาศร้อนอัตราการทำงานของต่อมนี้จะลดลง

          ประโยชน์การใช้รังสีจากธาตุกัมมันตรังสี   ถนอมอาหาร เพราะรังสีนี้สามารถฆ่าแบคทีเรีย

เชื้อรา  และยีสต์   ที่มีอยู่ทั่วไปในอาหารได้ทำให้อาหารไม่เท่าหรือเน่าช้ากว่าปกติ   นอกจากนี้ยัง

ช่วยป้องกันการงอกของพืชผักบางชนิด เช่น มันฝรั่ง  หัวหอม 

ใบความรู้ที่ 2

เรื่อง  การใช้กัมมันตภาพรังสีในการแพทย์      

 

     รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีสามารถตรวจและรักษาโรคได้หลายชนิด เช่น

-          การใช้รังสีแกมมาจากโคบอลต์ – 60  รักษาโรคมะเร็ง  โดยการฉายรังสีแกมมาเข้าไปทำลายเซลล์มะเร็ง

-          การใช้รังสีจากโซเดียม -24  ซึ่งอยู่ในรูปของเกลือโซเดียมคลอไรด์ในการศึกษาลักษณะการหมุนเวียนของโลหิตโดยการฉีดสารดังกล่าวเข้าไปในเส้นเลือด และการติดตามการแผ่รังสี

       จากสารจะทำให้ทราบว่า มีการอุดตันหรือการหมุนเวียนของเลือดไม่สะดวกในบางส่วนของ

       ระบบการไหลเวียนหรือไม่

-          การใช้รังสีไอโอดีน -131  ในการตรวจดูการทำงานของต่อมไทรอยด์

ใบความรู้ที่ 3

เรื่อง  การใช้กัมมันตภาพรังสีในการอุตสาหกรรม      

 

    การใช้กัมมันตภาพรังสีในด้านอุตสาหกรรม   ตัวอย่างเช่น

ในการควบคุมความหนาของแผ่นโลหะให้สม่ำเสมอตลอดแผ่น  กระทำได้โดยการหยุดเครื่องรีดแผ่นเป็คราว ๆ ไป แต่การทำเช่นนี้ทำให้อัตราการผลิตต่ำ  การใช้รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีจะช่วยให้สามารถตรวจสอบได้โดยไม่ต้องหยุดเครื่องรีดแผ่นโลหะ   โดยมีหลักการย่อดังนี้ 

         ใช้ธาตุกัมมันตรังสีที่ให้รังสีเบตาเป็นแหล่งกำเนิดรังสี  โดยปล่อยให้รังสีตกตั้งฉากกับแผ่นโลหะซึ่งกำลังเคลื่อนที่ออกมาจากเครื่องวัด   ตั้งเครื่องวัดรังสีไว้ที่ด้านตรงข้ามกับแหล่งกำเนิดรังสีโดยมีแผ่นโลหะอยู่ตรงกลาง  ถ้าแผ่นโลหะมีความหนาผิดไปจากที่กำหนดไว้จะทำให้ปริมาณรังสีที่วัดได้มีค่าผิดไปด้วยแล้ว เครื่องรีดรังสีจะส่งสัญญาณไฟฟ้ากลับไปยังเครื่องรีดเพื่อปรับรีดให้เร็วในมาตรฐานที่ตั้งไว้

               การตรวจสอบความเรียบร้อยในการเชื่อมโลหะ   เช่น  การเชื่อมท่อ  การต่อท่อที่ใช้สำหรับความดันสูง  การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ  การตรวจสอบประเภทนี้สามารถทำได้ โดยใช้รังสีแกมมาซึ่งสามารถทะลุผ่านแผ่นโลหะได้  โดยนำกัมมันตรังสีที่ให้รังสีแกมมาวางไว้ด้านหนึ่งของสิ่งที่ต้องการตรวจสอบ แล้วใช้จอหรือแผ่นฟิล์มรับรังสีด้านตรงข้ามกับของสิ่งนั้น  เมื่อนำฟิล์มไปล้างสามารถเห็นภาพภายในวัตถุได้ว่ามีรอยร้าวหรือโพรงหรือไม่ ซึ่งการตรวจดังกล่าวจะช่วยประหยัดเวลาและแรงงานกว่าวิธีอื่น ๆ

