ฟิสิกส์ บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

"#! ฟสิกส บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร ปูพื้นฐานการเขียนสัญลักษณแทนอะตอมเบื้องตน อนุภาค ประจุ (C) ตัวแทน มวล (kg) มวล (amu) โปรตรอน (p) อิเล็กตรอน (e) นิวตรอน (n) +1.6 x 10–19 –1.6 x 20–19 0 +1 –1 0 1.672 x 10–27 9.108 x 10–31 1.674 x 10–27 1.007285 0.000549 1.008665 หมายเหตุ 1 amu = 1.66 x 10–27 kg สัญลักษณแทน เลขมวล (A) = จํานวน p + จํานวน n = จํานวนนิวคลีออน เลขอะตอม (Z) = จํานวน p 1. จากรูปอะตอมของธาตุชนิดนี้มีเลขมวล และเลขอะตอมเทาใด 1. 7 , 2 2. 5 , 3 3. 5 , 2 4. 3 , 3 (ขอ 3) วิธีทํา 2. ขอใดหมายถึงนิวคลีออน (Nucleon) 1. อิเล็กตรอน + โปรตรอน 2. นิวตรอน + อิเล็กตรอน 3. นิวเคลียส + อิเล็กตรอน 4. นิวตรอน + โปรตรอน (ขอ 4.) วิธีทํา 3. ดีบุกมีเลขอะตอม = 50 และ เลขมวล 120 จะมีจํานวนนิวคลีออนเทาไร ก. 50 ข. 70 ค. 120 ง. 170 (ขอ ค.) วิธีทํา He 4 2

"$! ควรทราบ 1. เลขอะตอม = จํานวนโปรตรอน = ลําดับของธาตุในตารางธาตุ ดังนั้น หากทราบเลขอะตอมจะบอกไดวาเปนธาตุอะไร 2. อะตอมปกติ จํานวน p = จํานวน e หากอะตอมปกติรับ e เพิ่มเขาตัว จะมีประจุรวมเปนลบ หากอะตอมปกติเสีย e ออกไป จะมีประจุรวมเปนบวก สัญลักษณแทน เลขมวล (A) บอกประจุ (K) เลขอะตอม (Z) 3. สูตรตอไปนี้ใชหาจํานวน p , n , e จากสัญลักษณอะตอม จํานวน p = Z จํานวน n = A – Z จํานวน e = Z – K 4. คําชี้แจง ใชตารางตอไปนี้ตอบคําถาม อะตอม จํานวนโปรตรอน จํานวนนิวตรอน จํานวนอิเล็กตรอน A B C D 9 9 9 9 7 8 9 9 9 9 9 9 อะตอมใดเปนอะตอมของธาตุเดียวกัน (ขอ 4.) 1. A และ B 2. B และ C 3. C และ D 4. A , B , C และ D He 4 2 ?

"%! 5. จงหาจํานวนโปรตรอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน จากสัญลักษณของอะตอมตอไปนี้ 1. Ar 40 18 P =……… N = ………… e = …………. 2. K 39 19 P =……… N = ………… e = …………. 3. U 235 92 P =……… N = ………… e = …………. 4. -3P 31 15 P =……… N = ………… e = …………. 6. จงหาจํานวนโปรตรอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน จากสัญลักษณของอะตอมตอไปนี้ 1. Kr 83 36 P =……… N = ………… e = …………. 2. Th 232 90 P =……… N = ………… e = …………. 3. 2− O 17 8 P =……… N = ………… e = …………. 4. 1− Cl 35 17 P =……… N = ………… e = …………. 5. 2+ Be 9 4 P =……… N = ………… e = …………. 7. อะตอมของ Po 210 84 ก. มีจํานวนนิวคลีออน = 210 จํานวนนิวตรอน = 84 ข. มีจํานวนอิเล็กตรอน = 84 จํานวนนิวตรอน = 126 ค. มีจํานวนอิเล็กตรอน = 126 จํานวนโปรตรอน = 84 ง. มีจํานวนนิวคลีออน = 210 จํานวนอิเล็กตรอน = 126 (ขอ ข.) วิธีทํา 8. ธาตุ A มีจํานวนอิเล็กตรอน และนิวตรอนเทากัน 13 และ 14 ตามลําดับ ธาตุ A มีเลข อะตอม และเลขมวลเทาไร 1. 14 , 27 2. 13 , 14 3. 13 , 27 4. 27 , 13 (ขอ 3.) วิธีทํา 9(มช 32) อะตอมของธาตุ 78Pt196 และ 79Au197 จะมีจํานวนอะไรเทากัน ก. นิวคลีออน ข. นิวตรอน ค. โปรตรอน ง. อิเล็กตรอน (ขอ ข.) วิธีทํา

&'! !!!ตอนที่ 1 กัมมันตภาพรังสี กัมมันตภาพรังสี กัมมันตภาพรังสี เปนปรากฏการณที่นิวเคลียส ของโอโซโทปที่ไมเสถียรเกิดการปรับตัวเพื่อใหมี เสถียรภาพโดยการปลอยอนุภาคบางชนิด หรือ พลังงานออกมาในรูปของรังสีและธาตุที่มีสมบัติในการแผรังสีไดเองนี้เรียกวาธาตุกัมมันตรังสี 10. ปรากฏการณกัมมันตภาพรังสีคือ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ธาตุกัมมันตรังสี คือ.......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ รังสีที่คายออกมาจากธาตุกัมมันตรังสี เมื่อนําไปแยกในสนามแมเหล็กจะแยกได 3 ชนิด คือ 1. รังสีแอลฟา (Alpha particte , α) เปนนิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม มีมวลเทากับ 4 และมีประจุไฟฟา +2 เขียน สัญลักษณจึงได He 4 2 โดยทั่วไปรังสีมีพลังงาน 4 –10 MeV เนื่องจาก มีมวล............ ทําใหตัวกลางแตกตัว............ อัลฟาจะเสียพลังงาน............ ทําใหอํานาจในการเคลื่อนทะลุทะลวง............. (เคลื่อนได 3 – 5 Cm ในอากาศ) รังสีแอลฟา อาจเรียกชื่อวา อนุภาคแอลฟา 11. รังสีอัลฟา มีมวล = ……….. มีประจุ = ............. เนื่องจากมีมวลมาก → ทําใหตัวกลางแตกตัวได.......... → เสียพลังงาน........... → ทะลุทลวงได....... 2. รังสีบีตา (Beta paticle , β) เปนลําของอิเลคตรอนที่มีพลังงานสูงในชวงประมาณ 0.025 – 3.5 MeV เขียนเปน สัญลักษณจะได e 0 -1 เนื่องจากมีมวล............ → ทําใหตัวกลางแตกตัว.............. → เสียพลังงาน.......... → ทําใหอํานาจในการเคลื่อนที่..........กวาอัลฟา นอกจากนี้รังสีบีตายังเบี่ยงเบนในสนามแมเหล็กไดมากกวารังสีแอลฟา เพราะอัตราเร็ว ของการเคลื่อนที่สูงกวาอัลฟา

