ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับรังสี (Radiation Fundamental)

ความรูเบื้องตนเกี่ยวกับรังสีความรูเบื้องตนเกี่ยวกับรังสี

โดยโดย

กิตติศักดิ์กิตติศักดิ์ ชัยสรรคชัยสรรค

สํานักสนับสนุนการกํากับดูแลความปลอดภัยจากพลังงานปรมาณูสํานักสนับสนุนการกํากับดูแลความปลอดภัยจากพลังงานปรมาณู

สํานักงานปรมาณูเพื่อสันติสํานักงานปรมาณูเพื่อสันติ

นกัวิทยาศาสตรนิวเคลียรที่มีชื่อเสียง

พบวาอะตอมประกอบดวยมวลที่อัดแนนอยูตรงกลาง

ซึ่งมีประจุบวก เขาใหชื่อใจกลางของอะตอมนี้วา

“นิวเคลียส” (nucleus)

Ernest RutherfordErnest Rutherford

กิตติศกัดิ์ ชยัสรรค สํานักงานปรมาณูเพื่อสนัติ

หลักสูตรการตรวจพิสจูนวัสดุนิวเคลียรและวัสดกุัมมันตรังสสีําหรับผูปฎิบัติงานในสวนหนา 23-26 กย. 2551


Marie and Marie and PierePiere CURIECURIE

- สกัดเรเดียมจากแรพิชเบลนด

- คนพบทอเรียมกิตติศกัดิ์ ชยัสรรค สํานักงานปรมาณูเพื่อสนัติ



คนพบกัมมันตภาพรังสี

Henri BECQERELHenri BECQEREL



คนพบรังสีเอกซ

Wilhelm Conrad RoentgenWilhelm Conrad Roentgen





- คนพบทฤษฎีสัมพัทธภาพ- สมการไอนสไตน E = mC2

Albert EinsteinAlbert Einstein



โครงสรางของอะตอม



พลังงานนิวเคลียร






รังสี

รังสี (Radiation) คือ พลังงานที่แผจากตนกําเนิดรังสีผานอากาศ

หรือสสาร ในรูป

คลื่นแมเหล็กไฟฟา เชน ความรอน แสงสวาง รังสีเอกซ

รังสีแกมมา

กระแสของอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็ว เชน รังสีคอสมิก รังสีแอลฟา

รังสีบีตา อนุภาคนิวตรอน อนุภาคโปรตอน



High energy Low energy

รังสี



ชนดิของรังสี

รังสีชนิดไมกอไอออน (NON-IONIZING RADIATION) ไมมีพลังงานมากพอ

ที่จะทําใหอิเล็กตรอนหลุดออกมาจากอะตอม

รังสีชนิดกอไอออน (IONIZING RADIATION) มพีลังงานมากพอ

ที่จะทําใหอิเล็กตรอนหลุดออกมาจากอะตอม



รังสีแอลฟา

การทะลุผาน

- เซนติเมตรในอากาศ

ฉากกําบังรังสี

- หุมพลาสติก

- หนังกําพรา

- กระดาษ

α



รังสีแอลฟา

รังสีแอลฟา หยุดโดยผิวหนัง และเปนอันตรายเมื่อเขาสูรางกาย



รังสีบีตา


- เมตรในอากาศ

- เซนติเมตรในพลาสติก


- แผนฟอยโลหะ

- พลาสติก

หมายเหตุ

- โพสิตรอน

β



รังสีบีตา

รังสีบีตา สามารถทะลุผานผิวหนัง เปนอันตรายตอผิวหนัง และดวงตา





- เมตรในคอนกรีต

- เมตรในน้ํา

- เซนติเมตรในตะกั่ว

- กิโลเมตรในอากาศ


- ตะกั่ว 10 เซนติเมตร

γ



รังสีนิวตรอน ทะลุผานไดดี เปนอันตรายตอทุกอวัยวะ




การกําบังรังสี



ตนกําเนดิรังสี

ตนกําเนิดรังสี หรือแหลงกําเนิดรังสี (Radiation source) คือ

วัสดุหรือสิ่งใดสิ่งหนึ่งที่สามารถแผรังสีชนิดกอไอออนออกมาไมวาจะ

เปนการแผรังสีดวยการแปลงนิวเคลียสของตัวเองหรือดวยวิธี อื่น ๆ




พลังงานนิวเคลียร หมายถึง พลังงานไมวาในลักษณะใดซึ่ง

ปลดปลอยออกมาเมื่อมีการแยก รวม หรือแปลงนิวเคลียสของปรมาณู

(อะตอม) หรือที่เรียกวาปฏิกิริยานิวเคลียร พลังงานนิวเคลียรที่

สําคัญ สามารถแบงไดเปน 4 แบบ คือ

พลังงานนิวเคลียรที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี

(Radioactivity)

พลังงานนิวเคลียรที่ไดจากเครื่องเรงอนุภาคที่มีประจุ (Particle

accelerator)

พลังงานนิวเคลียรแบบฟชชัน (Fission)

พลังงานนิวเคลียรแบบฟวชัน (Fusion)



การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี

Alpha Decay

Beta Decay

Gamma Decay



H3 or H-3

0.015 a/oม ี 99.985 a/o

เกิดจากกิจกรรมของมนุษย

สารกัมมันตรังสีในธรรมชาติ



0.015 a/oม ี 99.985 a/o

H1 or H-1 H2 or H-2

ไอโซโทปสเถียร ไอโซโทปรังสี

ของไฮโดรเจนทีเ่กิดตามธรรมชาติ

สารกัมมันตรังสีในธรรมชาติ

ทอเรียมทอเรียม (Th(Th--232)232)ยูเรเนียมยูเรเนียม (U(U--238 & U238 & U--235)235)



สารกัมมันตรังสีที่มนษุยสรางขึ้น



ครึ่งชีวิต

ครึ่งชีวิต (Half-life) คือ ระยะเวลาที่สารกัมมันตรังสีใชใน

กระบวนการ “การสลายกัมมันตรังสี” เพื่อลดนิวไคลดกัมมันตรังสี

เหลือครึ่งหนึ่งของนิวไคลดกัมมันตรังสีตั้งตน [คาครึ่งชีวิตอาจเปนป

วัน ชั่วโมง นาที หรือวินาที]



C-14 (ครึ่งชีวิต= 5,730 ป)

200 100 50 25

12.506.253.131.56

ครึ่งชีวิต

0.68



เครื่องเรงอนภุาคที่มีประจุ

LHC’s CERN (2008)



ตนกําเนดิรังสีที่มนุษยสรางขึ้น



ฟชชนั

Fission คือ การแบงแยกนิวเคลียส หรือการที่นิวเคลียสของธาตุ

หนักบางชนิดแยกออกเปนนิวเคลียสของธาตุที่เบากวา อยางนอยสอง

ชนิดที่มีขนาดใกลเคียงกัน พรอมกับปลดปลอยนิวตรอน 1 ถึง 3

อนุภาค รังสีแกมมา และพลังงานออกมา



ฟชชัน

nn

235235U, U, 233233U, U, 239239PuPu22--3 n3 n

Fission FragmentsFission Fragments

Q ~ 200 MeV



ปฏิกิริยาลูกโซ (chain reaction)

235235UU

235235UU

235235UUnn

235235UU



ปฏิกิริยานิวเคลียรฟชชนั

หลัง กอน



โรงงานไฟฟาพลังงานนิวเคลียร (แบบฟชชนั)

Avignon, France



ฟวชัน

Fusion คือ การหลอมนิวเคลียสของธาตุเบาสองนิวเคลียสเปน

นิวเคลียสที่หนักกวาพรอมกับปลดปลอยพลังงานออกมา เชน การ

หลอมนิวเคลียสของดิวเทอเรียมกับทริเทียมเปนฮีเลียม



ฟวชันของ D กับ T

deuteriumdeuterium

tritiumtritium แอลฟาแอลฟา

nn

T > 100 ลาน K

ฮีเลียม-5

10-12 วนิาที

Q ~ 18 MeV



ปฏิกิริยานิวเคลียรแบบฟวชัน



ฟวชัน

พลังงานจากดวงอาทิตยและดาวฤกษตางๆเกิดมาจากการรวมกันของนิวเคลียส (เกดิไดดวยอุณหภูมิสูง)

ในดวงอาทิตย เกดิฟวชันของไฮโดรเจน ประมาณ 1038 ครั้งตอวินาที (100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000)



ฟวชันที่มนุษยสรางขึ้น

Joint European Torus

Culham, UKกิตติศกัดิ์ ชยัสรรค สํานักงานปรมาณูเพื่อสนัติ


ลูกระเบิดนิวเคลียร (Nuclear bomb) คือ ลูกระเบิดที่แรงระเบิด

เกิดจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส หรือปฏิกิริยาการแบงแยก

นิวเคลียส จัดเปนหนึ่งในอาวุธทําลายลางสูง

อาวุธนิวเคลียร



ลกูระเบดินิวเคลียร

Implosion-type ลักษณะเปนทรงกลม และอาศัยหลกัการ “มวลวิกฤต” ทําให

เกิดปฏิกิริยาลูกโซของปฏิกิริยานิวเคลียรแบบฟชชัน

Gun-type ลักษณะเปนทรงกระบอก และอาศัยหลักการยิงนิวตรอนใสวัสดุฟส

ไซล ทาํใหเกิดปฏิกิริยาลูกโซของปฏิกิริยานิวเคลียรแบบฟชชัน



ลกูระเบดิไฮโดรเจน

ลูกระเบิดไฮโดรเจน (หรือ H-bomb) คือ ลูกระเบิดที่แรงระเบิด

เกิดจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียสของไอโซโทปของไฮโดรเจน

ภายใตอุณหภูมิสูงมากจากการจุดระเบิดดวยปฏิกิริยาการแบงแยก

นิวเคลียส

First Fusion Bomb Test

Bikini Atoll, US (1956)



ลกูระเบดิไฮโดรเจน

เดอรตีบอมบ คือ ระเบิดนิวเคลียรที่มีฝุนกัมมันตรังสีเกิดขึ้น

คอนขางมาก ปจจุบันคํานี้หมายรวมถึง ระเบิดที่มีสารกัมมันตรังสี

รวมอยูดวยเพื่อใหมีการกระจายของสารกัมมันตรังสี



ขอบคณุครบัขอบคณุครบั

Documents

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับรังสี (Radiation Fundamental)