.                dki9

ใบความรู้ที่ 4

เรื่อง การใช้กัมมันตภาพรังสีหาอายุของวัตถุโบราณ      

 

  การหาอายุของวัตถุโบราณมีความสำคัญในการศึกษาโบราณคดี   การหาอายุโบราณวัตถุนี้อาศัยหลักการที่ว่าองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายคือ ธาตุคาร์บอน   ธาตุชนิดนี้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของคาร์บอน -12 ซึ่งเป็นธาตุเสถียร   และมีคาร์บอน -14 ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีปริมาณน้อย      คาร์บอน-14  ในสิ่งมีชีวิตจะสลายตัวด้วยครึ่งชีวิต 556830 ปี  ซึ่งนับได้ว่าค่อนข้างนาน  ในการตรวจวิเคราะห์โครงกระดูก พบว่าอัตราส่วนของคาร์บอน -14 และคาร์บอน -12  มีอยู่เพียงร้อยละ 50ของกระดูกสัตว์ชนิดเดียวกันที่เพิ่งตายใหม่ ๆ แสดงว่าเจ้าของโครงกระดูกนั้นได้ตายมาแล้วประมาณ 5670 ปี

การใช้พลังงานนิวเคลียร์

      อาจกล่าวได้ว่า  แหล่งกำเนิดของพลังงานนิวเคลียร์มี 2 ประเภท

       1. ประเภทแรก คือ จากระเบิดนิวเคลียร์ที่มีอำนาจในการทำลายอย่างมหาศาล ตัวอย่าง

การนำระเบิดนี้ไปใช้ ได้แก่ ในการขุดคลอง และการทหาร

        2. ประเภทฟิชชัน  ในการผลิตกระแสไฟฟ้าของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีหลักในการผลิตกระไฟฟ้า

ใบงาน

เรื่อง   ประโยชน์ของกัมมันตภาพรังสี

คำสั่ง  ให้นักเรียนระดมความคิดแล้วเติมคำลงในช่องว่าง

1. จงอธิบายประโยชน์ของกัมมันตภาพรังสีทางด้านต่าง ๆ ต่อไปนี้

               ก. ด้านการเกษตร

               ข. ด้านการแพทย์

               ค. ด้านอุตสาหกรรม

               ง. ด้านการหาอายุวัตถุโบราณ

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

. ……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

ใบความรู้

เรื่อง กัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ  อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

ในธรรมชาติและการป้องกัน

กัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ

       ในธรรมชาติรอบตัวเรามีรังสีต่าง ๆ ส่งที่มาจากแหล่งกำเนิดหลายแห่ง เช่น รังสีจากนอกโลก ซึ่งเรียกว่า รังสีคอสมิก  โดยแหล่งกำเนิดที่ใหญ่ที่สุดของรังสีคือ ดวงอาทิตย์    ส่วนรังสีจากโลก ได้แก่ รังสีจากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสี ต่าง ๆ ซึ่งมาจากแหล่งกำเนิด  ดิน หิน  น้ำ และแก๊ส เช่น โพแทสเซียม -40   แวนาเดียม -50  รูบิเดียม -87  อินเดียม -115  ทอเรียม-232  ยูเรเนียม

 -238   แก๊สเรดอน -222 ไอโซโทปกัมมันตรังสีเหล่านี้ มีปริมาณแตกต่างกันไปตามสภาพภูมิศาสตร์

          นอกจากแหล่งกำเนิดดังกล่าวที่ผ่านจากสิ่งแวดล้อมรอบตัวเข้าสู่ร่างกาย  ตามปกติร่างกายมนุษย์จะรับรังสีเข้าสู่ร่างกายจากธรรมชาติโดยเฉลี่ยประมาณ 85 %  ที่เหลือ 15 %  เป็นรังสีจากสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นมา  จากจอภาพของโทรทัศน์ และเครื่องคอมพิวเตอร์   การได้รับปริมาณรังสีคอสมิกเพิ่มขึ้นจากการไปอยู่ที่ยอดเขาสูง  รวมทั้งการเดินทางโดยเครื่องบินที่ระดับสูง        

        อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

      ในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 มีการใช้ระเบิดปรมาณูทำลายศัตรู  พลังงานอันมหาศาลของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันได้ทำลายสิ่งก่อสร้างและชีวิตมนุษย์เป็นจำนวนมาก