&(! ตองทราบ 1) เมื่อนิวตรอนใหนิวเคลียสเกิดการแตกตัวจะใหอิเลคตรอนออกมากลาย เปนรังสีบีตา ออกมานอกนิวเคลียส และยังจะใหโปรตรอนเหลืออยูในนิวเคลียสอีก 1 ตัว ทําใหนิวเคลียสมีโปรตรอนมากขึ้นแลวเปลี่ยนเปนนิวเคลียสของธาตุชนิดอื่น 2) เนื่องจากอิเลคตรอนที่ออกมาจากนิวเคลียส มีมวลนอย ดังนั้นมวลของ นิวเคลียสจึงคงเดิม 12. รังสีบีตา มีมวล = ……….. มีประจุ = ............. เนื่องจากมีมวลนอย → ทําใหตัวกลางแตกตัวได.........→ เสียพลังงาน.........→ ทะลุทลวงได....... 13. รังสีบีตาคืออิเลคตรอนที่หลุดออกมาจากนิวเคลียส เกิดจากการสลายตัวของ................... 14. เมื่อนิวตรอนสลายตัว นอกจากไดอิเลคตรอนออกมาเปนรังสีบีตาแลว ยังจะได................ 15. เมื่อนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมาแลว นิวเคลียสจะเกิดการเปลี่ยนแปลงชนิดของธาตุ เพราะจํานวน......................จะเพิ่มขึ้น 1 ตัว 16. เมื่อนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมา จํานวนนิวตรอนจะลดลงไป 1 ตัวแตจํานวนโปรตรอน จะเพิ่มขึ้น 1 ตัว จึงทําให.................ของนิวเคลียสคงเดิม 3. รังสีแกมมา (Gamma Rays γ) เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาชนิดหนึ่ง จึงเปนกลางทางไฟฟา เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับ พลังงานของนิวเคลียส เพราะนิวเคลียสที่เกิดใหมในกัมมันตภาพรังสีนั้น จะอยูในภาวะ Excited Stated และเมื่อนิวเคลียสลดระดับพลังงานลงมาอยูใน Ground Stated จะคายพลัง งานออกมาเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา ในระดับของรังสีแกมมานั่นเอง เนื่องจากรังสีแกมมามี พลังงานสูงมากคือ ปริมาณ 0.04 – 3.2 MeV และทําใหเกิดการแตกตัวเปนอิออนของตัว กลางที่ผานนอยมาก ดังนั้น Gamma Rays จึงมีอํานาจในการทะลุผานสูงมาก 17. รังสีที่คายออกมาจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรัวสีมี 3 ชนิด คือ อัลฟา , บีตา , แกมมา จงเรียงลําดับรังสี จากมวลมากไปนอย ................................................ ........ ........ .............. จงเรียงลําดับจากความสามารถทําใหตัวกลางแตกตัวจากมากไปนอย........ ........ ........ .......... จงเรียงลําดับอัตราการสูญเสียพลังงานจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... จงเรียงลําดับอํานาจในการทะลุทะลวงจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... จงเรียงลําดับพลังงานรังสีจากมากไปนอย........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........

&)! 18. การแผรังสีชนิดใดที่มิไดมีแหลงกําเนิดจากนิวเคลียส ก. แอลฟา ข. เบตา ค. แกมมา ง. รังสีเอกซ (ของ.) วิธีทํา 19. รังสีตอไปนี้รังสีใดมีประจุไฟฟา 1. รังสีเอกซ 2. รังสีแอลฟา 3. รังสีแกมมา 4. รังสีเบตา 5. รังสีคาโธด คําตอบที่ถูกตองคือ (ของ.) ก. ขอ 1, 2, 3 ข. ขอ 2, 3, 4 ค. ขอ 3, 4, 5 ง. ขอ 2, 4, 5 วิธีทํา 20. การเรียงรังสีจากสารกัมมันตรังสี โดยคุณสมบัติการทะลุทะลวงจากมากไปนอยคือ ก. แอลฟา เบตา แกมมา ข. แกมมา เบตา แอลฟา ค. เบตา แอลฟา แกมมา ง. เบตา แกมมา แอลฟา (ขอ ข.) วิธีทํา 21. รังสีที่เบี่ยงเบนในสนามแมเหล็กไดมากที่สุดคือ ก. แอลฟา ข. เบตา ค. แกมมา ง. รังสีเอกซ (ขอ ข.) วิธีทํา 22(มช 35) ถาใหรังสีบีตา แกมมา และแอลฟา เคลื่อนที่อยูในน้ํา และ รังสีบีตาทั้งสามชนิดมี พลังงานเทากัน เราจะพบวารังสีบีตาเคลื่อนที่ไดระยะทาง (ของ.) ก. สั้นที่สุด ข. ไกลที่สุด ค. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา ง. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมา วิธีทํา 23. อนุภาคแอลฟามีพลังงานโดยเฉลี่ยสูงกวาอนุภาคเบตาและรังสีแกมมาแตเหตุใดจึงมี อํานาจในการทะลุทะลวงไดนอยกวา (ขอก.) ก. อนุภาคสูญเสียพลังงานเร็ว ข. อนุภาคแอลฟามีมวลมาก ค. อนุภาคแอลฟามีประจุมาก ง. อนุภาคแอลฟามีขนาดโต วิธีทํา

&*! 24(มช 38) กระบวนการที่เกิดขึ้นในนิวเคลียส ซึ่งมีลักษณะ คลายกับการปลอยแสงของอะตอม ที่อยูในสถานะกระตุน คือกระบวนการใด (ขอ1.) 1. การแผรังสีแกมมา 2. การปลอยอนุภาคบีตา 3. การปลอยอนุภาคอัลฟา 4. การปลอยอนุภาคนิวตรอน วิธีทํา !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 2 สมการนิวเคลียร แนะนําใหทราบถึงสัญลักษณบางอยาง รังสีอัลฟา = α = He 4 2 รังสีบีตา = β = e 0 -1 รังสีแกมมา = γ โปรตรอน = p = H1 1 นิวตรอน = n = n 1 0 โพซิตรอน = e+ = e 0 1 ดิวเทอรอน = H2 1 ตริตรอน = H3 1 ตัวอยางที่1 กําหนด U 238 92 สลายตัวใหรังสีอัลฟาออกมา จงเขียนสมการแสดงการแตกตัวนี้ วิธีทํา สมการเบื้องตนอยางงาย ตัวเริ่มตน→ ตัวเกิดใหม + รังสีที่คาย U 238 92 → Th 234 90 + He 4 2 ! ! ในสมการนี้ ทุกตัวแสดงถึงนิวเคลียสของอะตอม สมการนี้จึงเรียกสมการนิวเคลียร หลักในการเขียนสมการนิวเคลียร 1) ผลรวมเลขมวล (เลขบน) กอนปฏิกิริยาและผลรวมเลขมวลหลังปฏิกิริยา ตองมีคาเทากัน 2) ผลรวมเลขอะตอม (เลขลาง) กอนปฏิกิริยาและผลรวมเลขอะตอมหลังปฏิกิริยาตอง มีคาเทากัน ตัวอยางท 2ี่ กําหนด Rn 222 86 สลายตัวใหรังสีอัลฟาออกมาจงเขียนสมการแสดงการแตกตัว วิธีทํา สมการเบื้องตนอยางงาย ตัวเริ่มตน → ตัวเกิดใหม + รังสีที่คาย Rn 222 86 → Po 218 84 + He 4 2

