เอกสารประกอบการเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์

1. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 1
บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ทบทวนเรื่องอนุภาคมูลฐานของอะตอม
ในปัจจุบันนี้เป็นที่ทราบกันแล้วว่า อะตอมประกอบไปด้วยอนุภาคที่สาคัญสามชนิด ได้แก่ อิเล็กตรอน
โปรตอน และนิวตรอน อนุภาคทั้งสามชนิดนี้เรียกว่า อนุภาคมูลฐานของอะตอม ซึ่งมีคุณสมบัติดังแสดงใน
ตารางต่อไปนี้
อนุภาค
ประจุ ( C )
ตัวแทน
โปรตอน (p)
+1.6 x 10–19
+1
อิเล็กตรอน (e)
–1.6 x 10–19
–1
นิวตรอน (n)
0
0
หมายเหตุ : 1 a.m.u = 1.66 x 10–24 กรัม
มวล (กรัม)
1.672 x 10–24
9.108 x 10–28
1.674 x 10–24
มวล (a.m.u)
1.007285
0.000549
1.008665
สัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนโดยแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับจานวนอนุภาคมูลฐานของอะตอม
เรียกว่าสัญลักษณ์นิวเคลียร์ รูปแบบการเขียนเป็นดังนี้
สัญลักษณ์ของนิวเคลียร์ (nuclear symbol)
เลขมวล (A) = จานวนโปรตอน + นิวตรอน
หรือที่เรียกว่านิวไคลด์ (nuclide) จะใช้จานวน
= จานวนนิวคลีออน
โปรตอนและนิวตรอนในการระบุชนิดของ
นิวไคลด์ ของธาตุ
เลขอะตอม (Z) = จานวนโปรตอน
เลขอะตอม ( Z ) คือจานวนโปรตอนที่มีในนิวเคลียส และหากเป็นอะตอมปกติจะเป็นกลางทางไฟฟ้า
( ประจุไฟฟ้ารวมเป็นศูนย์ ) จานวนโปรตอนจะเท่ากับจานวนอิเล็กตรอน ดังนั้นเลขอะตอมจะเท่ากับจานวน
อิเล็กตรอนด้วย
เลขมวล ( A ) คือมวลรวมของอะตอม ปกติแล้วอิเล็กตรอนจะมีมวลน้อยมากเมื่อเทียบกับมวล
โปรตอนและนิวตรอน ดังนั้นมวลรวมของอะตอมจึงเป็นมวลของโปรตอนรวมกับมวลของนิวตรอนนั่นเอง และ
เนื่องจากโปรตอนกับนิวตรอนแต่ละตัวจะมีมวลเท่ากับ 1 มวลอะตอมรวม แล้วจึงเท่ากับจานวนโปรตอนรวม
กับจานวนนิวตรอน นั่นคือเลขมวลจะเท่ากับ จานวนโปรตอน + จานวนนิวตรอน นั่นเอง
ข้อควรทราบเกี่ยวกับสัญลักษณ์นิวเคลียร์
1. เลขอะตอม = จานวนโปรตอน = ลาดับของธาตุในตารางธาตุ
 ถ้ารู้จานวนโปรตอน จะรู้ว่าเป็นธาตุลาดับที่เท่าไรในตารางธาตุ และเป็นธาตุอะไร
 ถ้าจานวนโปรตอนของอะตอมเปลี่ยนไปชนิดและสมบัติของอะตอมจะเปลี่ยนไป
 อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีจานวนโปรตอนเท่ากัน

2. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 2
2. อะตอมปกติ จานวน p = จานวน e จะทาให้ประจุไฟฟ้ารวม = 0 (เป็นกลางทางไฟฟ้า)
 หากอะตอมปกติรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้า 1 ตัว ประจุรวม = –1 เขียนสัญลักษณ์เป็น
 หากรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้า 2 ตัว ประจุรวม = –2 เขียนสัญลักษณ์เป็น 𝐴 𝑋 2−
𝑍
 หากเสียอิเล็กตรอนออกไป 1 ตัว ประจุรวม = +1 เขียนสัญลักษณ์เป็น 𝐴 𝑋1+
𝑍
 หากเสียอิเล็กตรอนออกไป 2 ตัว ประจุรวม = +2 เขียนสัญลักษณ์เป็น 𝐴 𝑋 2+
𝑍
3.จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์
เลขมวล (A)
4
2
𝐴 1−
𝑍 𝑋
บอกประจุ (K)
𝐻𝑒1+
เลขอะตอม (Z)
จะได้ว่า จานวนโปรตอน ( p ) = Z
จานวนนิวตรอน ( n ) = A – Z
จานวนอิเล็กตรอน ( e ) = Z – K
เมือ
่
A คือเลขมวล
Z คือเลขอะตอม
K คือเลขบอกประจุไฟฟ้า
แบบฝึก จงหาจานวนโปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน จากสัญลักษณ์ของอะตอมต่อไปนี้
a) 40 𝐴𝑟
ตอบ p = ……..
n = ……..…. e = ……….
18
b)
39
19
ตอบ
p = ……..
n = ……..….
e = ……….
c)
235
92
ตอบ
p = ……..
n = ……..….
e = ……….
d)
31 3−
15 𝑃
ตอบ
p = ……..
n = ……..….
e = ……….
e)
35
17
𝐶𝑙1−
ตอบ
p = ……..
n = ……..….
e = ……….
f)
9
4
𝐵𝑒 2+
ตอบ
p = ……..
n = ……..….
e = ……….
ลองคิดเล่นๆ
𝐾
𝑈
1. อะตอมของธาตุ
1. นิวคลีออน
𝟏𝟗𝟔
𝟕𝟖
𝑷𝒕
และ
𝟏𝟗𝟕
𝟕𝟗
2. นิวตรอน
𝑨𝒖
จะมีจานวนอะไรเท่ากัน
3. โปรตอน
4. อิเล็กตรอน
2. จากรูปอะตอมของธาตุชนิดนี้มีเลขมวล และเลขอะตอมเท่าใด
1. 7 , 2
2. 5 , 3
3. 5 , 2
4. 3 , 3
3. ข้อใดหมายถึงนิวคลีออน (Nucleon)
1. อิเล็กตรอน + โปรตอน
2. นิวตรอน + อิเล็กตรอน
3. นิวเคลียส + อิเล็กตรอน
4. นิวตรอน + โปรตอน
4. ดีบุกมีเลขอะตอม = 50 และ เลขมวล 120 จะมีจานวนนิวคลีออนเท่าไร
1. 50
2. 70
3. 120
4. 170

3. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 3
แบบฝึกหัดที่ 20.1
1. อะตอมของธาตุ ยูเรเนียม 235 U จงหา
92
ก. จานวนนิวคลีออน ข. จานวนอิเล็กตอน ค. จานวนโปรตอน ง. จานวนนิวตรอน
2. (มช.) อะตอมของ 210 Po ข้อใดถูกต้อง
84
ก. มีจานวนนิวคลีออน = 210 จานวนนิวตรอน = 84
ข. มีจานวนอิเล็กตรอน = 84 จานวนนิวตรอน = 126
ค. มีจานวนอิเล็กตรอน = 126 จานวนโปรตอน = 84
ง. มีจานวนนิวคลีออน = 210 จานวนอิเล็กตรอน = 126
3. (Ent) จานวนนิวตรอนในนิวเคลียส 27 Al คือ
13
ก. 13
ข. 14
ค. 27
ง. 40
4. (มช.) ดีบุกมีเลขอะตอม = 50 และเลขมวล 120 จะมีจานวนนิวคลีออนเท่าไร
ก. 20
ข. 70
ค. 120
ง. 170
197
196
5. (มช.) อะตอมของธาตุ 78 Pt กับ 79 Au จะมีจานวนอะไรเท่ากัน
ก. นิวคลีออน
ข. นิวตรอน
ค. โปรตอน
ง. อิเล็กตรอน
กัมมันตภาพรังสี
กัมมันตภาพรังสี เป็นปรากฏการณ์ทีนิวเคลียสของโอโซโทปที่
ไม่เสถียร เกิดการปรับตัวเพื่อให้มีเสถียรภาพ โดยการปล่อย
อนุภาคบางชนิดหรือพลังงานออกมาในรูปของรังสี ธาตุทมี
ี่
สมบัติในการแผ่รังสีได้เองนี้เรียกว่าธาตุกัมมันตรังสี
รังสีทคายออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีเือนาไปแยกใน
ี่
มื่
สนามแม่เหล็กจะแยกได้ 3 ชนิดคือ
1. รังสีแอลฟา (Alpha particte ,  )
เป็นนิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม มี
มวลเท่ากับ 4 และมีประจุไฟฟ้า +2 เขียนสัญลักษณ์จึงได้ 4 𝐻𝑒 มีพลังงาน 4 –10 MeV เนื่องจากรังสี
2
แอลฟามีมวลมาก เมือเคลื่อนไปชนอนุภาคตัวกลางใดๆ จะทาให้อนุภาคตัวกลางแตกตัวได้ดี แต่ตัวรังสีแอลฟา
่
จะสูญเสียพลังงานไปมากจึงทาให้อานาจในการทะลุทะลวงไปข้างหน้าต่า ( เคลื่อนที่ได้ 3 – 5 เซนติเมตร ใน
อากาศ ) เนื่องจากรังสีแอลฟามีองค์ประกอบเป็นอนุภาค จึงอาจเรียกเป็นอนุภาคแอลฟาก็ได้

4. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 4
2. รังสีบีตา ( Beta paticle ,  )
0
เป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงในช่วงประมาณ 0.025 – 3.5 MeV เขียนเป็นสัญลักษณ์จะได้ −1 𝑒
เนื่องจากรังสีบีตามีมวลน้อย เมือเคลื่อนไปชนอนุภาคตัวกลางใดๆ จะทาให้อนุภาคตัวกลางแตกตัวได้น้อย
่
สูญเสียพลังงานไม่มากจึงทาให้อานาจในการทะลุทะลวงไปข้างหน้าสูงกว่ารังสีแอลฟา ( เคลื่อนได้ 1 – 3 เมตร
ในอากาศ ) นอกจากนีรังสีบีตายังเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กได้มากกว่ารังสีแอลฟา เพราะอัตราเร็วของการ
้
เคลื่อนทีสูงกว่าแอลฟา รังสีบีตาเกิดจากการแตกตัวของนิวตรอนในนิวเคลียส ซึ่งเมื่อนิวตรอนแตกตัวจะได้
่
โปรตอน 1 ตัวและอิเล็กตรอน 1 ตัว อิเล็กตรอนนีจะหลุดออกมาจากนิวเคลียสแล้วเกิดเป็น รังสีบีตา ส่วน
้
โปรตอนจะยังคงอยู่ในนิวเคลียส ด้วยเหตุนี้ในนิวเคลียสจะมีโปรตอนเพิ่ม1 ตัว เสมอเมือมีการคายรังสีบีตา อีก
่
ประการหนึ่งอิเล็กตรอนในคายออกมานั้นมีมวลน้อยมาก ดังนั้น การคายรังสีบีตาจึงไม่ทาให้มวลของนิวเคลียส
เปลี่ยนแปลง
3. รังสีแกมมา ( Gamma Rays ,  )
เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง จึงเป็นกลางทางไฟฟ้า ( ไม่มีประจุ ) เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับ
พลังงานของนิวเคลียส เพราะนิวเคลียสที่เกิดใหม่ในกัมมันตภาพรังสีนั้น จะอยู่ในภาวะถูกกระตุ้น ( Excited
Stated ) มีพลังงานสูงมาก ซึ่งจะต้องมีการคายพลังงานออกมาบางส่วน พลังงานที่
ืคายออกมานั้นจะเป็นคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้า ในระดับของรังสีแกมมานั่นเองเนื่องจากรังสีแกมมามีพลังงานสูงมาก ( 0.04 – 3.2 MeV ) และ
ทาให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของตัวกลางที่ผ่านน้อยมาก ดังนั้น รังสีแกมมาจึงมีอานาจในการทะลุผ่านสูง
มาก
ฝึกทา รังสีแอลฟา มีมวล = ……….. มีประจุ = .............
เนื่องจากมีมวลมาก  ทาให้ตัวกลางแตกตัวได้........  เสียพลังงาน........... ทะลุทะลวงได้.......
ฝึกทา รังสีบีตา มีมวล = ……….. มีประจุ = .............
เนื่องจากมีมวลน้อย  ทาให้ตัวกลางแตกตัวได้.......  เสียพลังงาน........... ทะลุทะลวงได้........
ลองคิดเล่นๆ
1.รังสีบีตาคืออิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจากนิวเคลียส เกิดจากการสลายตัวของข้อใดต่อไปนี้
1. โปรตอน
2. นิวตรอน 3. อิเล็กตรอน 4. นิวเคลียส
2. เมือนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมาแล้วนิวเคลียสจะเกิดการเปลี่ยนแปลงชนิดของธาตุเพราะเหตุในข้อใด
่
1. จานวนโปรตอนในนิวเคลียสลดลง 1 ตัว
2. จานวนโปรตอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้น 1 ตัว
3. จานวนนิวตรอนในนิวเคลียสลดลง 1 ตัว
4. จานวนอิเล็กตรอนในนิวเคลียสลดลง 1 ตัว
3. เหตุใดเมื่อนิวเคลียสคายรังสีบีตาออกมาแล้ว มวลของนิวเคลียสจะยังคงมีค่าเท่าเดิม
1. เพราะจานวนโปรตอนในนิวเคลียสมีเท่าเดิม
2. เพราะจานวนนิวตรอนในนิวเคลียสมีเท่าเดิม
3. เพราะรังสีบีตาทีคายออกมานั้น คืออิเล็กตรอนซึ่งมีมวลน้อยมาก
่
4. เพราะนิวตรอนที่สลายไปนั้นมีมวลน้อยมาก

5. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 5
ฝึกทา. รังสีทคายออกมาจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี ได้แก่ แอลฟา , บีตา , แกมมา
ี่
1. จงเรียงลาดับรังสี จากมวลมากไปน้อย ....................................................... ........ .........
2. จงเรียงลาดับจากความสามารถทาให้ตัวกลางแตกตัวจากมากไปน้อย..... ........ ........ .....
3. จงเรียงลาดับอัตราการสูญเสียพลังงานจากมากไปน้อย........ ........ ......... ....... ........ .........
4. จงเรียงลาดับอานาจในการทะลุทะลวงจากมากไปน้อย........ ........ ...... ........ ........ ........
5. จงเรียงลาดับพลังงานรังสีจากมากไปน้อย........ ........ ........ ........ ........ ...... ........ ........ .
1. การแผ่รังสีชนิดใดที่มิได้มีแหล่งกาเนิดจากนิวเคลียส
1. แอลฟา
2. บีตา
3. แกมมา
4. รังสีเอกซ์
2. รังสีต่อไปนี้ รังสีใดมีประจุไฟฟ้า
ก. รังสีเอกซ์ ข. รังสีแอลฟา ค. รังสีแกมมา ง. รังสีบีตา
จ. รังสีคาโธด
คาตอบที่ถูกต้องคือ
1. ข้อ ก , ข , ค
2. ข้อ ข , ค , ง
3. ข้อ ค , ง , จ
4. ข้อ ข , ง , จ
3. ถ้าให้รังสีบีตา แกมมา และแอลฟา เคลื่อนทีอยู่ในน้า และรังสีทั้งสามชนิดมีพลังงานเท่ากัน เราจะ
่
พบว่ารังสีบีตาเคลื่อนที่ได้ระยะทางเป็นอย่างไรเมื่อเทียบกับรังสีอื่นๆ
1. สั้นทีสุด
่
2. ไกลทีสุด
่
3. ไกลกว่าแกมมาแต่ใกล้กว่าแอลฟา
4. ไกลกว่าแอลฟาแต่ใกล้กว่าแกมมา
การค้นพบกัมมันตภาพรังสี
เบ็กเคอเรล ทดลองพบว่า ธาตุยูเรเนียมจะปล่อยรังสีออกมาจากธาตุยูเรเนียมตลอดเวลาแม้ไม่โดน
แสงแดด และพบว่ารังสียังสามารถผ่านวัตถุทึบแสงออกมาภายนอกได้ จากการทดลองพบว่าคุณสมบัติของ
ธาตุยูเรเนียมมีสมบัติเหมือนรังสีเอกซ์ เช่น
1. สามารถวิ่งผ่านวัตถุต่าง ๆ ได้
2. ทาให้อากาศรอบนอกแตกตัวเป็นไอออน
3. เกิดการแผ่รังสีเกิดเองตลอดเวลาแต่รังสีเอกซ์เกิดเองไม่ได้
ปีแอร์และมารี คูรี ได้ทาการทดลองพบว่ายังมีธาตุอื่น เช่น ทอเรียม เรเดียม บอโลเรียม
สามารถแผ่รังสีออกมาได้เช่นเดียวกัน
รูป แสดงการเคลื่อนที่ของรังสีทั้ง 3 ชนิด ผ่านสนามแม่เหล็ก

6. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 6
รังสีแบ่งออกเป็น 3 ชนิด
1. รังสีแอลฟา สัญลักษณ์  หรือ 4 He (ประจุบวก)
2
0
2. รังสีบีตา
สัญลักษณ์  หรือ 1 e (ประจุลบ)
3. รังสีแกมมา สัญลักษณ์ 
(เป็นกลางทางไฟฟ้า)
เปรียบเทียบสมบัติของ  ,  และ 
1. มวลและประจุไฟฟ้า
   
2. พลังงาน
   
3. การทาให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน    
4. อานาจทะลุทะลวงผ่านอากาศ

แบบฝึกหัดที่ 20.2
1. (มช.) ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึงธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสีได้เอง และรังสีที่แผ่ออกมา
จะต้องเป็นรังสีต่อไปนี้เสมอ
ก. รังสีแอลฟา
ข. รังสีบีตา รังสีแกมมา
ค. รังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา
ง. เป็นรังสีชนิดใดก็ได้
2. (มช.) คุณสมบัติที่สาคัญประการหนึ่งของอนุภาคแอลฟา ก็คือ
ก. มีอานาจทะลุทะลวงสูง
ข. มีพลังงานจลน์สูงกว่าอนุภาคตัวอื่น
ค. ทาให้สารที่ผ่านแตกตัวเป็นไอออน
ง. คล้ายกับรังสีเอกซ์ (X-ray)
3. (Ent) รังสีแอลฟามีอานาจในการทะลุผ่านน้อยกว่ารังสีชนิดอื่นที่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีเนื่องจาก
ก. รังสีแอลฟามีพลังงานน้อยกว่ารังสีชนิดอื่น
ข. รังสีแอลฟามีคุณสมบัติในการทาให้สารที่รังสีผ่าน แตกตัวเป็นไอออนได้ดีกว่า
ค. รังสีแอลฟาไม่มีประจุไฟฟ้า
ง. ถูกทั้งข้อ ก และ ข
4. (Ent) พิจารณาข้อความต่อไปนี้สาหรับรังสีแอลฟา บีตา และแกมมา
1. มีความสามารถในการทาให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออนได้ดีกว่า
2. ต้องใช้วัสดุที่มีความหนามากในการกั้นรังสี
3. เมื่อเคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก แนวการเคลื่อนที่เป็นแนวโค้ง
4. อัตราส่วนประจุต่อมวลมีค่ามากที่สุด
ข้อความใดเป็นสมบัติของรังสีบีตา
ก. ข้อ 1 และ 2 ข. ข้อ 1 และ 3
ค. ข้อ 2 และ 4
ง. ข้อ 3 และ 4

7. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 7
5. (มช.) ข้อความต่อไปนี้ข้อใดถูก
ก. รังสีบีตามีอานาจทะลุผ่าน สูงกว่ารังสีแกมมา แต่น้อยกว่ารังสีเอกซ์
ข. รังสีบีตามีอานาจทะลุผ่าน สูงกว่ารังสีเอ็ก แต่น้อยกว่ารังสีแอลฟา
ค. รังสีบีตามีอานาจทะลุผ่าน สูงกว่ารังสีแอลฟา แต่น้อยกว่ารังสีแกมมา
ง. รังสีบีตามีอานาจทะลุผ่าน สูงกว่ารังสีอื่น ๆ ทุกชนิด
6. (มช.) ถ้ารังสีแอลฟา บีตา และแกมมา เคลื่อนที่อยู่ในน้า และรังสีทั้งสามชนิดมี
พลังงานเท่ากัน เราจะพบว่ารังสีบีตาเคลื่อนที่ได้ระยะทาง
ก. สั้นที่สุด
ข. ไกลที่สุด
ค. ไกลกว่าแกมมาแต่ใกล้กว่าแอลฟา
ง. ไกลกว่าแอลฟาแต่ใกล้กว่าแกมมา
7. (Ent) อนุภาคแอลฟาประกอบไปด้วย
ก. 2 โปรตอน
ข. 2 โปรตอน กับ 2 อิเล็กตรอน
ค. 2 โปรตอน กับ 2 นิวตรอน
ง. 4 โปรตอน
8. (มช.) ไอโซโทป เป็นชื่อเรียกนิวเคลียสของธาตุที่มีลักษณะดังนี้
ก. มีจานวนนิวคลีออนเท่ากัน
ข. มีจานวนโปรตอนเท่ากับนิวตรอน
ค. มีจานวนโปรตอนต่างกัน แต่มีจานวนนิวตรอนเท่ากัน
ง. มีจานวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจานวนนิวตรอนต่างกัน
การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส
 สมการนิวเคลียร์
ก่อนทีจะศึกษาถึงเรื่องต่อไป นักเรียนควรทาความรู้จักสัญลักษณ์บางอย่างต่อไปนี้
่
สัญลักษณ์ของธาตุและอนุภาคบางอย่างที่ควรทราบ
ไฮโดรเจนหรือโปรตอน = 1 H
แอลฟา () = 4 He
1
2
0
ดิวเทอรอน
= 2H
บีตา ( - ) = 1 e
1
3
0
ตริตรอน
= 1H
บีตา (+ ) โพซิตรอน = 1 e
แกมมา ()
=

นิวตรอน
ตะกั่ว
=
=
1
0n
206
82 Pb
ยูเรเนียม
= 235 U
92
การแตกตัวคายรังสีของนิวเคลียสกัมมันตรังสีนั้น เราสามารถเขียนแสดงเป็นสมการได้
สมการแสดงการแตกตัวดังกล่าว เรียก สมการนิวเคลียร์
หลักในการเขียนสมการนิวเคลียร์
1. ต้องให้ผลรวมเลขมวลก่อนปฏิกิริยา และผลรวมเลขมวลหลังปฏิกิริยามีค่าเท่ากัน
2. ต้องให้ผลรวมเลขอะตอมก่อนปฏิกิริยา และผลรวมเลขอะตอมหลังปฏิกิริยาเท่ากัน

8. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 8
ตัวอย่าง กาหนด 238 𝑈 สลายตัวให้รังสีแอลฟาออกมา จงเขียนสมการแสดงการแตกตัวนี้
92
วิธีทา
สมการเบื้องต้นอย่างง่าย คือ
นิวเคลียสเริ่มต้น  นิวเคลียสเกิดใหม่ + รังสีทคาย
ี่
238
+ 4 𝐻𝑒
92 𝑈 
2
1. เนื่องจาก ผลรวมเลขมวลก่อนปฏิกิริยา = ผลรวมเลขมวลหลังปฏิกิริยา
จะได้ 238 =
เลขมวลใน � + 4
234 =
เลขมวลใน �
2. เนื่องจาก ผลรวมเลขอะตอมก่อนปฏิกิริยา = ผลรวมเลขอะตอมหลังปฏิกิริยา
จะได้ 92
=
เลขอะตอมใน � + 2
90
=
เลขมวลใน
เมือดูจากตารางธาตุธาตุที่มีเลขอะตอม 90 คือธาตุลาดับที่ 90 ในตารางธาตุคือ Th
่
ดังนั้น นิวเคลียสใน � จึงเป็น 234 𝑇ℎ และสมการการแตกตัวนี้ คือ
90
238
234

+ 4 𝐻𝑒
92 𝑈
90 𝑇ℎ
2
การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
เมื่อธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวจะเปลี่ยนเป็นธาตุใหม่ใช้หลักการ Balance สมการ
1. ผลบวกของเลขมวลตอนก่อน
A ตอนก่อน
2. ผลบวกของเลขอะตอมตอนก่อน
Z ตอนก่อน
=
=
=
=
ผลบวกของเลขมวลตอนหลัง
A ตอนหลัง
ผลบวกของเลขอะตอมตอนหลัง
Z ตอนหลัง
2.1. สมมติธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวให้แอลฟา () 1 ตัว
A
ZX

4
2 He
+
A4
Z 2 Y
จะได้ธาตุเลขมวลลดลงจากเดิม 4 เลขอะตอมลดลง 2
2.2. สมมติธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวให้บีตา บีตา ( - ) 1 ตัว
A
ZX

0
1 e
+
A
Z1Y
จะได้ธาตุใหม่เลขมวลของธาตุเท่าเดิม แต่เลขอะตอมเพิ่มหนึ่ง
2.3. สมมติธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวให้แกมมา () 1 ตัว
A
ZX
 +
A
ZY
จะได้ธาตุตัวเดิม เลขอะตอม เลขมวลไม่เปลี่ยนแปลง

9. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 9
ฝึกทา จงเขียนสมการการสลายตัวของนิวเคลียสของธาตุต่อไปนี้
A. นิวเคลียสของยูเรเนียม –234 ให้อนุภาคแอลฟา
B. นิวเคลียสของธอเรียม –229 ให้อนุภาคแอลฟา
C. นิวเคลียสของเรเดียม –228 ให้อนุภาคเบตา
D. นิวเคลียสของธอเรียม –231 ให้อนุภาคเบตา
จากปฏิกิริยาต่อไปนี้ 79Au197 + 1H2 → X + 2He4 นิวเคลียส X จะมีจานวนโปรตอนและ
นิวตรอนอย่างไร
ตอบ โปรตอน .................. ตัว นิวตรอน .......................... ตัว
จากสมการนิวเคลียร์ที่กาหนดให้ต่อไปนี้ จงหาว่า X คืออะไร
1) 27Co60 → 28 Ni60 + X
ตอบ X คือ .........................
2) 82410 Po → 82309 Bi + X
ตอบ X คือ .........................
3) He 42 + 94 Be → 163 C + X
ตอบ X คือ .........................
4) 12 H + 12 H → 32 He + X
ตอบ X คือ .........................
5) Be 94 + H 11 → 84 Be + X
ตอบ X คือ .........................
6) K 39 19 + He 42 → 2402 Ca + X
ตอบ X คือ .........................
7) 1224 Mg + 12 H → X + 1212 Na
ตอบ X คือ .........................
8) Li 63 + n 10 → X + He 42
ตอบ X คือ .........................
9) X + B 10 5 → Li 73 + He 42
ตอบ X คือ .........................
10) 151 Be + X → 10 n + 174 N
ตอบ X คือ .........................

10. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 10
แบบฝึกหัดที่ 20.3
1. (Ent) ธาตุ A สลายเป็นธาตุ B โดยปล่อยรังสีบีตาออกมา ธาตุทั้งสองจะมีจานวนใดเท่ากัน
ก. นิวตรอน
ข. โปรตอน
ค. ผลรวมของนิวตรอนและโปรตอน
ง. ผลต่างของนิวตรอนและโปรตอน
2. (Ent) จากธาตุไอโซโทปของยูเรเนียม 238 U สลายตัวแบบอนุกรมได้อนุภาคแอลฟารวม 8 ตัว และ
92
อนุภาคบีตารวม 6 ตัว และได้ไอโซโทปของธาตุใหม่อีก 1 ตัว อยากทราบว่าไอโซโทปของธาตุใหม่
มีเลขมวลและเลขอะตอมตรงกับข้อใด
ก. 91 , 324
ข. 92 , 206
ค. 234 , 91
ง. 206 , 82
3. (Ent) เมื่อบิสมัท 214Bi สลายตัวให้รังสีบีตาลบ นิวเคลียสของธาตุใหม่คือ
83
210
ก. 82 Pb
ข. 210Bi
ค. 214 At
ง. 214Po
84
85
83
4. (Ent) ในการสลายตัวต่อ ๆ กันของธาตุกัมมันตรังสี โดยเริ่มจาก 238 U เมื่อสลายให้อนุภาคทั้งหมด
92
เป็น 2 , 2 , และ 2  จะทาให้ได้นิวเคลียสใหม่ มีจานวนโปรตอนและนิวตรอนเท่าใด
ก. จานวนโปรตอน 88 จานวนนิวตรอน 140
ข. จานวนโปรตอน 90 จานวนนิวตรอน 140
ค. จานวนโปรตอน 88 จานวนนิวตรอน 142
ง. จานวนโปรตอน 90 จานวนนิวตรอน 142
5. (Ent) นิวเคลียส 210Pb สลายตัวไอโซโทปเสถียรตามลาดับดังนี้
82
210
X  Y  Z จานวนนิวตรอนในไอโซโทปเสถียร Z เป็นอย่างไร
82 Pb 
,

