ปฏิกิริยานิวเคลียร์

1. Nuclear reaction
ปฏิกิริยานิวเคลียร์

2. Tihange nuclear plant in Belgium.

4. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (Nuclear reaction)
คือ ปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของอะตอมชนิดเดียวกันเกิดการชน
กันเอง หรือนิวเคลียสของอะตอมหนึ่งตัวเกิดการชนกันกับ
อนุภาคย่อยของอีกอะตอมหนึ่ง ทําให้เกิดนิวเคลียสใหม่หนึ่งตัว
หรือมากกว่าหนึ่งตัวที่มีจํานวนอนุภาคย่อยแตกต่างจากนิวเคลียส
ที่เริ่มต้นกระบวนการ

5. กฎสําคัญ 4 ข้อ ของการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์
1. ผลรวมของประจุทางซ้ายมือและขวามือของสมการจะต้องเท่ากัน
2. จํานวนนิวคลีออนทางซ้ายมือและขวามือจะต้องเท่ากัน
3. ผลรวมของมวลและพลังงานทางซ้ายมือและขวามือจะต้องเท่ากัน
4. การชนกันของนิวเคลียสถือเป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์
พลังงานจลน์และโมเมนตัมก่อนและหลังชนจะต้องเท่ากัน

6. สมการของปฏิกิริยานิวเคลียร์

7. หลักการคํานวณพลังงานเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์
1. มวลรวมก่อนเกิดปฏิกิริยา > มวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้
จะคายพลังงาน
2. มวลรวมก่อนเกิดปฏิกิริยา < มวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้
จะดูดพลังงาน
3. พลังงานที่คายหรือดูดจะหาได้จากผลต่างของมวลรวมก่อนทํา
ปฏิกิริยาและหลังทําาปฏิกิริยาคูณด้วย 931.5 MeV โดยมวลอยู่ใน
หน่วย u และพลังงานอยู่ในหน่วย MeV
4. มวลที่ใช้คํานวณอาจเป็นมวลนิวเคลียสโดยตรงหรือมวลอะตอม
ก็ได้โดยถ้าใช้มวลนิวเคลียสก็ต้องเป็นมวลนิวเคลียสทั้งหมด หรือ
ถ้าใช้มวลอะตอมก็ต้องเป็นมวลอะตอมทั้งหมด

12. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear fission)
- เกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม
- เมื่อยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าชนธาตุหนักจะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์
โดยนิวเคลียสธาตุหนักจะแตกออกเป็นนิวเคลียสที่เบากว่า ทําให้
เกิดนิวตรอน 2-3 อนุภาค
- มวลของนิวเคลียสส่วนหนึ่งที่หายไปจะกลายเป็นพลังงานในรูป
ของความร้อน

13. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear fission) (ต่อ)
นิวตรอนที่เกิดใหม่จะวิ่งเข้าชนนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 ที่อยู่
ใกล้เคียง ทําให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปเรื่อย ๆ ทําให้นิวเคลียสมี
การแตกตัวอย่างต่อเนื่อง เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction)

14. ปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction)

15. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear fission) (ต่อ)
ใน พ.ศ. 2485 เอริโก แฟร์มี (Enrico
Fermi) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้
ประดิษฐ์เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
(Nuclear reactor) ที่สามารถควบคุมการ
เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ จึงทําให้สามารถนํา
พลังงานนิวเคลียร์ไปใช้ในทางสันติในด้าน
ต่างๆ ได้ เช่น ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า สร้าง
เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้ขับเคลื่อนเรือดํานํ้า
หรือจรวด

19. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear fusion)
- เกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสธาตุเบา เช่น ไฮโดรเจน ทําให้เกิด
นิวเคลียสของธาตุใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และมวลที่หายไปจะ
เปลี่ยนไปเป็นพลังงานนิวเคลียร์
- ในธรรมชาติจะพบปฏิกิริยาฟิวชันบนดาวฤกษ์รวมถึงดวงอาทิตย์
- ปฏิกิริยาฟิวชันให้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันอย่างมาก
แต่มีรังสีเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยจึงไม่มีผลต่อสิ่งแวดล้อม

20. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear fusion) (ต่อ)
- ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างปฏิกิริยาฟิวชันได้เฉพาะใน
ห้องปฏิบัติการ โดยใช้อะตอมของดิวเทอเรียมและทริเทียมใน
การสร้างปฏิกิริยาฟิวชัน ทําให้เกิดธาตุฮีเลียมและนิวตรอน

21. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear fusion) (ต่อ)
ให้พลังงานประมาณ 2.8x10–12
จูล หรือประมาณ 17.6 MeV

22. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear fusion) (ต่อ)
ตัวอย่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ทําได้ในห้องปฏิบัติการ

23. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Nuclear fusion) (ต่อ)
ตัวอย่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้นบนดาวฤกษ์

25. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion reactor)
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่จะทําให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์บนโลก แบบ
เดียวกับปฏิกิริยาที่ให้พลังงานออกมาจากดวงอาทิตย์หรือดาวฤกษ์ โดย
การควบคุมพลาสมาให้คงรูปอยู่ภายในสนามแม่เหล็ก ไม่ให้พลาสมา
สัมผัสกับผนังของเครื่องปฏิกรณ์

26. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion reactor) (ต่อ)

27. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion reactor) (ต่อ)
ปี พ.ศ.2559 เครื่อง Wendelstein 7-X ประเทศเยอรมัน

28. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion reactor) (ต่อ)
เครื่อง Wendelstein 7-X ประเทศเยอรมัน

29. กิจกรรมตรวจสอบการเรียนรู้
เรื่อง ปฏิกิริยานิวเคลียร์