&+! ตัวอยางท 3ี่ กําหนด Bi 210 83 สลายตัวใหรังสีบีตาออกมา จงเขียนสมการแสดงการแตกตัวนี้ วิธีทํา สมการเบื้องตนอยางงาย ตัวเริ่มตน → ตัวเกิดใหม + รังสีที่คาย Bi 210 83 → Po 210 84 + e 0 -1 !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตัวอยางท 4ี่ กําหนด Th 234 90 สลายตัวใหรังสีบีตาและแกมมาออกมา จงเขียนสมการแสดง การแตกตัวนี้ วิธีทํา สมการเบื้องตนอยางงาย ตัวเริ่มตน → ตัวเกิดใหม + รังสีที่คาย Th 234 90 → Pa 234 91 + e 0 -1 + γ 25(En 41) เมื่อบิสมัท–214 ( Bi) 214 83 สลายใหรังสีบีตาลบ นิวเคลียสของธาตุใหมคือขอใด 1. Pb 210 82 2. Bi 210 83 3. At 214 85 4. Po 214 84 (ขอ 4.) วิธีทํา 26(มช 36) จากปฎิกิริยาตอไปนี้ 79Au197 + 1H2 → x + 2He4 นิวเคลียส X จะมีจํานวนโปรตรอนและนิวตรอนอยางไร (ขอ1.) 1. โปรตอน 78 ตัว นิวตรอน 117 ตัว 2. โปรตอน 78 ตัว นิวตรอน 195 ตัว 3. โปรตอน 117 ตัว นิวตรอน 195 ตัว 4. โปรตอน 195 ตัว นิวตรอน 78 ตัว วิธีทํา 27(มช 34) ไอโซโทปกัมมันตรังสี 11Na24 สามารถผลิตไดจากปฎิกิริยา 13Al27 + x → 11Na24 + 2He4 ในสมการนี้อนุภาค X คือ (ขอก.) ก. นิวตรอน ข. โปรตรอน ค. โปสิตรอน ง. อิเล็กตรอน วิธีทํา 28(En 42/1) จากปฏิกิริยานิวเคลียร N 14 7 + H1 1 → N 15 7 + x X คืออนุภาคใด (ขอ 4.) 1. นิวตรอน 2. อิเล็กตรอน 3. โปรตรอน 4. โพซิตรอน

&"! 29(มช 35) นิวเคลียส 84Po216 สลายตัวไปเปนนิวเคลียส 82Pb212 จะใหรังสีหรืออนุภาค ชนิดใดออกมา ก. แกมมา ข. บีตา ค. นิวตรอน ง. แอลฟา (ของ.) วิธีทํา 30(En 38) จากธาตุไอโซโทปของยูเรเนียม U 238 92 สลายตัวแบบอนุกรมไดอนุกรมแอลฟา รวม 8 ตัว และ อนุภาคบีตาลบ รวม 6 ตัว และไดไอโซโทปของธาตุใหมอีก 1 ตัว อยากทราบวาไอโซโทปของธาตุใหมมีเลขมวล และเลขอะตอมตรงกับขอใด (ขอ 4.) ! ! 1. 91 , 234 2. 92 , 206 3. 234 , 91 4. 206 , 82 วิธีทํา 31(En 36) นิวเคลียส $) )(' !" สลายตัวสูไอโซโทปเสถียร ตามลําดับดังนี้ Pb 210 82 → x → y → z จํานวนนิวตรอนในไอโซโทปเสถียร Z เปนเทาไร (124 ตัว) วิธีทํา 32(มช 40) จากการสลายตัวของ Ra 226 88 ตามแผนภาพ ขางลางนี้ A ควรจะเปนอะตอมของขอใด 1. Po 214 84 2. At 218 85 3. Ti 218 81 4. Bi 214 83 (ขอ 4.) 33(En 44/1) จากรูปเปนแผนภาพแสดงบางสวนของอนุกรมการสลายของนิวเคลียสธาตุหนัก ในที่นี้นิวเคลียส ก. สลายเปนนิวเคลียส ข. และ นิวเคลียส ข. สลายเปนนิวเคลียส ค. ในระ หวางการสลายตัวจากนิวเคลียส ก→ข→ค จะปลอยอนุภาคเรียงลําดับไดดังนี้ 1. อนุภาคแอลฟา และอนุภาคบีตาบวก 2. อนุภาคบีตาลบ และอนุภาคแอลฟา 3. อนุภาคบีตาบวกและอนุภาคแอลฟา 4. อนุภาคแอลฟาและอนุภาคบีตาลบ (ขอ 4.) βγ β αγ

&&! 34(มช 43) จากภาพอนุกรมการสลายตัวของ 238U ดังรูปดานลาง ถา 222Rn สลายตัวได 210Po จะมีอนุภาค แอลฟาและ บีตาถูกปลอยออกมาเทาใด 1. มีอนุภาคบีตา 3 ตัว และ อนุภาคแอลฟา 3 ตัว 2. มีอนุภาคบีตา 3 ตัว และ อนุภาคแอลฟา 4 ตัว 3. มีอนุภาคบีตา 4 ตัว และ อนุภาคแอลฟา 3 ตัว 4. มีอนุภาคบีตา 4 ตัว และ อนุภาคแอลฟา 4 ตัว (ขอ 3.) วิธีทํา 35. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( He 4 2 ) และอนุภาคบีตา (e 0 -1 ) จากอนุกรมการสลายตัวของ นิวเคลียสตอไปนี้ Th 232 90 → Pb 208 82 (6α , 4β) วิธีทํา 36. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( He 4 2 ) และอนุภาคบีตา (e 0 -1 ) จากอนุกรมการสลายตัวของ นิวเคลียสตอไปนี้ Np 237 93 → Bi 209 83 (7α , 4β) วิธีทํา !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 3 การสลายตัวของนิวเคลียส เมื่อนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไป จํานวนที่เหลืออยูยอมมีคาลดลง เราสามารถหาปริมาณที่เหลือไดเสมอ โดยอาศัยสมการดังนี้ N = No . T t 2 − หรือ N = N0 t e −λ m = mo . T t 2 − หรือ m = m0 t e −λ A = Ao . T t 2 − หรือ A = A0 t e −λ

&#! เมื่อ No = จํานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีเริ่มแรกที่พิจารณา (t = 0) N = จํานวนนิวเคลียสที่เหลืออยูเมื่อเวลาผานไป t Ao = กัมมันตภาพขณะเริ่มตน (t = 0) A = กัมมันตภาพเมื่อเวลา t ใด ๆ นับจากเริ่มตน mo = มวลขณะเริ่มตน (t = 0) m = มวลเวลาผานไป t e = 2.7182818 T = ครึ่งชีวิต λλ In2 0.693 T == λ = คาคงตัวการสลาย 37. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง มีเวลาครึ่งชีวิต 10 วัน ถาเก็บธาตุนั้น จํานวน 24x1018อะตอม ไว 30 วัน จะเหลือธาตุนั้นกี่อะตอม (3 x 1018) วิธีทํา 38(มช 44) สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งขณะเริ่มตน (t = 0) มีกัมมันตภาพ 12800 เบ็กเคอเรล มีครึ่งชีวิต 6 วัน อยากทราบวาเวลาผานไปเทาใด กัมมันตภาพของสารนี้จะลดลงเหลือ 1600 เบ็กเคอเรล (ขอ 2.) 1. 12 วัน 2. 18 วัน 3. 21 วัน 4. 24 วัน วิธีทํา