, 

11. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 11
การสลายของนิวเคลียสกัมมันตรังสี
เมื่อนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไป ปริมาณที่เหลืออยู่ย่อมมีค่าลดลง เราสามารถหาปริมาณ
ืเหลื
ที่ อได้ โดยอาศัยสมการต่อไปนี้
เมื่อ
No
คือ จานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีเริ่มแรกทีพิจารณา (t = 0 )
N
คือ จานวนนิวเคลียสที่เหลืออยู่เมื่อเวลาผ่านไป t
Ao
คือ กัมมันตภาพขณะเริ่มต้น ( t = 0 )
A
คือ กัมมันตภาพเมื่
ือเวลา t ใดๆ นับจากเริ่มต้น
mo คือ มวลขณะเริ่มต้น ( t = 0 )
m
คือ มวลเวลาผ่านไป t
e
=
2.7182818
T
คือ ครึ่งชีวิต
และ ครึ่งชีวิตอาจหาค่าได้จากสมการ
เมื่อ 
=
ค่าคงตัวการสลาย
แบบฝึก
A. ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีเวลาครึ่งชีวิต 10 วัน ถ้าเก็บธาตุนั้นจานวน 24 x 1018 อะตอม ไว้ 30 วัน
จะเหลือธาตุนั้นกี่อะตอม
1. 1.5 x 1017 อะตอม
2. 3 x 1017 อะตอม 3. 1.5 x 1018 อะตอม 4. 3 x 1018 อะตอม
B. สารกัมมันตรังสีโคบอลต์-60 สลายตัวให้รังสีบีตาและรังสีแกมมา โดยมีครึ่งชีวิต5 ปี เมื่อเวลาผ่านไป
15 ปี จะเหลือจานวนอะตอมสารนี้อยูีเปอร์เซ็นต์
่กี่
1. 6.25 %
2. 12.5 %
3. 18.75 %
4. 25 %
C. มีธาตุไอโอดีน-131 ซึงมีครึ่งชีวิต 8 วัน อยู่จานวน 1 กรัม จะใช้เวลานานเท่าใด จึงจะ เหลือธาตุ
่
ดังกล่าวเพียง 0.125 กรัม
1. 16 วัน
2. 24 วัน
3. 32 วัน
4. 64 วัน

12. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 12
D. สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งขณะเริ่มต้น (t = 0) มีกัมมันตภาพ 10,000 เบคเคอรอล มีครึ่งชีวิต 6 วัน
อยากทราบว่าเวลาผ่านไปเท่าใด กัมมันตภาพของสารนี้จะลดลงเหลือ 1,250 เบคเคอรอล
1. 12 วัน
2. 18 วัน
3. 21 วัน
4. 24 วัน
E. ทิงน้ายาซึงเป็นสารกัมมันตรังสีไว้เป็นเวลานาน วัดกัมมันตภาพได้ 4,200 ครั้ง/วินาที ถ้าน้ายานี้เป็น
้
่
ของใหม่จะวัดกัมมันตรังสีได้ 16,800 ครั้ง/วินาที ถ้าช่วงครึ่งชีวิตของสารในน้ายานี้เป็น 8 วัน จงหาว่า
ทิงน้ายาไว้เป็นเวลานานกี่วัน
้
F. เศษไม้โบราณเมื่อนาไปวัดค่ากัมมันตภาพจะได้12.5 ต่อนาที ของ C-14 แต่ไม้ชนิดเดียวกันซึ่งมีชีวิต
และอบแห้งแล้วเป็นปริมาณเท่ากันวัดได้ 100 ต่อนาที อยากทราบว่า เศษไม้โบราณได้ตายมากี่ปีแล้ว
กาหนดเวลาครึ่งชีวิตของ C-14 เท่ากับ 5600 ปี
G. สารกัมมันตรังสีชนหนึ่ง มีกัมมันตภาพ 32 x 1011 เบคเคลเรล 5 ชัวโมงต่อมากัมมันตภาพ ลดลงเหลือ
ิ้
่
1.0 x 1011 เบคเคอเรล สารนี้มีเวลาครึ่งชีวิตกี่ชั่วโมง
H. ไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีค่าครึ่งชีวิต 30 นาที อยากทราบว่าจะต้องใช้เวลากี่นาที จึงจะมี
ปริมาณลดลงเหลือเพียง 1 / 10 ของปริมาณเมื่อตอนเริ่มต้น
I. ไอโอดีน-131 มีค่าคงตัวของการสลายเท่ากับ 0.087 ต่อวัน ถ้ามีไอโอดีน-131 อยู่ 100 กรัม ตอน
เริ่มต้น เมือเวลาผ่านไป 16 วัน จะมีไอโอดีน-131 เหลืออยู่กกรัม
่
ี่
J. ค่าคงตัวของการสลายของธาตุกัมมันตรังสีซงเริ่มต้นมีจานวนอะตอม 16 x 1018 อะตอม เมือเวลา
ึ่
่
ผ่านไป 60 วัน จะเหลือ 2 x 1018 อะตอม คือข้อใด
1. 0.069 /วัน
2. 0.035 /วัน
3. 0.023 /วัน
4. 0.017 /วัน
ค่ากัมมันตภาพ( A )
นั่นคือ
คือ อัตราการสลายตัว ณ เวลาหนึ่ง
A=
𝒅𝑵
𝒅𝒕
=
Δ𝑁
Δ𝑡
ค่ากัมมันตภาพ มีหน่วยเป็นนิวเคลียสต่อวินาที เรียกเป็นเบคเคอรอล ( Bq ) หรืออาจใช้ หน่วยเป็น คูรี ( Ci )
โดยที่ 1 Ci มีค่าเท่ากับ 3 x 1010 Bq ( นิวเคลียส/วินาที )
เราอาจหาค่ากัมมันตภาพ (A) ได้จากสมการ
A=N

13. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 13
เมือ
่
A

N
คือ
คือ
คือ
กัมมันตภาพ (นิวเคลียสต่อวินาที , Bq)
ค่าคงตัวการสลาย ( วินาที-1, ต่อวินาที )
จานวนนิวเคลียส ณ. เวลานั้น ๆ (นิวเคลียส )
แบบฝึก
A. ค่าคงที่ของการสลายตัวของธาตุทอเรียม-232 เท่ากับ 1.6 x 10–18 ต่อวินาที ธาตุทอเรียมจานวน 464 กรัม
จะสลายตัวกี่ล้านอะตอมต่อวินาที ( NA = 6 x 1023 อะตอมต่อโมล )
B. ธาตุกัมมันตรังสีจานวนหนึ่งมีกัมมันตภาพ 3.7 x 104 เบเคอเรล และมีครึ่งชีวิตเท่ากับ 1,000 วินาที
จานวนนิวเคลียสกัมมันตรังสีนั้นเป็นเท่าใด
1. 3.7 x 107
2. 5.3 x 107
3. 3.7 x 109
4. 5.3 x 109
เวลาครึ่งชีวิต( Half Life )
ตอนแรกมีมวลเริ่มต้น N0 เมื่อเวลาผ่านไป 1 ช่วงครึ่งชีวิตเหลือ N =
N0
ตอนแรกมีมวลเริ่มต้น N0 เมื่อเวลาผ่านไป 2 ช่วงครึ่งชีวิตเหลือ N =
N0
ตอนแรกมีมวลเริ่มต้น N0 เมื่อเวลาผ่านไป n ช่วงครึ่งชีวิตเหลือ N =
N0
1
2
2
2
2
n
…………(20.1)
เวลาผ่านไป T วินาที คิดเป็น 1 ช่วงครึ่งชีวิต
เวลาผ่านไป t วินาที คิดเป็น
n
t
T
ช่วงครึ่งชีวิต
................................ (20.2)
n
แทน (20.2) ใน (20.1) จะได้
N 1
 
N0  2 
จะได้
N 1T
 
N0  2 
t
เมื่อ
N0 คือ มวลเริ่มต้น
N คือ มวลที่เหลือ
t คือ เวลาผ่านไป
T คือ เวลาครึ่งชีวิต
….................... (20.3)

14. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 14
แบบฝึกหัดที่ 20.4
1. (Ent) ธาตุไอโอดีน-126 มีครึ่งชีวิต 12 วัน นาย ข ได้รับธาตุไอโอดีน -126 เข้าไปในร่างกาย 16 กรัม
เป็นเวลานานกี่วันไอโอดีน – 126 ในร่างกายของนาย ข จึงลดลงเหลือ 2 กรัม
ก. 12 วัน
ข. 24 วัน
ค. 36 วัน
ง. 48 วัน
2. (Ent) สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีค่ากัมมันตภาพ 256 คูรี พบว่าเวลาผ่านไป 6 นาที กัมตมันภาพ
ลดลง เหลือ 32 คูรี จงหาครึ่งชีวิตและค่ากัมมันภาพที่เหลืออยู่หลังจากเวลาผ่านไปอีก 8 นาที
ก. 2 นาที 2 คูรี
ข. 2 นาที 30 คูรี
ค. 4 นาที 8 คูรี
ง. 4 นาที 24 คูรี
24
3. (Ent) ไอโซโทปของโซเดียม 11 Na มีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง จงหาว่าเวลาผ่านไป 75 ชั่วโมง นิวเคลียส
ของไอโซโทปนี้จะสลายไปแล้วประมาณกี่เปอร์เซ็นต์ของจานวนสารที่ตั้งต้น ถ้าตอนเริ่มแรกมีนิวเคลียส
ของไอโซโทปนี้มีค่า 5 คูรี
ก. 75 %
ข. 87 %
ค. 94 %
ง. 97 %
4. (Ent) สารกัมมันตรังสีโคบอลต์ - 60 สลายตัวให้รังสีบีตาและรังสีแกมมา โดยมีครึ่งชีวิต 5.3 ปี จงหา
เปอร์เซ็นต์ของสารกัมมันตรังสีที่เหลืออยู่เมื่อเวลาผ่านไป 15.9 ปี
ก. 6.25 %
ข. 12.5 %
ค. 18.75 %
ง. 25 %
5. (Ent) ต้องใช้เวลานานเท่าใด ธาตุกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตเท่ากับ 30 ปี จึงจะมีปริมาณเหลือเพียง
ร้อยละ 10 ของของเดิม
ก. 80 ปี
ข. 100 ปี
ค. 120 ปี
ง. 240 ปี
6. (Ent) ในการหาอายุของวัตถุโบราณชิ้นหนึ่งโดยการวัดปริมาณของคาร์บอน - 14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5,570 ปี
พบว่ามีปริมาณคาร์บอน - 14 ที่เหลืออยู่ในปัจจุบันเท่ากับ 1/8 เท่าของปริมาณที่มีอยู่ในตอนแรก
วัตถุโบราณชิ้นนี้มีอายุเท่าไร
ก. 11,140 ปี
ข. 16,710 ปี
ค. 22,280 ปี
ง. 44,560 ปี
การสลายตัวของนิวเคลียสกับกัมมันตรังสี
รัทเธอร์ฟอร์ดและซอดดีได้ตั้งสมมติฐานเพื่อใช้อธิบายการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรั งสีไว้ดังนี้
1. ธาตุกัมมันตรังสีจะแตกตัวออกให้อนุภาคแอลฟาหรือบีตาได้สารใหม่ และสารใหม่ที่เกิดขึ้นนี้
อาจจะมีการแผ่กัมมันตภาพรังสีต่อไปได้อีก
2. ในการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เราไม่สามารถจะบอกได้ว่านิวเคลียสใดจะสลายก่อนหรือหลัง
แต่เราสามารถบอกได้เพียงว่านิวเคลียสทุกตัวมีความน่าจะเป็นที่จะสลายตัวเท่ากันหมดและอัตราการสลายจะ
ขึ้นอยู่กับจานวนนิวเคลียส ( นิวเคลียสที่พร้อมจะสลาย ) ในขณะนั้น
ถ้าที่เวลา t1 ให้ธาตุกัมมันตรังสีมีจานวนนิวเคลียสอยู่ N1
และที่เวลา t2 ให้ธาตุกัมมันตรังสีมีจานวนนิวเคลียสอยู่ N2

15. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 15
 อัตราการลดของนิวเคลียส =
โดย
N
t
N 2  N1
t 2  t1
=
ΔN
= N2 - N1 = การเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส
t
= t2 - t1
= เวลาที่ผ่านไป
จากสมมติฐานข้อ 2 จะได้อธิบายอัตราการสลายขึ้นอยู่กับจานวนนิวเคลียสที่มีอยู่ขณะนั้น
 - ΔN  N
Δt
- ΔN = A =
Δt
N
……………(20.4)
 =
=
จานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่ขณะนั้น
ΔN
Δt
-
ค่าคงที่ของการสลายตัว
N
โดย
=
A
= อัตราการสลายตัวของนิวเคลียส
มีเครื่องหมายเป็นลบแสดงว่าเป็นอัตราการลด
หน่วยกัมมันตรังสี
1 คูรี(ci) = 3.7 x 10 10 เบ็คเคอเรล (Bq )
ความสัมพันธ์ของอัตราการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีกับครึ่งชีวิต
dN
dt
N

N0
จากสมการ Integrate
=
- N
dN
dt
จาก
=
- dt
=
dN
N
t
…………………..1
  dt
0
จะได้
dN
N
n N
 สมการ 1 เขียนใหม่ได้
 n N
t
= -t 0
แทนค่าขีดจากัดบน Upper Limit และขีดจากัดล่าง Lower Limit จะได้
n N
-
n N 0
= -  t  0 

16. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 16
n
N
N0
e-t =
เขียนในรูปเลขชี้กาลังจะได้
-
N
N0

โดย
=
N = N0e-t
………….…….. (20.5)
N0 = จานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีที่เวลา
t = 0
N = จานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีที่เวลา
t = t
e
=
ค่าคงที่ = 2.718
อัตราการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีกับครึ่งชีวิต จากสูตร N = N0e-t
เมื่อเวลาผ่านไปครึ่งชีวิต t = T จานวนนิวเคลียสเหลือ
N0
2
= e-T
2
N0
2
= N0e-T
1
2
แทนค่า
N
= e T
log e 2 = T
เขียนในรูปของ log จะได้
 log 2
=
log2
log e
T =
0.693
λ
=
log2
log2.718
…………….. (20.6)
= 0.693 = T

17. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 17
แบบฝึกหัดที่ 20.5-6
1. (Ent) ถ้ามี 226Ra จานวน N นิวเคลียส มีกัมมันภาพ A มิลลิคูรี ค่าคงตัวของการสลายตัวต่อวินาที
88
คือข้อใด (กาหนดให้ 1 คูรีเท่ากับการสลาย 3.7 x 10 10 ต่อวินาที )
ก. 3.7 x 10 7
A
N
ข. 3.7 x 10 7
N
A
ค.
A
7
3.7x10 N
ง.
N
3.7x107 A
2. (Ent) ธาตุกัมมันตรังสีจานวนหนึ่ง มีกัมมันตภาพ 1 ไมโครคูรี และมีครึ่งชีวิตเท่ากับ 1,000 วินาที
จานวนนิวเคลียสกัมมันตรังสีขณะนั้นเป็นเท่าใด (1 คูรี = 3.7 x 10 10 เบ็คเคอเรล )
ก. 3.7 x 10 7
ข. 5.3 x 10 7
ค. 3.7 x 10 9
ง. 5.3 x 10 9
3. (Ent) ค่าคงที่ของการสลายตัว ของ 232Th เท่ากับ 1.6 x 10 -18 (วินาที -1 ) ถ้ามี 232Th อยู่
90
90
23 ต่อโมล )
1 กิโลกรัม ให้หาอัตราการสลายตัวเป็นอะตอมต่อวินาที ( NA = 6 x 10
ก. 4.1 x 10 3
ข. 9.6 x 10 5
ค. 4.1 x 10 6
ง. 9.6 x 10 8
4. (Ent) ไอโอดีน - 131 มีค่าคงตัวของการสลายตัวเท่ากับ 0.087 ต่อวัน ถ้ามี ไอโอดีน - 131 อยู่
10 กรัมตอนเริ่มต้นเมื่อเวลาผ่านไป 24 วัน จะมี ไอโอดีน - 131 เหลืออยู่เท่าใด
ก. 0.63 กรัม
ข. 1.25 กรัม
ค. 2.50 กรัม
ง. 5.00 กรัม
5. (Ent) ถ้าธาตุ X มีจานวนอะตอมเป็น 2 เท่าของธาตุ Y แต่มีกัมมันคภาพเป็น 3 เท่าของธาตุ Y
ครึ่งชีวิตของธาตุ X จะเป็นกี่เท่าของธาตุ Y
ก.
1
6
เท่า
ข.
2
3
เท่า
ค.
3
2
เท่า
ง. 6 เท่า
การทดลองอุปมาอุปมัย การทอดลูกเต๋ากับการสลายของธาตุกัมมันตรังสี
t
N 1T
 
N0  2 
เมื่อ
คือ จานวนลูกเต๋าตอนแรก
คือ จานวนลูกเต๋าที่เหลือ
คือ จานวนครั้งที่ทอดลูกเต๋า
คือ จานวนครั้งที่ทอดแล้วลูกเต๋าเหลือครึ่งหนึ่งของเดิม
T
เมื่อ
N0
N
t
T
=
0.693
λ
T คือ จานวนครั้งที่ทอดแล้วลูกเต๋าเหลือครึ่งหนึ่ง

คือ โอกาสหงายหน้าที่แต้มสี
โอกาสหงายหน้าที่แต้มสี (  ) = จานวนหน้าที่แต้มสี / จานวนหน้าทั้งหมด

18. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 18
แบบฝึ ก
A. ในการทดลองทอดลูกเต๋าเพื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี นักเรียนคนหนึ่งใช้ลูกเต๋า
6 หน้า จานวน 300 ลูก โดยแต้มสีไว้หนึ่งหน้าทุกลูกและหยิบลูกที่ขึ้นหน้าสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณว่า
หลังจากการทอดลูกเต๋าครั้งที่ 3 เมื่อหยิบลูกที่ขึ้นหน้าสีออกแล้วน่าจะเหลือลูกเต๋ากี่ลูก
1. 173 ลูก
2. 208 ลูก
3. 220 ลูก
4. 250 ลูก
B. ในการทดลองอุปมาอุปมัยการทดลองลูกเต๋า การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีโดยการโยนลูกเต๋าแล้ว
คัดหน้าที่แต้มสีออกไป ถ้าลูกเต๋ามี 6 หน้า มีหน้าที่แต้มสี 2 หน้าและมีจานวน 180 ลูก จงหาว่า ถ้า
ทาการโยนลูกเต๋าทั้งหมด 2 ครั้ง โดยสถิติจะคัดลูกเต๋า ออกกี่ลูก
1. 10 ลูก
2. 20 ลูก
3. 80 ลูก
4. 100 ลูก
C. (แนว Pat2) ลูกเต๋า 6 หน้า แต่ละหน้ามีหมายเลข 1 ถึง 6 เขียนไว้ เริ่มต้นโยนลูกเต๋านี้จานวน 100
ลูก พร้อมกัน และคัดลูกที่ออกเลข 1 ออกไป แล้วนาลูกเต๋าที่ เหลือมาโยนใหม่และคัดออกโดยใช้เกณฑ์
เดิม ค่าครึ่งชีวิตของลูกเต๋ามีค่าเท่าใด
D. ลูกเต๋า 16 หน้า แต้มสีไว้ที่หน้าหนึ่ง จานวน 800 ลูก นามาทอดและคัดลูกที่หงายหน้าแต้มสีออก ต้อง
ทอดกี่ครั้งจึงจะเหลือลูกเต๋า 400 ลูก
1. 8 ครั้ง
2. 9 ครั้ง
3. 10 ครั้ง
4. 11 ครั้ง
E. ลูกที่ขึ้นหน้าสีออกทุกครั้งที่ทอด จงประมาณว่าหลังจากการทอดลูกเต๋าครั้งที่ 3 เมื่อหยิบลูกที่ขึ้นหน้าสี
ออกแล้ว น่าจะเหลือลูกเต๋ากี่ลูก
1. 250 ลูก
2. 300 ลูก
3. 350 ลูก
4. 400 ลูก
F. (En42/2) ในการทอดลูกเต๋า 6 หน้าที่มีการแต้มสี 1 หน้าเหมือนกันทุกลูก จานวน 180 ลูก ถ้าทอด
แล้วทาการคัดลูกเต๋าที่มีหน้าแต้มสีหงายขึ้นออกไปถ้าทาการทอด 2 ครั้ง โดยเฉลี่ยจะคัดลูกเต๋าออก
จานวนกีลก
ู่
1. 60 ลูก
2. 55 ลูก
3. 30 ลูก
4. 25 ลูก

19. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 19
แบบฝึกหัดที่ 20.7
1. (Ent) ลูกเต๋า 16 หน้า แต้มสีไว้ที่หน้าหนึ่งจานวน 100 ลูก นามาทอดและคัดลูกที่หงายหน้าแต้ม
สีออกทอดกี่ครั้งจึงจะเหลือลูกเต๋า 50 ลูก
ก. 8 ครั้ง
ข. 9 ครั้ง
ค. 10 ครั้ง
ง. 11 ครั้ง
2. (Ent) ในการทดลองอุปมาอุปมัยของการทอดลูกเต๋ากับการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี โดยการ
โยนลูกเต๋าแล้วคัดหน้าที่ไม่แต้มสีออกไป ถ้าลูกเต๋ามี 6 หน้า มีหน้าที่แต้มสี 2 หน้า และมี
จานวน 90 ลูก จงหาว่าถ้าทาการโยนลูกเต๋าทั้ง 2 ครั้ง โดยสถิติจะเหลือจานวนลูกเต๋าเท่าใด
ก. 10 ลูก
ข. 30 ลูก
ข. 40 ลูก
ง. 56 ลูก
เสถียรภาพของนิวเคลียส
แรงนิวเคลียร์
ปกติแล้วนิวเคลียสของอะตอมจะมีขนาดเล็กมาก ถ้าให้ R เป็นรัศมีของนิวเคลียสที่มีเลขมวลเป็น A
แล้ว จะได้ว่า รัศมีนิวเคลียส
จะได้
เมื่อ
1
3
R A
R = ro A
1
3
…………………….(20.7)
R คือ รัศมีนิวเคลียส
A คือ เลขมวล
ro มีค่าประมาณ 1.2 x 10 –15 ถึง 1.5 x 10–15 เมตร ( ยังไม่ทราบค่าที่แน่นอน )
ด้วยเหตุที่นิวเคลียสมีขนาดเล็กมาก จึงทาให้แรงผลักไฟฟ้าระหว่าง
โปรตอนกันโปรตอน ในนิวเคลียสมีค่าสูงมาก นอกจากนั้นแรงนี้ยังมีค่ามากกว่า
แรงดึงดูดระหว่างมวลเป็นอันมากด้วย ดังนั้น การที่นิวคลีออนสามารถยึดกัน
อยู่ในนิวเคลียสได้จะต้องมีแรงอีกประเภทหนึ่งคอยยึดเหนี่ยวนิวคลีออนเหล่านั้น
เอาไว้ด้วยกัน แรงยึดเหนี่ยวนี้เรียกว่า แรงนิวเคลียร์
แรงที่เกี่ยวข้องกับนิวคลีออนในนิวเคลียส
1. แรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้า (มีค่ามาก)
2. แรงดึงดูดระหว่างมวล (มีค่าน้อย)
3. แรงนิวเคลียร์ คอยผูกมัดนิวคลีออนต่าง ๆ เอาไว้มิให้ฟุ้งกระจายออกมานอกนิวเคลียส
(มีค่ามหาศาล เมื่อเทียบกับแรงผลักประจุ)
ลักษณะของแรงนิวเคลียร์ คือ
1. เป็นแรงดึงดูดระยะสั้น
2. ไม่เกี่ยวกับชนิดของประจุ
3. มีค่ามากกว่าแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้า

20. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 20
แบบฝึก
A. รัศมีของนิวเคลียส 30 Zn64 มีขนาดเท่ากับกี่เมตร กาหนด ro = 1.2 x 10 –15 เมตร
1. 1.2 x 10–15 2. 4.8 x10–15
3. 3.6 x 10–14
4. 7.7 x 10–14
B. ธาตุไอโซโทปของ 88Ra224 จะมีรัศมีเป็นกี่เท่าของธาตุไอโซโทปของ 11Na28
1. 2 เท่า
2. 3 เท่า
3. 4 เท่า
4. 5 เท่า
C. ข้อต่อไปนี้ข้อใดอธิบายธรรมชาติของแรงนิวเคลียร์ได้ถูกต้องที่สุด
ก. เป็นแรงระยะสั้น, ดึงดูด, ขึ้นอยู่กับระยะทางกาลังสองผกผันและไม่ขึ้นกับชนิดประจุไฟฟ้า
ข. เป็นแรงระยะสั้น, ดึงดูด, ขึ้นอยู่กับระยะทางกาลังสองผกผันและขึ้นกับชนิดประจุไฟฟ้า
ค. เป็นแรงระยะยาว, ดึงดูด, ขึ้นอยู่กับชนิดของประจุไฟฟ้า และขนาดใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วงมาก
ง. เป็นแรงระยะสั้น, ดึงดูด, ไม่ขึ้นอยู่กับชนิดประจุไฟฟ้า และขนาดใหญ่กว่าแรงไฟฟ้ามาก
แบบฝึกหัดที่ 20.8
1. ถ้ารัศมีนิวเคลียสของธาตุไฮโดเจนเป็น 1.4 x 10 -15 เมตร รัศมีนิวเคลียสของธาตุ 27 Al จะเป็นกี่เมตร
ก. 4.2 x 10 -15
ข. 5.6 x 10 -15
ค. 12.6 x 10 -15
ง. 27 x 10 -15
2. รัศมีนิวเคลียสของ 238U มีค่าประมาณกี่เท่าของรัศมีนิวเคลียสของ 4 He
ก. 4 เท่า
ข. 8 เท่า
ค. 16 เท่า
ง. 60 เท่า
28
3. ไอโซโทปของธาตุ 224Ra มีรัศมีเป็นกี่เท่าของธาตุไอโซโทปของ 11 Na
88
ก. 2 เท่า
ข. 3 เท่า
ค. 4 เท่า
ง. 5 เท่า
พลังงานยึดเหนี่ยว (B.E.)
มวลของนิวเคลียส เกิดจากมวลของโปรตอนและนิวตรอนรวมกัน แต่จากการทดลองพบว่า
มวลของนิวเคลียส  มวลของโปรตอน + มวลของนิวตรอน มีมวลหายไปบางส่วน เรียกว่า มวลพร่อง
สูตรมวลพร่อง
มวลพร่อง
มวลพร่อง
Δm
Δm
= มวลของโปรตอน + มวลของนิวตรอน – มวลนิวเคลียส
= มวลของไฮโดรเจน + มวลของนิวตรอน – มวลอะตอม

21. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 21
พลังงานยึดเหนี่ยว ( binding energy ) คือ พลังงานที่ให้เข้าไปแก่นิวเคลียส เพื่อให้นิวคลีออนแยกออก
จากกัน เราสามารถหาค่าพลังงานยึดเหนี่ยวได้จาก B. E = m C2
เมือ B.E. คือ พลังงานยึดเหนี่ยว ในหน่วย จูล
่
m คือ มวลพร่อง = มวลรวมของทุกนิวคลีออน – มวลนิวเคลียส ( กิโลกรัม )
C
=
3 x 108 เมตร/วินาที ( คือความเร็วแสง )
หรือ B.E =
931 m
เมื่อ B.E. คือ พลังงานยึดเหนี่ยว ในหน่วย เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ( MeV )
m คือ มวลพร่อง = มวลรวมของทุกนิวคลีออน – มวลนิวเคลียส ( หน่วย u )
931 คือ พลังงานของมวล 1 u
หมายเหตุ ; มวล 1 u
=
1.66 x 10–27 กิโลกรัม
พลังงาน 1 MeV =
1.6 x 10–13 จูล
พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน (พลังงานยึดเหนี่ยวต่อเลขมวล)
BE

