การกระตุ้นนิวตรอนและการแบ่งแยกนิวเคลียส

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง การกระตุ้นนิวตรอนและการแบ่งแยกนิวเคลียส

การกระตุ้นนิวตรอน vs. การแบ่งแยกนิวเคลียส

การกระตุ้นนิวตรอน (Neutron activation) เป็นกระบวนการที่ นิวตรอน ไปเหนี่ยวนำให้เกิดกัมมันตภาพรังสีในวัสดุ และจะเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมจับยึดนิวตรอนอิสระ กลายเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่าและเข้าสู่สภาวะกระตุ้น นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นมักจะสลายตัวทันทีโดยการเปล่ง รังสีแกมมา หรือเปล่งอนุภาคเช่น อนุภาคบีตา อนุภาคแอลฟา ผลผลิตฟิชชัน และนิวตรอน (ในนิวเคลียร์ฟิชชัน) ดังนั้นกระบวนการของการจับยึดนิวตรอน แม้ว่าจะหลังจากการสลายตัวระดับกลางใด ๆ มักจะส่งผลให้เกิดผลผลิตจากการกระตุ้นที่ไม่เสถียร นิวเคลียสกัมมันตรังสีดังกล่าวสามารถแสดงครึ่งชีวิตในพิสัยตั้งแต่เศษส่วนขนาดเล็กของหนึ่งวินาทีจนถึงหลายปี การกระตุ้นนิวตรอนเป็นวิธีที่พบบ่อยเท่านั้นที่สามารถเหนี่ยวนำวัสดุที่มีความเสถียรให้กลายเป็นสารกัมมันตรังสีโดยเนื้อแท้ของมันเอง วัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมด รวมทั้งอากาศ น้ำและดินสามารถถูกเหนี่ยวนำ (กระตุ้น) โดย การจับยึดนิวตรอน ให้เปล่งกัมมันตภาพรังสีในปริมาณที่แตกต่างกัน โดยเป็นผลมาจากการผลิตไอโซโทปรังสีที่อุดมไปด้วยนิวตรอน บางอะตอมต้องใช้นิวตรอนมากกว่าหนึ่งตัวเพื่อให้มันกลายเป็นไม่เสถียร ซึ่งทำให้พวกมันยากขึ้นที่จะกระตุ้นเพราะความน่าจะเป็นของการจับยึดสองเท่าหรือสามเท่าโดยหนึ่งนิวเคลียสจะยากกว่าของการจับยึดเพียงครั้งเดียว ยกต้วอย่างเช่นน้ำ มันถูกสร้างขึ้นจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ไฮโดรเจนต้องมีการจับยึดสองครั้งเพื่อให้บรรลุความไม่เสถียรเป็นไฮโดรเจน-3 (ทริเทียม) ในขณะที่ออกซิเจนธรรมชาติ (ออกซิเจน-16) ต้องจับยึดสามครั้งเพื่อให้กลายเป็นออกซิเจน-19 ที่ไม่เสถียร ดังนั้นน้ำค่อนข้างยากที่จะกระตุ้นเมื่อเทียบกับเกลือทะเล (โซเดียมคลอไรด์) ซึ่งอะตอมของทั้งโซเดียมและคลอรีนจะไม่เสถียรด้วยการจับยึดเพียงครั้งเดียวในแต่ละอะตอม ข้อเท็จจริงเหล่านี้ได้ตระหนักถึงตั้งแต่แรกที่ชุดทดสอบอะตอมใน Operation Crossroads ในปี 1946. prompt gamma rays) ออกมาด่วย (ไม่ได้แสดงในภาพ) การแบ่งแยกนิวเคลียส หรือ นิวเคลียร์ฟิชชัน (nuclear fission) ในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมีนิวเคลียร์ เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์หรือกระบวนการการสลายกัมมันตรังสีอย่างหนึ่งที่นิวเคลียสของอะตอม แตกออกเป็นชิ้นขนาดเล็ก (นิวเคลียสที่เบากว่า) กระบวนการฟิชชันมักจะผลิตนิวตรอนและโปรตอนอิสระ (ในรูปของรังสีแกมมา) พร้อมทั้งปลดปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก แม้ว่าจะเป็นการปลดปล่อยจากการสลายกัมมันตรังสีก็ตาม นิวเคลียร์ฟิชชันของธาตุหนักถูกค้นพบเมื่อวันที่ 17 ธันวาคม 1938 โดยชาวเยอรมัน นายอ็อตโต ฮาห์นและผู้ช่วยของเขา นายฟริตซ์ Strassmann และได้รับการอธิบายในทางทฤษฎีในเดือนมกราคมปี 1939 โดยนาง Lise Meitner และหลานชายของเธอ นายอ็อตโต โรเบิร์ต Frisch.

รังสีแกมมา

รังสีแกมมา (Gamma radiation หรือ Gamma ray) มีสัญลักษณ์เป็นตัวอักษรกรีกว่า γ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีช่วงความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-ray) โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 10-13 ถึง 10-17 หรือคลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10-13 นั่นเอง รังสีแกมมามีความถี่สูงมาก ดังนั้นมันจึงประกอบด้วยโฟตอนพลังงานสูงหลายตัว รังสีแกมมาเป็นการแผ่รังสีแบบ ionization มันจึงมีอันตรายต่อชีวภาพ รังสีแกมมาถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงที่สุดในบรรดาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ที่เหลือทั้งหมด การสลายให้รังสีแกมมาเป็นการสลายของนิวเคลียสของอะตอมในขณะที่มีการเปลี่ยนสถานะจากสถานะพลังงานสูงไปเป็นสถานะที่ต่ำกว่า แต่ก็อาจเกิดจากกระบวนการอื่น.