&$! 39. ทิ้งน้ํายาซึ่งเปนสารกัมมันตรังสีไวเปนเวลานาน วัดกัมมันตภาพได 4200 ครั้ง/วินาที ถาน้ํายานี้เปนของใหม จะวัดกัมมันตรังสีได 16800 ครั้ง/วินาที ถาชวงครึ่งชีวิตของสาร ในน้ํายานี้เปน 8 วัน จงหาวาทิ้งน้ํายาไวเปนเวลานานเทาใด (16 วัน) วิธีทํา 40(มช 35) ไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีคาครึ่งชีวิต 30 นาที อยากทราบวาจะตองใช เวลากี่นาที จึงจะมีปริมาณลดลงเหลือเพียง 1/10 ของปริมาณเมื่อตอนเริ่มตน (100 นาที) วิธีทํา 41. เศษไมโบราณเมื่อนําไปวัดกัมมันตภาพจะได 12.5 ตอนาที ของคารบอน –14 แตไมชนิด เดียวกัน ซึ่งมีชีวิตและอบแหงแลวเปนปริมาณเทากันวัดได 100 ตอนาที อยากทราบวา เศษ ไมโบราณไดตายมากี่ปแลว กําหนดเวลาครึ่งชีวิตของ 14 C เทากับ 5600 ป (16800 นาที) วิธีทํา 42(En 43/2) สารกัมมันตรังสีโคบอลต –60 สลายตัวใหรังสีเบตา และรังสีแกมมา โดยมีครึ่ง ชีวิต 5.30 ป จงหาเปอรเซ็นตของสารกัมมันตรังสีที่เหลือยูเมื่อเวลาผานไป 15.9 ป 1. 6.25 % 2. 12.5 % 3. 18.75 % 4. 25 % (ขอ 2.) วิธีทํา

&%! 43(En 41/2) ในการทดลองวัดปริมาณรังสีจากธาตุ กัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง เมื่อเขียนกราฟแสดงความ สัมพันธระหวางมวลของธาตุกัมมันตรังสีที่เวลา ผานไป t ใดๆ กับเวลาที่ผานไป t จะไดผลดัง รูป แสดงวาที่เวลาผานไป 8 ชั่วโมง นับจาก ตอนตนธาตุกัมมันตรังสีนี้จะเหลืออยูกี่มิลลิกรัม 1. 6.25 mg 2. 3.13 mg 3. 1.56 mg 4. 0.78 mg (ขอ1.) วิธีทํา 44(En 34) ไอโอดีน –131 มีคาคงตัวของการสลายเทากับ 0.087 ตอวัน ถามีไอโอดีน –131 อยู 10 กรัม ตอนเริ่มตนเมื่อเวลาผานไป 24 วัน จะมีไอโอดีน –131 เหลืออยูเทาไร (กําหนดให In2 = 0.693) (ขอ 2.) 1. 0.63 กรัม 2. 1.25 กรัม 3. 2.50 กรัม 4. 5.00 กรัม วิธีทํา 45(มช 37) คาคงตัวของการสลายของธาตุกัมมันตรังสีซึ่งเริ่มตนมีจํานวนอะตอม 24 x 1018 อะตอม เมื่อเวลาผานไป 90 วัน จะเหลือ 3 x 1018 อะตอม คือขอใด (ขอ 3.) 1. 0.069/วัน 2. 0.035 /วัน 3. 0.023 / วัน 4. 0.017 / วัน วิธีทํา

#'! 46(มช 42) สารกัมมันตรังสี A มีคากัมมันตภาพในตอนเริ่มตนอยู 1.28 คูรี ขณะที่สารกัมมัน– ตรังสี B มีคากัมมันตภาพอยู 160 มิลลิคูรี เมื่อเวลาผานไป 36 ชั่วโมง สารทั้ง 2 เหลือ คากัมมันตภาพอยู 20 มิลลิคูรี เทากัน จงหาอัตราสวนของคาคงที่ของการสลายของสาร A ตอสาร B (λA /λB ) (ขอ 3.) 1. 0.5 2. 1 3. 2 4. 4 วิธีทํา คากัมมันตภาพ (A) คากัมมันตภาพ คือ อัตราการสลายตัว ณ เวลาหนึ่ง (นิวเคลียสตอวินาที , Bq) A = dt dN คากัมมันตภาพ อาจใชหนวยเปนนิวเคลียสตอวินาทีเรียกอีกอยางหนึ่ง Bq หรือ อาจใช หนวยเปน คูรี (Ci) 1 Ci = 3x1010 Bq เราอาจหาคากัมมันตภาพ (A) ไดจากสมการ A = λN เมื่อ A = กัมมันตภาพ (นิวเคลียสตอวินาที , ฺBq) λ = คาคงตัวการสลาย (ตอวินาที) N = จํานวนนิวเคลียส ณ. เวลานั้น ๆ (นิวเคลียส) 47(En 44/2)ธาตุกัมมันตรังสีจํานวนหนึ่ง มีกัมมันตภาพ 1ไมโครคูรีและมีครึ่งชีวิตเทากับ 1000 วินาที จํานวนนิวเคลียสกัมมันตรังสีขณะนั้นเปนเทาใด (1คูรี = 3.7x1010 Bq ) 1. 3.7x107 2. 5.3 x107 3. 3.7x109 4. 5.3x109 (ขอ 2.) วิธีทํา

#(! 48(En42/2)(En 43/1) ถาธาตุ x มีจํานวนอะตอมเปน 2 เทาของธาตุ y แตมีกัมมันตภาพเปน 3 เทาของธาตุ y ครึ่งชีวิตของธาตุ x จะเปนกี่เทาของธาตุ y 1. 6 1 เทา 2. 3 2 เทา 3. 2 3 เทา 4. 6 เทา (ขอ 2.) วิธีทํา 49. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งครึ่งชีวิต 15 วัน และเริ่มตนของธาตุนี้มีกัมมันตภาพ 10 ไมโครคูรี จํานวนอนุภาคที่ปลดปลอยออกมาใน 1วินาที เปนเทาใด เมื่อทิ้งธาตุนี้ไวเปนเวลา 30 วัน (กําหนด 1คูรี = 3.7x1010 s–1) (9.25x 104 นิวเคลียส) วิธีทํา 50(มช 38) คนไขคนหนึ่งตองการไดรับรังสีแกมมาจากโคบอลด–60 แตปริมาณรังสีแกมมาที่ ใชมีมากเกินไปนําแผนตะกั่วมากั้น จะตองใชแผนตะกั่ว 3 แผนมากั้น จึงจะไดปริมาณรังสี แกมมาที่พอดี ถาตะกั่ว 1 แผน สามารถกั้นรังสีแกมมามาไมใหผานมาได 90 เปอรเซ็นต อยากทราบวาปริมาณรังสีแกมมาที่ออกมาไดพอดีจะคิดเปนกี่เปอรเซ็นตของปริมาณเดิม 1. 0.01% 2. 0.1 % 3. 3% 4. 30% (ขอ 2.) วิธีทํา