A
Δm 931
A
มีหน่วยเป็น MeV
แบบฝึกหัดที่ 20.9
1. (Ent) ถ้านิวเคลียสของธาตุ A มีมวล 4.0020 u และนิวเคลียสของธาตุ A นี้ประกอบขึ้นด้วยโปรตอน
และนิวตรอนอย่างละ 2 ตัว ( มวลของโปรตอน = 1.0073 U , มวลของนิวตรอน = 1.0087 u
มวล 1 u เทียบเท่ากับพลังงาน 930 MeV ) พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนของธาตุ A มีค่า
1. 2 MeV
2. 7 MeV
3. 14 MeV
4. 28 MeV
2. (Ent) ธาตุตริเทียมซึ่งมีเลขมวลอะตอมเป็น 1 เลขมวลเป็น 3 และมวลอะตอมเท่ากับ 3.016049 u จะ
มีพลังงานยึดเหนี่ยวเท่ากับเท่าใด
กาหนดให้ เลขมวลของไฮโดรเจน = 1.007825 u มวลนิวตรอน = 1.008655 u
และ 1 u = 930 MeV
3. กาหนด มวลของโปรตรอน 1 ตัว = 1.007825 u มวลของนิวตรอน 1 ตัว = 1.008665 u
เมือโปรตอนกับนิวตรอนกันรวมอยู่ในนิวเคลียสของดิวเทอรอนจะมีมวลรวมเท่ากับ 2.013553 จงหา
่
พลังงานยึดเหนี่ยวทั้งหมด
1. 1.11 MeV
2. 2.22 MeV
3. 4.44 MeV
4. 8.88 MeV
4. จากข้อที่ผ่านมา จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน
1. 1.11 MeV
2. 2.22 MeV
3.
4.44 MeV
4. 8.88 MeV

22. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 22
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือกระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ หรือระดับพลังงาน
เช่นการสลายตัวของยูเรเนียม-238 ไปเป็นทอเรียม-234 และรังสีแอลฟา เป็นต้น สาหรับการชนกันระหว่าง
นิวเคลียสกับนิวเคลียส หรือระหว่างนิวเคลียสกับอนุภาคนั้น อาจเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ ดังนี้
สมการแบบเต็ม
X+a
Y+b
สมการแบบย่อ
X (a , b ) Y อ่านว่า ปฏิกิริยา a , b ของ X
กาหนดให้
x
y
a
b
คือ
คือ
คือ
คือ
14
7
เช่น
นิวเคลียสที่ใช้เป็นเป้า
นิวเคลียสของธาตุใหม่
อนุภาคที่วิ่งเข้ามาชนเป้า
อนุภาคที่ปลอยออกมาภายหลังกันชน
𝑁+
เป้า
อาจเขียนเป็น
7N
4
2
𝐻𝑒 →
ตัวชนเป้า
14
( , p) 8O17
17
8
𝑂+
ตัวเกิดใหม่
1
1
𝐻
ตัวที่คายหลังชน
อ่านว่า ปฏิกิริยาแอลฟาโปรตอนของ 7N14
แบบฝึก
A. พิจารณาสมการนิวเคลียร์ดังนี้ 13Al27
ก. ปฏิกิริยานี้เขียนแบบย่อได้อย่างไร
B. จงเขียนสมการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อไปนี้
1. 3Li7 (α , n) 5B10
2. 4Be9 (p , α ) 3Li 6
3. 11Na23 (d , p) 11 Na 24
4.
27
13Al
(n,  ) 13Al28
+ 2He4 
30
14Si
+ 1H1
ข. ปฏิกิริยานี้มีชื่อเรียกว่าอย่างไร

23. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 23
C. (แนว En) ปฏิกิริยานิวเคลียร์ 13Al27 (  , Y ) 14Si30 ถามว่า Y คืออนุภาคอะไร
1. ดิวเทอรอน
2. อนุภาคแอลฟา
3. โปรตอน
4. ทริทอน
แบบฝึกหัดที่ 20.10
1. (Ent)จากปฏิกิริยานิวเคลียร์
ก. อิเล็กตรอน
2
1H
+X
4
2 He
ข. โปรตอน
2. (Ent)จากปฏิกิริยานิวเคลียร์
ก. อิเล็กตรอน
14
7N
ค. ดิวเทอรอน
+ 1H
1
15
7N
ข. โปรตอน
3. (Ent)จากปฏิกิริยานิวเคลียร์
ก. อนุภาคแอลฟา
198
80 Hg
+ n X ควรเป็นอนุภาคใด
+ X
ง. ทริทอน
X คืออนุภาคใด
ค. นิวตรอน
ง. โพซิตรอน
(n , y) 197 Au ถามว่า y คืออนุภาคใด
79
ข. โปรตอน
ค. ดิวเทอรอน
ง. ทริทอน
การหาพลังงานเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ สามารถหาได้จากสมการต่อไปนี้
E = 931 m
พลังงาน ในหน่วยเมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ( MeV)
=
mหลังปฏิกิริยา – m ก่อนปฏิกิริยา ( หน่วย u )
คือ
พลังงานของมวล 1 u
E
=
BEก่อน – BEหลัง
BEหลัง
คือ
พลังงานยึดเหนี่ยวของทุกนิวเคลียสหลังปฏิกิริยารวมกัน
BEก่อน
หมายเหตุ ;
คือ
931
หรือ
E
m
เมือ
่
คือ
พลังงานยึดเหนี่ยวของทุกนิวเคลียสก่อนปฏิกิริยารวมกัน
ถ้า
E
มีค่าเป็นบวก แสดงว่า เป็นพลังงานที่ดูดเข้าไป
ถ้า
E
มีค่าเป็นลบ แสดงว่า เป็นพลังงานทีคายออกมา
่

24. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 24
ในการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ปฏิกิริยาที่ได้เป็นปฏิกิริยาคายพลังงานทั้งหมด พลังงานทีปล่อย
่
ออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ เรียกว่าพลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy) ซึ่งพลังงานนี้อาจอยู่ในรูป
พลังงานจลน์ของอนุภาคหรือในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้
แบบฝึก
A. พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่กาหนดให้นี้จะมีค่ากี่MeV
X+aY+b
ในที่นี้ X มีมวล 196.966600 u
Y มีมวล 194.968008 u
a มีมวล 2.014012 u
b มีมวล 4.002604 u และมวล 1.0 u = 931 MeV
B. ในการยิงนิวตรอนเข้าชนอลูมิเนียม 13Al27 เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา 13Al27 ( n , p ) 12Mg27 เราจะต้องใช้
นิวตรอนซึ่งมีพลังงานจลน์อย่างน้อยกี่ MeV
27
กาหนดให้ มวลอะตอมของ 13Al27 = 26.981535
12Mg = 26.984346
1
1
= 1.007825
= 1.008665
1H
0n
C. จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ 2He4 + 4Be9→ 6C12 + 0n1 จงหาพลังงานและบอกด้วยว่าเป็นปฏิกิริยา
ประเภทใด กาหนด B.E ของ 2He4 , 4Be9 และ 6C12 คือ 28.3 MeV , 58.1 MeV และ 92.1 MeV
ตามลาดับ
D. จงหาพลังงานที่ใช้ในการแยกนิวเคลียส 10Ne20 ออกมาเป็น แอลฟา 2 อนุภาค และ 6C12
1 นิวเคลียส กาหนดให้พลังงานที่ยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนในนิวเคลียสของ 10Ne20 2He4 และ 6C12
เป็น 8.03 , 7.07 และ 7.68 MeV ตามลาดับ
E. ข้อความต่อไปนี้ ข้อความใดถูก
1. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าในปัจจุบัน ได้พลังงานจากฟิวชันไปทาให้น้ากลายเป็นไอ ไอน้าไปหมุน
กังหัน ทาให้เครื่องกาเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าออกมา
2. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าในปัจจุบันได้ พลังงานจากปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของธาตุหนักแตกตัว
ออกเป็น 2 ส่วนขนาดใกล้เคียงกัน และปฏิกิริยาลูกโซ่
3. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะสามารถทางานได้ตลอดไป เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น จึงไม่ต้องมีการเติม
แท่งเชื้อเพลิง
4. ถ้าแท่งเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือ U – 235 แล้วที่เกิดขึ้นหลังปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นสารเสถียรไม่
อันตราย

25. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 25
ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) เกิดจากธาตุหนักถูกยิง
ด้วยนิวตรอน แล้วแตกเป็นธาตุเบา ปฏิกิริยาฟิชชันเป็นปฏิกิริยาแยกตัว
ของนิวเคลียส โดยมีนิวตรอนเป็นตัววิ่งเข้าชนนิวเคลียสหนัก ๆ
( A  230 ) เป็นผลทาให้นิวเคลียสที่มีขนาดปานกลาง และมีนิวตรอนที่
มีความเร็วสูงเกิดขึ้นประมาณ 2-3 ตัว ทั้งมีการคายพลังงานออกมาด้วย
ดังตัวอย่างปฏิกิริยาต่อไปนี้
235
92 U
+
235
92 U
+
1
0n
1
0n

141
56 Ba
+
92
36 Kr

140
54 Xe
+
94
38 Sr
+3n + E
1
0
+
1
20 n
+  + 200
MeV
ปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction) เป็นปฏิกิริยา
นิวเคลียร์แบบฟิชชันที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยอาศัยนิวตรอนที่
เกิดขึ้นเป็นตัวยิงนิวเคลียสของธาตุต่อไป เฟร์มี เป็น
นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่สามารถควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ลูกโซ่ให้สม่าเสมอได้ โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า เครื่องปฏิกรณ์
นิวเคลียร์ ซึ่งควบคุมอัตราการเกิดฟังชันโดยการควบคุมจานวน
นิวตรอนทีเกิดขึน
่ ้
ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fision reaction) เกิดจากธาตุเบา
ตั้งแต่สองธาตุรวมกันกลายเป็นธาตุหนัก ปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นปฏิกิริยาหลอมตัวของนิวเคลียสและมีพลังงานคายออกมา
ด้วย นิวเคลียสที่ใช้หลอมจะต้องเป็นนิวเคลียสเล็กๆ ( A < 20 ) หลอมรวมกลายเป็นนิวเคลียสเบาที่ใหญ่กว่าเดิม
ปฏิกิริยานี้มีการปลดปล่อยพลังงานออกมากมายเช่นกัน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่เกิดบนดวงอาทิตย์ หรือบนดาวฤกษ์ ทีมี
่
พลังงานสูงทังหลาย สาหรับบนโลกเราปฏิกิริยาฟิวชันสามารถทาให้เกิดขึ้นได้ในห้องปฏิบัติการ
้
ตัวอย่างของปฏิกิริยาฟิวชันที่ทาได้ในห้องปฏิบัติการ
2
1H
+
2
1H