      เมื่อกัมมันตภาพรังสีจากธาตุกัมมันตรังสีผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อ ของสิ่งมีชีวิต จะทำให้เนื้อเยื่อเปลี่ยนแปลงคือ อาจทำให้เนื้อเยื่อตายทันทีหรือเปลี่ยนแปลงไป  ซึ่งอาจนำไปสู่สาเหตุของการเป็นโรคมะเร็งได้  เมื่อเนื้อเยื่อของร่างกายได้รับกัมมันตภาพรังสีจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอม  หรือพันธะเคมีเสียหายทำให้มีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของเซลล์  โดยเฉพาะเนื้อเยื่อสมองและเนื้อเยื่อบริเวณอวัยวะสืบพันธุ์เป็นตำแหน่งของร่างกายที่ไว ต่อการรับกัมมันตภาพรังสี มากที่สุด  สำหรับเนื้อเยื่อบริเวณอวัยวะสืบพันธุ์ที่ทำหน้าที่สร้างอสุจิและไข่  เมื่อได้รับกัมมันตภาพรังสี อาจทำให้โครโมโซมของเซลล์มีการเปลี่ยนแปลงถ้าเป็นการเปลี่ยนแปลงถาวร  เมื่อมีการผสมพันธุ์ผลของการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกถ่ายทอดสู่ลูกหลาน เป็นผลให้เกิดการกลายพันธุ์  

          นอกจากที่กล่าวมา การปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีอาจเกิดจากโรงพยาบาลที่มีการบำบัดด้วยกัมมันตภาพรังสี จากโรงงานเตาปฏิกรณ์ปรมาณู  และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เพราะสถานที่เหล่านี้มีของที่ปนเปื้อนด้วยสารกัมมันตภาพรังสี และถ้าไม่มีระบบกำจัดของเสียที่ถูกต้องและเหมาะสม ก็จะทำให้มีการแพร่กระจายกัมมันตภาพรังสี  ซึ่งจะทำให้สภาพแวดล้อมเสียหายและเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ได้                                         

       

การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี                                                                     

      1. เนื่องจากปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่ร่างกายได้รับขึ้นกับเวลา เช่น ถ้าเดินเข้าไปในบริเวณที่มีกัมมันตภาพรังสี นาน 20 นาที จะรับกัมมันตภาพรังสีประมาณ 2 เท่าของผู้ที่เข้าไปในบริเวณนั้นนานเพียง 10 นาที  ดังนั้นถ้าจำเป็นต้องเข้าใกล้บริเวณ ที่มี  ธาตุกัมมันตรังสีควรใช้เวลาสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้

         2. เนื่องจากปริมาณกัมมันตภาพรังสีจะลดลงถ้าบริเวณนั้นอยู่ไกลจากแหล่งกำเนิด กัมมันตภาพรังสีมากขึ้น  ดังนั้นจึงควรอยู่ห่างบริเวณที่มีธาตุกัมมันตรังสีให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้

           3. เนื่องจากกัมมันตภาพรังสีต่างชนิด  มีอำนาจในการทะลุผ่านวัตถุได้ดีต่างกัน ดังนั้นจึงควรใช้วัตถุที่กัมมันตภาพรังสีทะลุผ่านได้ยากมาเป็นเครื่องกำบัง เช่น ตะกั่ว  หรือคอนกรีต สามารถเป็นเครื่องกำบังรังสีแกมมาและรังสีเบตาได้และนิยมใช้น้ำเป็นเครื่องกำบังนิวตรอน

          4. ตารางบอกถึงอาการต่าง ๆ เมื่อคนได้รับรังสี สำหรับผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับรังสี ควรทราบถึงปริมาณรังสีที่ได้รับโดยไม่ทำให้เกิดอันตรายได้                