#)! 51(En 35) คาคงที่ของการสลายตัวของธาตุธอเรียม–232 เทากับ 1.6x10–18 ตอวินาที ธาตุ นั้นจํานวน 464 กรัม จะสลายตัวกี่ลานอะตอมตอวินาที (1.92 ลานอะตอม/วินาที) วิธีทํา 52(En 43/2) ในการทดลองทอดลูกเตาเพื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี นักเรียนคนหนึ่งใชลูกเตา 6 หนา จํานวน 600 ลูกโดยแตมสีไวหนึ่งหนาทุกลูกและหยิบ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณวาหลังจากการทอดลูกเตาครั้งที่ 3 เมื่อหยิบ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกแลว นาจะเหลือลูกเตากี่ลูก 1. 250 ลูก 2. 300 ลูก 3. 350 ลูก 4. 400 ลูก (ขอ 4) วิธีทํา 53(En 41) ในการทดลองอุปมาอุปไมยการทอดลูกเตากับการสลายของธาตุกัมมันตรังสี โดยการโยน ลูกเตาแลวคัดหนาที่ไมแตมสีออกไป ถาลูกเตามี 6 หนา มีหนาที่แตมสี 2 หนา และมีจํานวน 90 ลูก จงหาวาถาทําการโยนลูกเตาทั้งหมด 2 ครั้ง โดยสถิติจะเหลือจํานวนลูกเตาเทาใด 1. 10 ลูก 2. 30 ลูก 3. 40 ลูก 4. 56 ลูก (ขอ1) วิธีทํา !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""

#*! ตอนที่ 4 แรงนิวเคลียรและพลังงานยึดเหนี่ยว รัศมีนิวเคลียส เราสามารถหารัศมีนิวเคลียสของอะตอมธาตุใ ด ๆ ไดจากสมการ R = 3 1 A 0 r เมื่อ ro ≈ (1.2 x 10 –15) – (1.5 x 10–15) เมตร A = เลขมวล 54. จงหารัศมีของนิวเคลียส Zn 64 30 กําหนด ro = 1.2x10 –15 เมตร (4.8 x 10–15) วิธีทํา 55(En33) ถารัศมีนิวเคลียสธาตุไฮโดรเจนเปน 1.4x10 –15 เมตร รัศมีนิวเคลียสของธาตุ 27Al จะเปนกี่เมตร 1. 4.2x10–15 เมตร 2. 5.6x10–15 เมตร 3. 12.6x10–15 เมตร 4. 27x10–15 เมตร (ขอ1.) วิธีทํา 56. ธาตุไอโซโทปของ Ra 224 88 จะมีรัศมีเปนกี่เทาของธาตุไอโซโทปของ Na 28 11 1. 2 เทา 2. 3 เทา 3. 4 เทา 4. 5 เทา (ขอ1.) วิธีทํา

#+! แรงนิวเคลียร แรงที่เกี่ยวของกับนิวคลีออนในนิวเคลียส 1) แรงผลักระหวางประจุไฟฟา (มีคามาก) 2) แรงดึงดูดระหวางมวล (มีคานอย) 3) แรงนิวเคลียร คอยผูกมัดนิวคลีออนตาง ๆ เอาไวมิใหฟุง กระจายออกมานอกนิวเคลียส (มีคามหาศาล เมื่อเทียบกับ แรงผลักประจุ) ลักษณะของแรงนิวเคลียร 1) เปนแรงดึงดูดระยะสั้น 2) ไมเกี่ยวกับชนิดของประจุ 3) มีคามากกวาแรงผลักระหวางประจุไฟฟา 57(มช 33) ขอตอไปนี้ขอใดอธิบายธรรมชาติของแรงนิวเคลียรไดถูกตองที่สุด ก. แรงนิวเคลียรเปนแรงระยะสั้น , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับระยะทางกําลังสองผกผันและไม ขึ้นกับชนิดประจุไฟฟา ข. แรงนิวเคลียรเปนแรงระยะสั้น , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับระยะทางกําลังสองผกผันและขึ้น กับชนิดประจุไฟฟา ค. แรงนิวเคลียรเปนแรงระยะยาว , ดึงดูด , ขึ้นอยูกับชนิดของประจุไฟฟาและขนาด ใหญกวาแรงโนมถวงมาก ง. แรงนิวเคลียรเปนแรงระยะสั้น , ดึงดูด , ไมขึ้นอยูกับชนิดประจุไฟฟาและขนาด ใหญกวาแรงไฟฟามาก (ของ.) วิธีทํา

#"! พลังงานยึดเหนี่ยว (binding energy , B E.) คือพลังงานที่ใชในการยึดเหนี่ยวนิวคลีออนทั้งหมดเอาไวดวยกัน พลังงานยึดเหนี่ยวเกิด จากมวลที่พรองไปของนิวคลีออน เมื่อนิวคลีออนเหลานั้นเขาไปอยูในนิวเคลียส เราสามารถหา คาพลังงานยึดเหนี่ยวไดจาก มวล p = 1.007276 u B. E = m.c2 มวล n = 1.008665 u เมื่อ m = มวลพรอง (kg) มวล p+n = 2.015941 u = มวลรวมของทุกนิวคลีออน – มวลนิวเคลียส 1 u = 1.66 x 10–27 kg มวลเมื่ออยูในนิวเคลียส c = ความเร็วแสง = 3 x 108 m/s = 2.013553 u B.E. = พลังงาน (จูล) B.E = 931 m มวลที่หายไป = มวลพรอง เมื่อ B.E. = พลังงาน (MeV) = 2.015941 – 2.013553 m = มวลพรอง (u) = 0.002388 u 931 คือ พลังงานของมวล 1 u 1 MeV = 1.6x10–13 จูล 58. กําหนด มวลของโปรตรอน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และเมื่อโปรตรอนกับนิวตรอนกันรวมอยูในนิวเคลียสของดิวเทอรอนจะมีมวลรวมเทากับ 2.013553 จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวทั้งหมด และพลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออน วิธีทํา ( 2.22 MeV , 1.11 MeV )

#&! 59(มช 34) นิวเคลียส 10Ne20 มีมวลอะตอม 19.992434 จะมีพลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออน กี่ MeV กําหนดมวลนิวตรอน 1 ตัว = 1.008665 amu มวลโปรตรอน 1 ตัว = 1.007825 amu ก. 160.652 ข. 16.065 ค. 8.033 ง. 5.335 (ขอ ค.) วิธีทํา 60(En 34) ธาตุตริเดียมซึ่งมีเลขอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอม 3.016049 u มี คาพลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนเทากับเทาใดในหนวย MeV (ทศนิยม 2 ตําแหนง) กําหนด มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และ 1u = 930 MeV (2.82 MeV) วิธีทํา !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"" ตอนที่ 5 ปฏิกิริยานิวเคลียร ปฏิกิริยานิวเคลียร คือกระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงองคประกอบ หรือระดับพลังงาน การเขียนรูป X (a, b) Y N 14 7 + He 4 2 → O 17 8 + H1 1 สมการนี้ อาจเขียนเปน N 14 7 (α!,!-) O 17 8 อานวา ปฏิกิริยาอัลฟาโปรตรอนของ N 14 7 เปา ตัวชนเปา ตัวเกิดใหม ตัวคายหลังชน