การกระตุ้นนิวตรอนและรังสีแกมมา · การแบ่งแยกนิวเคลียสและรังสีแกมมา · ดูเพิ่มเติม »

นิวตรอน

นิวตรอน (neutron) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม ตัวหนึ่ง มีสัญญลักษณ์ n หรือ n0 ที่ไม่มี ประจุไฟฟ้า และมีมวลใหญ่กว่ามวลของ โปรตอน เล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณหนึ่งหน่วย มวลอะตอม โปรตอนและนิวตรอนประกอบกันขึ้นเป็น นิวเคลียส ของหนึ่งอะตอม และทั้งสองตัวนี้รวมกันเรียกว่า นิวคลีออน คุณสมบัติของพวกมันถูกอธิบายอยู่ใน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนจำนวน Z ตัว โดยที่ Z จะเรียกว่า เลขอะตอม และนิวตรอนจำนวน N ตัว โดยที่ N คือ เลขนิวตรอน เลขอะตอมใช้กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของอะตอม และเลขนิวตรอนใช้กำหนด ไอโซโทป หรือ นิวไคลด์ คำว่าไอโซโทปและนิวไคลด์มักจะถูกใช้เป็นคำพ้อง แต่พวกมันหมายถึงคุณสมบัติทางเคมีและทางนิวเคลียร์ตามลำดับ เลขมวล ของอะตอมใช้สัญลักษณ์ A จะเท่ากับ Z+N ยกตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีเลขอะตอมเท่ากับ 6 และคาร์บอน-12 ที่เป็นไอโซโทปที่พบอย่างมากมายของมันมี 6 นิวตรอนขณะคาร์บอน-13 ที่เป็นไอโซโทปที่หายากของมันมี 7 นิวตรอน องค์ประกอบบางอย่างจะเกิดขึ้นเองในธรรมชาติโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเพียงหนึ่งตัว เช่นฟลูออรีน (ดู นิวไคลด์ที่เสถียร) องค์ประกอบอื่น ๆ จะเกิดขึ้นโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเป็นจำนวนมาก เช่นดีบุกที่มีสิบไอโซโทปที่เสถียร แม้ว่านิวตรอนจะไม่ได้เป็นองค์ประกอบทางเคมี มันจะรวมอยู่ใน ตารางของนิวไคลด์ ภายในนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจะยึดเหนี่ยวอยู่ด้วยกันด้วย แรงนิวเคลียร์ และนิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความมั่นคงของนิวเคลียส นิวตรอนถูกผลิตขึ้นแบบทำสำเนาในปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิวชั่น และ นิวเคลียร์ฟิชชัน พวกมันเป็นผู้สนับสนุนหลักใน การสังเคราะห์นิวเคลียส ขององค์ประกอบทางเคมีภายในดวงดาวผ่านกระบวนการฟิวชัน, ฟิชชั่นและ การจับยึดนิวตรอน นิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ ในทศวรรษหลังจากที่นิวตรอนที่ถูกค้นพบในปี 1932 นิวตรอนถูกนำมาใช้เพื่อให้เกิดการกลายพันธ์ของนิวเคลียส (nuclear transmutation) ในหลายประเภท ด้วยการค้นพบของ นิวเคลียร์ฟิชชัน ในปี 1938 ทุกคนก็ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่า ถ้าการฟิชชันสามารถผลิตนิวตรอนขึ้นมาได้ นิวตรอนแต่ละตัวเหล่านี้อาจก่อให้เกิดฟิชชันต่อไปได้อีกในกระบวนการต่อเนื่องที่เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ เหตุการณ์และการค้นพบเหล่านี้นำไปสู่​​เครื่องปฏิกรณ์ที่ยั่งยืนด้วยตนเองเป็นครั้งแรก (Chicago Pile-1, 1942) และอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรก (ทรินิตี้ 1945) นิวตรอนอิสระหรือนิวตรอนอิสระใด ๆ ของนิวเคลียสเป็นรูปแบบหนึ่งของ การแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นมันจึงเป็นอันตรายต่อชีวภาพโดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่รับ สนาม "พื้นหลังนิวตรอน" ขนาดเล็กในธรรมชาติของนิวตรอนอิสระจะมีอยู่บนโลก ซึ่งเกิดจากมิวออนรังสีคอสมิก และจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่ทำฟิชชันได้ตามธรรมชาติในเปลือกโลก แหล่งที่ผลิตนิวตรอนโดยเฉพาะเช่นเครื่องกำเนิดนิวตรอน, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งผลิตนิวตรอนแบบสปอลเลชัน (Spallation Source) ที่ผลิตนิวตรอนอิสระสำหรับการใช้งานในการฉายรังสีและในการทดลองการกระเจิงนิวตรอน คำว่า "นิวตรอน" มาจากภาษากรีก neutral ที่แปลว่า เป็นกลาง เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งทฤษฎีการมีอยู่ของนิวตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1920 โดยเขาพบว่าอะตอมของธาตุทุกชนิด เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับ 2 เท่าของเลขอะตอมเสมอ จึงสันนิษฐานได้ว่ามีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่ยังไม่ถูกค้น.

การกระตุ้นนิวตรอนและนิวตรอน · การแบ่งแยกนิวเคลียสและนิวตรอน · ดูเพิ่มเติม »