          ตารางแสดงผลของการได้รับรังสีตลอดทั้งร่างกาย

ปริมาณรังสี	100-200 เรม	200-600 เรม	600-1000เรม	1000-500 เรม	5000 เรม   ขึ้นไป
อาการที่ปรากฏ	คลื่นไส้ – อาเจียน ภายใน 3 ชั่วโมง	คลื่นไส้-อาเจียน ภายใน 2 ชั่วโมง	คลื่นไส้-อาเจียน ภายใน 1 ชั่วโมง	คลื่นไส้-อาเจียน ภายใน 1/2 ชั่วโมง	คลื่นไส้-อาเจียน ภายใน1/2 ชั่วโมง
ส่วนของร่างกายที่เป็นอันตราย	เนื้อเยื่อที่สร้างเลือด	เนื้อเยื่อที่สร้างเลือด	เนื้อเยื่อที่สร้างเลือด	ระบบทางเดินอาหาร	ประสาทส่วนกลาง
อาการของโรคที่เป็น	เม็ดเลือดขาวต่ำ	เม็ดเลือดขาวต่ำมากมีจ้ำเลือดเส้นเลือดแตกอาการติดเชื้อ	เม็ดเลือดขาวต่ำมากมีจ้ำเลือดเส้นเลือดแตกอาการติดเชื้อ	ลงท้องอย่างแรงมีไข้	ชัก สั่น เสียการทรงตัว อ่อนเพลีย

          ตารางแสดงผลของการได้รับรังสีตลอดทั้งร่างกาย

ปริมาณ รังสี	100-200 เรม	200-600 เรม	600-1000เรม	1000-500 เรม	5000 เรม   ขึ้นไป
ระยะเวลาที่จะเกิดโรคภายหลังได้รับรังสี	-	4 – 6 สัปดาห์	4 – 6 สัปดาห์	5 – 14 วัน	1 – 48 ชั่วโมง
การบำบัดรักษา	สร้างความมั่นใจให้คนไข้	ถ่ายเลือดและใช้ยาปฏิชีวนะ	ถ่ายไขกระดูก	รักษาการคงตัวของธาตุในร่างกาย	ระงับประสาทยังดีอยู่
การทำนายอาการของโรค	ยังดีอยู่	ดี	ต้องรักษา	ความหวังน้อยมาก	ความหวังน้อยมาก ๆ
ระยะพักฟื้น	หลายสัปดาห์	1 – 12 เดือน	นานมาก	-	-
การตายจะปรากฏในระยะ	-	จะมีการตายประมาณ 0 – 80 %  ภายใน 2 เดือน	จะตายประมาณ 80 – 100 %  ภายใน 2 เดือน	จะตายประมาณ 90 – 100 %  ภายใน 2 สัปดาห์	จะตายประมาณ 90 -100 %  ภายใน 2 วัน

ตารางแสดงระดับรังสีที่ปลอดภัยสำหรับบุคคลที่ทำงานทางรังสี

ส่วนของร่างกาย	ปริมาณรังสี
1. ทั่วร่างกาย ศรีษะ และลำตัว อวัยวะสร้างโลหิต  อวัยวะสืบพันธุ์	ยอมให้รับรังสีได้ไม่เกินร้อยละ 5 เรม แต่มีข้อกำหนดว่าภายใน 13 สัปดาห์ติดต่อกัน จะรับไม่เกิน 3 เรม
2. ผิวหนัง ( ทั่วร่างกาย ) ต่อมธัยรอยด์ กระดูก	ยอมให้รับรังสีได้ไม่เกินปีละ 30 เรม แต่จะต้องไม่เกิน 15 เรม ภายใน 13 สัปดาห์ติดต่อกัน
3. มือ แขน เท้า และข้อเท้า	ยอมให้รับรังสีได้ไม่เกินปีละ 75 เรม แต่จะต้องไม่เกิน 40 เรม ภายใน 13 สัปดาห์ติดต่อกัน
4. อวัยวะอื่น ๆ	ยอมให้รับรังสีได้ไม่เกินปีละ 15 เรม แต่จะต้องไม่เกิน 8 เรมใน 13 สัปดาห์ติดต่อกัน

 

ใบงาน

        เรื่อง   กัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ  อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

ในธรรมชาติและการป้องกัน

        

คำสั่ง     ให้นักเรียนระดมความคิดตอบตำถามลงในช่องว่างที่กำหนดให้

1  จงอธิบายอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่ในธรรมชาติตลอดจนหลักของการป้องกันกัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………

  2. จงอธิบายหลักการการป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

.………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………

3.  ถ้านักเรียนเป็นผู้ที่ปฏิบัติงานหรือทำงานทางรังสี นักเรียนควรมีหลักปฏิบัติอย่างไรเพื่อให้ตนเองห่างไกลจากรังสี  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………………   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..   ………………………………………………………………………………………………………