##! ดังนั้น ปฏิกิริยา X + a →!!!Y + b อาจเขียนเปน X (a , b) Y อานวาปฏิกิริยา a , b ของ X เมื่อ X = นิวเคลียสที่ใชเปนเปา a = อนุภาคที่ใชยิงเขาไปชนเปา Y = นิวเคลียสของธาตุใหม b = อนุภาคที่ปลดปลอยออกมาหลังชน 61. พิจารณาสมการนิวเคลียรดังนี้ 27 Al 13 + 4 He 2 30 Si 14 + 1 H1 ก. ปฏิกิริยานี้เขียนแบบยอไดอยางไร ข. ปฏิกิริยานี้มีชื่อเรียกวาอยางไร วิธีทํา 62. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ ก. Li 7 3 (α , n) B 10 5 ข. Be 9 4 (p , α ) Li 6 3 วิธีทํา 63. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ ก. Na 23 11 (d , p) Na 24 11 ข. Al 27 13 ( n , γ ) Al 28 13 วิธีทํา 64(En 35) ปฏิกิริยานิวเคลียร Hg 198 80 ( n , Y ) Au 197 79 ถามวา Y คืออนุภาคอะไร 1. ดิวเทอรอน 2. อนุภาคแอลฟา 3. โปรตอน 4. ทริทอน (ขอ1.) วิธีทํา

#$! การหาพลังงานเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร 1. หาจากมวลที่เปลี่ยน (∆m) ใชสมการ ∆E = 931 . ∆m ∆m = มวลกอน – มวลหลัง 2. หาจากพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส (B.E) ใชสมการ∆E = BEกอน – BEหลัง ในการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ปฏิกิริยาที่ไดเปนปฏิกิริยาคายพลังงานทั้งหมด พลังงานที่ปลอยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร เรียกวา พลังงานนิวเคลียร (nuclear energy) ซึ่งพลังงานนี้อาจอยูในรูปพลังงานจลนของอนุภาคหรือในรูปคลื่นแมเหล็กไฟฟาก็ได 65(มช 36) พลังงานนิวเคลียรที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่กําหนดใหนี้จะมีคากี่ MeV X + a → Y + b ในที่นี้ (9.31 MeV) X มีมวล 196.966600 u Y มีมวล 194.968008 u a มีมวล 2.014012 u b มีมวล 4.002604 u และ มวล 1.0 u = 931 MeV วิธีทํา 66. ในการยิงนิวตรอนเขาชนอลูมิเนียม Al 27 13 เพื่อใหเกิดปฏิกิริยา Al 27 13 (n . p) Mg 27 12 เราจะตองใชนิวตรอนซึ่งมีพลังงานจลนอยางนอยเทาใด กําหนดใหมวลอะตอมของ Al 27 13 = 26.981535 Mg 27 12 = 26.984346 H1 1 = 1.007825 n 1 0 = 1.008665 (1.84 MeV) วิธีทํา เงื่อนไขการใชสมการนี้ 1. หาก ∆E เปนบวก แสดงวาปฏิกิริยาเปน แบบคายพลังงาน เกิดเมื่อ *มวลรวมหลัง ปฏิกิริยามีคานอยกวามวลรวมกอนปฏิกิริยา 2. หาก ∆E เปนลบ แสดงวาปฏิกิริยาเปน แบบดูดพลังงาน เกิดเมื่อ *มวลรวมหลัง ปฏิกิริยามีคามากกวามวลรวมกอนปฏิกิริยา 3. การใชคา B.E. ของนิวเคลียสมาคํานวณ ตองใชคา B.E. มาเปนลบ

#%! 67. จากปฏิกิริยานิวเคลียร He 4 2 + Be 9 4 → C 12 6 + n 1 0 จงหาพลังงานและบอกดวยวาเปนปฏิกิริยาประเภทใด กําหนด B.E ของ He 4 2 , Be 9 4 , C 12 6 คือ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV ตามลําดับ (5.7 MeV) วิธีทํา 68. จงหาพลังงานที่ใชในการแยกนิวเคลียส Ne 20 10 ออกมาเปนแอลฟา 2 อนุภาคและ C 12 6 1 นิวเคลียส กําหนดใหพลังงานที่ยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนในนิวเคลียสของ Ne 20 10 , He 4 2 และ C 12 6 เปน 8.03 , 7.07 และ 7.68 MeV ตามลําดับ (11.88 MeV) วิธีทํา 69. ในการเกิดปฏิกิริยา He 4 2 + He 4 2 → H1 1 + Li 7 3 พบวาตองใชพลังงาน 17.2 MeV ถาพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส Li 7 3 = –39.2 MeV จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส He 4 2 (28.2 MeV) วิธีทํา

$'! 70. ในการทดลองระเบิดนิวเคลียรลูกหนึ่งใช U 235 92 ทําใหเกิดฟชชัน ไดพลังงานทั้งสิ้น 9.0 x 1012 จูล หลังจากการระเบิดมวลที่หายไปทั้งสิ้นกี่กิโลกรัม (10–4) วิธีทํา ฟชชัน คือ ปฏิกิริยานิวเคลียรที่เกิดจากนิวเคลียสของธาตุหนักเกิดการแตกตัวออกเปน 2 สวนที่มีขนาดใกลเคียงกันจะทําใหไดนิวเคลียสใหม ซึ่งมีพลังยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนเพิ่มขึ้น ตัวอยางปฏิกิริยาที่เกิดจากการยิงนิวตรอนเขาไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม ดังสมการ 92u235 + on1 → 56Ba141 + 36Kr92 + 3on1 + พลังงาน นักเรียนจะเห็นวาผลของปฏิกิริยานี้ จะไดนิวเคลียสใหม 2 ตัว ตัวหนึ่งมีเลขอะตอมอยู ระหวาง 30 ถึง 63 และอีกตัวอยูระหวาง 72 ถึง 158 และปฏิกิริยานี้ยังใหพลังงานออกมา อยางมหาศาล และใหนิวตรอนอีก 3 ตัว ซึ่งถานิวตรอนเหลานี้มีพลังงานสูงพอ ก็จะวิ่งเขาชน นิวเคลียสของยูเรเนียมอะตอมตอๆ ไป กอใหเกิดปฏิกิริยาอยางตอเนื่องที่เรียกวา ปฏิกิริยาลูกโซ เฟรมี เปนนักวิทยาศาสตรคนแรกที่สามารถควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาลูกโซใหสม่ําเสมอได โดยใชเครื่องมือที่เรียกวา เครื่องปฏิกรณนิวเคลียร ซึ่งควบคุมอัตราการเกิดฟงชันโดยการควบ คุมจํานวนนิวตรอนที่เกิดขึ้น ฟวชัน คือ ปฏิกิริยาที่เกิดจากการรวมตัวกันของธาตุเบา 2 ธาตุ แลวยังผลใหเกิดธาตุซึ่ง หนักกวาและมีการปลดปลอยพลังงานนิวเคลียรออกมาดวย ตัวอยางเชน 41H1 → 2He4 + 2 1 e 0 + 26 MeV จะเห็นวาปฏิกิริยานี้เกิดจาก 1H1 4 ตัว รวมกันเปน 2He4 1 ตัว แลวมีการปลอยอนุภาค ที่มีประจุบวกและมีมวลใกลเคียงกับอิเลคตรอน เรียกวา โพชิตรอนอีก 1 ตัว ปฏิกิริยานี้มีการ ปลดปลอยพลังงานออกมากมายเชนกัน ปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาที่เกิดบนดวงอาทิตยหรือ บน ดาวฤกษ ที่มีพลังงานสูงทั้งหลาย สําหรับบนโลกเราปฏิกิริยาฟวชันสามารถทําใหเกิดขึ้นไดใน หองปฏิบัติการ

$(! 1H2 +1H2 → 1H3 + 1H1 + 4 MeV 1H2 + 1H2 → 1H3 + 0n1 + 3.2 MeV 71(มช 40) จากการคํานวณพบวาในน้ําทะเล 1 ลิตร ประกอบดวยโมเลกุลของน้ํา จํานวน 3.3 x 1023โมเลกุล และพบวาในทุก ๆ 6600 โมเลกุลของน้ํานี้จะมีดิวทีเรียมอยู 1อะตอม เมื่อนําดิวทีเรียมทั้งหมดที่มีอยูในน้ํา 1 ลิตรนี้ มาหลอมละลายเปนปฏิกิริยาฟวชันดังสมการ H2 1 + H2 1 → He 3 2 + n + 3.3 MeV จะมีพลังงานปลดปลอยออกมาทั้งหมดกี่เมกกะจูล (MJ) 1. 0.48 2. 6.6 3. 13.2 4. 26.4 (ขอ 3.) วิธีทํา 72. ในการทําปฏิกิริยาฟวชั่นโดยใชดิวเทอรอน ( ( ) H) พบวามีปฏิกิริยาดังนี้ H2 1 + H2 1 → H3 1 + H1 1 + 4 MeV H2 1 + H3 1 → He 4 2 + n 1 0 + 17.6 MeV อยากทราบวาถาในน้ําทะเลมีดิวเทอเรียมประมาณ 5x1018 อะตอม ถานํามาทําใหเกิด ฟวชันทั้งหมดจะไดพลังงานเทาใด (3.6 x 1019 MeV) วิธีทํา

$)! 73(En 41) ปฏิกิริยาฟชชันของธาตุชนิดหนึ่ง ใหมวลรวมของธาตุหลังเกิดปฏิกิริยาลดลง 0.025 u จงคํานวณวาจะตองเกิดฟชชันกี่ครั้งตอวินาทีจึงจะทําใหกําลังงาน 930 วัตต กําหนดให 1 u = 930 MeV และ 1 MeV = 1.6x10–13 J 1. 2.5 x 1014 ครั้ง 2. 5.0 x 1014 ครั้ง 3. 7.5 x 1014 ครั้ง 4. 1.0 x 1015 ครั้ง (ขอ1.) วิธีทํา 74. วัตถุที่ใชเปนเชื้อเพลิงปรมาณูในปจจุบัน นอกจาก U – 235 แลวยังมี (ขอ ค.) ก. U – 238 ข. Au – 198 ค. Pu – 239 ง. Na – 34 วิธีทํา 75(มช 37) ขอความตอไปนี้ ขอความใดถูก 1. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรที่ใชผลิตไฟฟาในปจจุบัน ไดพลังงานจากฟวชันไปทําใหน้ํา กลายเปนไอ ไอน้ําไปหมุนกังหัน ทําใหเครื่องกําเนิดไฟฟาผลิตกระแสไฟฟาออกมา 2. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรที่ใชผลิตไฟฟาในปจจุบันได พลังงานจากปฏิกิริยาที่ นิวเคลียสของธาตุหนักแตกตัวออกเปน 2 สวนขนาดใกลเคียงกัน และปฏิกิริยาลูกโซ 3. เครื่องปฏิกรณนิวเคลียรจะสามารถทํางานไดตลอดไป เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่ เกิดขึ้น จึงไมตองมีการเติมแทงเชื้อเพลิง ! ! 4. ถาแทงเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณนิวเคลียรคือ U – 235 แลวที่เกิดขึ้นหลัง !!! ปฏิกิริยานิวเคลียรเปนสารเสถียรไมอันตราย! ! ! ! ! ! ! ! ! ! (ขอ 2.) วิธีทํา !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""

$*! แบบฝกหัด ฟสิกส บทที่ 20 ฟสิกสนิวเคลียร กัมมันตภาพรังสี 1(En 36) พิจารณาขอความตอไปนี้สําหรับรังสีแอลฟา บีตา และ แกมมา ก. มีความสามารถในการทําใหกาซแตกตัวเปนไอออนไดดีกวา ข. ตองใชวัสดุที่มีความหนามากในการกั้นรังสี ค. เมื่อเคลื่อนที่ผานบริเวณที่มีสนามแมเหล็กแนวการเคลื่อนที่เปนแนวโคง ง. อัตราสวนระหวางประจุตอมวลมีคามากที่สุด ขอความใดเปนสมบัติของรังสีบีตา 1. ก และ ง 2. ก และ ค 3. ข และ ง 4. ค และ ง (ขอ 4) 2(En 39)ธาตุ A สลายเปนธาตุ B โดยปลอยรังสีบีตา ลบออกมาธาตุทั้งสองจะมีจํานวนใดเทากัน 1. นิวตรอน 2. โปรตอน 3. ผลรวมของนิวตรอนและโปรตอน 4. ผลตางของนิวตรอนและโปรตอน (ขอ 3) สมการนิวเคลียร 3(En 43/1) ในการสลายตัวตอ ๆ กันของธาตุกัมมันตรังสี โดยเริ่มจาก U 238 92 เมื่อสลายให อนุภาคทั้งหมดเปน 2α , 2β– และ 2γ จะทําใหไดนิวเคลียสใหมมีจํานวนโปรตอน และจํานวนนิวตรอนเทาใด 1. จํานวนโปรตอน 88 จํานวนนิวตรอน 140 2. จํานวนโปรตอน 90 จํานวนนิวตรอน 140 3. จํานวนโปรตอน 88 จํานวนนิวตรอน 142 4. จํานวนโปรตอน 90 จํานวนนิวตรอน 142 (ขอ 2) 4(มช 32) X+อนุภาคนิวตรอน→ Y+ อนุภาคแอลฟา Z+อนุภาคบีตา ถา Z ในปฎิกิริยานิวเคลียรนี้มีเลขมวลเปน 2 เทาของเลขอะตอมนิวเคลียสของธาตุ X คือ ก. 14Si31 ข. 15P31 ค. 16S31 ง. 17Cl31 (ขอ ข)

$+! 5. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( He 4 2 ) และอนุภาคบีตา (e 0 -1 ) จากอนุกรมการสลายตัวของ นิวเคลียสตอไปนี้ U 238 92 → Pb 206 82 (8α, 6β) 6. จงหาจํานวนอนุภาคแอลฟา ( He 4 2 ) และอนุภาคบีตา (e 0 -1 ) จากอนุกรมการสลายตัวของ นิวเคลียสตอไปนี้ U 235 92 → Pb 207 82 (7α, 4β) การสลายตัวของนิวเคลียส 7. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง มีเวลาครึ่งชีวิต 5 วัน ถาเก็บธาตุนั้น จํานวน 64x1018อะตอม ไว 15 วัน จะเหลือธาตุนั้นกี่อะตอม ( 8x1018) 8. ทิ้งน้ํายาซึ่งเปนสารกัมมันตรังสีไวเปนเวลานาน วัดกัมมันตภาพได 4200 ครั้ง/วินาที ถาน้ํายานี้เปนของใหม จะวัดกัมมันตรังสีได 16800 ครั้ง/วินาที ถาชวงครึ่งชีวิตของสาร ในน้ํายานี้เปน 2 วัน จงหาวาทิ้งน้ํายาไวเปนเวลานานเทาใด (4 วัน) 9. สารกัมมันตรังสีจํานวนหนึ่งเมื่อทิ้งไว 2 ชั่วโมง ปรากฏวาสลายไป 16 15 เทาของของเดิม จงหาคานิจของการสลายตัวของสารนี้ (1.386/ชั่วโมง) 10(En 31) ไอโซโทปของโซเดียม ( Na) 24 11 มีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง จงหาวาเวลาผานไป 75 ชั่วโมง นิวเคลียสของไอโซโทปนี้จะสลายไปแลวประมาณกี่เปอรเซ็นตของจํานวนที่ ตั้งตน ถาตอนเริ่มแรกนิวเคลียสของไอโซโทปนี้มีคา 5 คูรี 1. 75 % 2. 87.5 % 3. 94 % 4. 97 % (ขอ 4) 11(มช 32) สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีคานิจของการสลายตัว 0.077 ตอป จะตองใชเวลานาน เทาไร จึงจะมีมวลลดลงจาก 40 กรัม เหลือเพียง 2.5 กรัม ก. 3 ป ข. 13 ป ค. 36 ป ง. 45 ป (ขอ ค) 12(มช 31) ธาตุชนิดหนึ่งมีมวล 10 กรัม ใชเวลา 20 วัน จึงจะมีมวลเหลืออยู 2.5 กรัม คานิจของการสลายตัวมีคาเปน ก. 0.069 ตอวัน ข. 0.035 ตอวัน ค. 0.054 ตอวัน ง. 0.015 ตอวัน (ขอก)

$"! 13(En 35) คาคงที่ของการสลายตัวของธาตุธอเรียม–232 เทากับ 1.6x10–18 ตอวินาที ธาตุ นั้นจํานวน 464 กรัม จะสลายตัวกี่ลานอะตอมตอวินาที (1.92 ลานอะตอม/วินาที) 14(En 43/2) ในการทดลองทอดลูกเตาเพื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี นักเรียนคนหนึ่งใชลูกเตา 6 หนา จํานวน 600 ลูกโดยแตมสีไวหนึ่งหนาทุกลูกและหยิบ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณวาหลังจากการทอดลูกเตาครั้งที่ 3 เมื่อหยิบ ลูกที่ขึ้นหนาสีออกแลว นาจะเหลือลูกเตากี่ลูก 1. 250 ลูก 2. 300 ลูก 3. 350 ลูก 4. 400 ลูก (ขอ 4) 15(En 41) ในการทดลองอุปมาอุปไมยการทอดลูกเตากับการสลายของธาตุกัมมันตรังสี โดยการโยน ลูกเตาแลวคัดหนาที่ไมแตมสีออกไป ถาลูกเตามี 6 หนา มีหนาที่แตมสี 2 หนา และมีจํานวน 90 ลูก จงหาวาถาทําการโยนลูกเตาทั้งหมด 2 ครั้ง โดยสถิติจะเหลือจํานวนลูกเตาเทาใด 1. 10 ลูก 2. 30 ลูก 3. 40 ลูก 4. 56 ลูก (ขอ1) 16(En42/2) ในการทอดลูกเตา 6 หนาที่มีการแตมสี 1 หนาเหมือนกันทุกลูก จํานวน 180 ลูก ถาทอดแลวทําการคัดลูกเตาที่มีหนาแตมสีหงายขึ้นออกไปถาทําการทอด 2 ครั้งโดยเฉลี่ยจะ คัดลูกเตาออกกี่ลูก 1. 60 ลูก 2. 55 ลูก 3. 30 ลูก 4. 25 ลูก (ขอ 2) แรงนิวเคลียรและพลังงานยึดเหนี่ยว 17. ธาตุไอโซโทปของ Ra 224 88 จะมีรัศมีเปนกี่เทาของธาตุไอโซโทปของ Na 28 11 1. 2 เทา 2. 3 เทา 3. 4 เทา 4. 5 เทา (ขอ1.) 18(En 34) จงหาเลขมวลของนิวเคลียสซึ่งมีรัศมีเปน 3 2 เทาของนิวเคลียส Al 27 13 1. 8 2. 9 3. 16 4. 18 (ขอ1) 19(มช 34) นิวเคลียส 10Ne20 มีมวลอะตอม 19.992434 จะมีพลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออน กี่ MeV กําหนดมวลนิวตรอน 1 ตัว = 1.008665 amu มวลโปรตรอน 1 ตัว = 1.007825 amu ก. 160.652 ข. 16.065 ค. 8.033 ง. 5.335 (ขอ ค.)

$&! 20(En 34) ธาตุตริเดียมซึ่งมีเลขอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอม 3.016049 u มี คาพลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนเทากับเทาใดในหนวย MeV (ทศนิยม 2 ตําแหนง) กําหนด มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1.007825 u มวลของนิวตรอน = 1.008665 u และ 1u = 930 MeV (2.82 MeV) ปฏิกิริยานิวเคลียร 21. พิจารณาสมการนิวเคลียรดังนี้ N 14 7 + He 4 2 → O 17 8 + H1 1 ก. ปฏิกิริยานี้เขียนแบบยอไดอยางไร ข. ปฏิกิริยานี้มีชื่อเรียกวาอยางไร 22. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียรตอไปนี้ ก. Li 7 3 (α , n) B 10 5 ข. Be 9 4 (p , α ) Li 6 3 23. ในปฎิกิริยา (n , γ) ของนิวเคลียส 47Ag109 นิวเคลียสที่เกิดใหมมีเลขมวลเทาใด ( 110 ) 24(มช 36) พลังงานนิวเคลียรที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียรที่กําหนดใหนี้จะมีคากี่ MeV X + a → Y + b ในที่นี้ ( 9.31 MeV) X มีมวล 196.966600 u Y มีมวล 194.968008 u a มีมวล 2.014012 u b มีมวล 4.002604 u และ มวล 1.0 u = 931 MeV 25. จากปฏิกิริยานิวเคลียร He 4 2 + Be 9 4 → C 12 6 + n 1 0 จงหาพลังงานและบอกดวยวาเปนปฏิกิริยาประเภทใด กําหนด B.E ของ He 4 2 , Be 9 4 , C 12 6 คือ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV ตามลําดับ (5.7 MeV) ! ! !!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!""