3
1H
2
1H
+
2
1H

3
2 He
+
2
1H
+
3
1H

4
2 He
+
2
1H
+
3
2 He

4
2 He
+
1
1H
1
0n
1
0n
+ 4 MeV
+ 3.3 MeV
+ 17.6 MeV
+ 1 H + 18.3 MeV
1

26. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 26
ตัวอย่างของปฏิกิริยาฟิวชันที่เกิดขึ้นบนดาวฤกษ์
1
1H
2
1H
+ 1H
1

+

3
2 He

4
2 He
2
1H
3
2 He
+
15
7N
+ 1H
1
3
2 He

2
1 H  1
12
6C
+
+
e 0  0.4
1
0n
+
+ 5.5
21 H
1
4
2 He
MeV
MeV
+ 12.9 MeV
+ 4.9
MeV
ประโยชน์ของกัมมันตภาพรังสี
1. ทางอุตสาหกรรม ใช้หารอยรั่วของท่อ รอยร้าวของแผ่นโลหะ หรือใช้ควบคุมความหนาแน่นของ
แผ่นโลหะ
2. ทางการเกษตร ใช้ปรับปรุงพันธุ์พืช วิจัยปุ๋ย ( 32 P ) วิจัยโคนม ( 131I ) การถนอมอาหาร หรือ
15
53
ศึกษาการปรุงอาหารของพืช
60
3. ทางการแพทย์ ใช้รักษาโรคมะเร็ง ( 27 Co ) ตรวจการไหลเวียนของโลหิต ( 24 Na )
11
4. การหาวัตถุโบราณ หรือการหาอายุโลก จะใช้คาร์บอน – 14 และยูเรเนียม (Uranium-lead
dating)
อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี
กัมมันตภาพรังสี เมื่อผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเนื้อเยื่อ
ทาให้เนื้อเยื่อตายทันที หรือมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมทาให้เกิดโรคมะเร็ง
การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี
1. เนื่องจากปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่เราได้รับขึ้นกับเวลา ดังนั้นถ้าจาเป็นต้องเข้าใกล้บริเวณที่มี
ธาตุกัมมันตรังสี ควรใช้เวลาสั้นที่สุดเท่าที่จะทาได้
2. เนื่องจากปริมาณกัมมันตภาพรังสีจะลดลง ถ้าบริเวณนั้นอยู่ห่างแหล่งกาเนิดกัมมันตภาพรังสีมาก
ขึ้น ดังนั้นจึงควรอยู่ห่างบริเวณที่มีธาตุกัมมันตรังสีให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้
3. เนื่องจากปริมาณกัมมันตภาพรังสีชนิดต่าง ๆ มีอานาจทะลุผ่านวัตถุได้ต่างกัน ดังนั้นจึงควรใช้
วัตถุที่กัมมันตภาพรังสีผ่านได้ยากเป็นเครื่องกาบัง เช่น มักใช้ตะกั่ว คอนกรีต กาบังรังสีแกมมาและรังสีบีตา
ได้ นิยมใช้น้าเป็นเครื่องกาบังนิวตรอน เป็นต้น

27. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 27
แบบทดสอบบทที่ 20 เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ (O-NET)
1. (O-NET 49) คาร์บอนเป็นธาตุที่เป็นส่วนสาคัญของสิ่งมีชีวิต สัญลักษณ์นิวเคลียส
แสดงว่า
นิวเคลียสของคาร์บอนนี้มีอนุภาคตามข้อใด
1. โปรตอน 12 ตัว นิวตรอน 6 ตัว
2. โปรตอน 6 ตัว นิวตรอน 12 ตัว
3. โปรตอน 6 ตัว อิเล็กตรอน 6 ตัว
4. โปรตอน 6 ตัว นิวตรอน 6 ตัว
2. (O-NET 49) ข้อใดต่อไปนี้เป็นการกาจัดกากกัมมันตรังสีที่ดีที่สุด
1. เร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้นโดยใช้ความดันสูงมาก ๆ
2. เผาให้สลายตัวที่อุณหภูมิสูง
3. ใช้ปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบอื่น
4. ใช้คอนกรีตตรึงให้แน่นแล้วฝังกลบใต้ภูเขา
3. (O-NET 49)ข้อใดถูกต้องสาหรับไอโซโทปของธาตุหนึ่ง ๆ
1. มีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน
2. มีจานวนโปรตอนเท่ากัน แต่จานวนนิวตรอนต่างกัน
3. มีจานวนนิวตรอนเท่ากัน แต่จานวนโปรตอนต่างกัน
4. มีผลรวมของจานวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน
4. (O-NET 49) นักโบราณคดีตรวจพบเรือไม้โบราณลาหนึ่ง ว่ามีอัตราส่วนของปริมาณ C-14 ต่อ C-12
เป็น 25 % ของอัตราส่วนสาหรับสิ่งที่ยังมีชีวิต สันนิษฐานได้ว่าซากเรือนี้มีอายุประมาณกี่ปี กาหนดให้
ครึ่งชีวิตของ C-14 เป็น 5,730 ปี
1. 2,865
2. 5,730
3. 11,460
4. 22,920
5. (O-NET 49) รังสีในข้อใดที่มีอานาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อสารได้น้อยที่สุด
1. รังสีแอลฟา
2. รังสีบีตา
3. รังสีแกมมา
4. รังสีเอกซ์
6. (O-NET 49) ไอโอดีน-128 มีค่าครึ่งชีวิต 25 นาที ถ้าเริ่มต้นมีไอโอดีน-128 อยู่ 400 มิลลิกรัม ไอโอดีน128 จะลดลงเหลือ 100 มิลลิกรัม เมื่อเวลาผ่านไปกี่นาที ( 50 นาที )

28. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 28
7. (O-NET 50) อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา รังสีแกมมา เมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก ข้อใดไม่เกิด
การเบน
1. อนุภาคแอลฟา 2. อนุภาคบีตา 3. รังสีแกมมา
4. อนุภาคแอลฟาและบีตา
8. (O-NET 50) กิจกรรมการศึกษาที่เปรียบเทียบการสลายกัมมันตรังสีกับการทอดลูกเต๋านั้น จานวน
ลูกเต๋าที่ถูกคัดออกเทียบได้กับปริมาณใด
1. เวลาครึ่งชีวิต
2. จานวนนิวเคลียสตั้งต้น
3.จานวนนิวเคลียสที่เหลืออยู่
4. จานวนนิวเคลียสที่สลาย
9. (O-NET 50) อนุภาคใดในนิวเคลียส 236U และ 234Th ที่มีจานวนเท่ากัน
90
92
1. โปรตอน
2. อิเล็กตรอน
3. นิวตรอน
4. นิวคลีออน
10. (O-NET 50) เครื่องหมายดังรูปแทนอะไร
1. เครื่องกาหนดไฟฟ้าโดยกังหันลม
3. การเตือนว่ามีอันตรายจากสารเคมี
2. การเตือนว่ามีอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี
4. เครื่องกาหนดไฟฟ้าโดยเซลล์แสงอาทิตย์
11. (O-NET 50) นิวเคลียสของเรเดียม-226 ( 226Ra ) มีการสลายโดยการปล่อยอนุภาคแอลฟา 1 ตัว และ
88
รังสีแกมมาออกมาจะทาให้ 226Ra กลายเป็นธาตุใด
88
1. 218Po
2. 222Rn
3. 230Th
4. 234U
84
86
94
90
12. (O-NET 50) ในธรรมชาติธาตุคาร์บอนมี 3 ไอโซโทป คือ 12C
6
1. แต่ละไอโซโทปมีจานวนอิเล็กตรอนต่างกัน
2. แต่ละไอโซโทปมีจานวนโปรตอนต่างกัน
3. แต่ละไอโซโทปมีจานวนนิวตรอนต่างกัน
4. แต่ละไอโซโทปมีจานวนโปรตอนเท่ากับจานวนนิวตรอน
13. (O-NET 50) รังสีใดที่นิยมใช้ในการอาบรังสีผลไม้
1. รังสีเอกซ์
2. รังสีแกมมา
3. รังสีบีตา
13
6C
และ 14C ข้อใดต่อไปนี้ถูก
6
4. รังสีแอลฟา

29. เอกสารประกอบการสอน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ หน้า 29
14. (O-NET 51) ไอโซโทปกัมมันตรังสีของธาตุไอโอดีน – 128 มีครึ่งชีวิต 25 นาที ถ้ามีไอโอดีน –128
ทั้งหมด 256 กรัม จะใช้เวลาเท่าไรจึงจะเหลือไอโอดีน –128 อยู่ 32 กรัม
1. 50 นาที
2. 1 ชั่วโมง 15 นาที 3. 1 ชั่วโมง 40 นาที 4. 3 ชั่วโมง 20 นาที
15. (O-NET 51) ธาตุกัมมันตรังสีใดที่ใช้ในการคานวณหาอายุของโบราณวัตถุ
1. I-131
2. Co-60
3. C-14
4. P-32
16. (O-NET 51) ข้อความใดต่อไปนี้ถูกต้องเกี่ยวกับรังสีแอลฟา รังสีบีตาและรังสีแกมมา
1. รังสีแอลฟามีประจุ +4
2. รังสีแอลฟามีมวลมากที่สุดและอานาจทะลุทะลวงผ่านสูงที่สุด
3. รังสีบีตามีมวลน้อยที่สุดและอานาจทะลุทะลวงผ่านต่าที่สุด
4. รังสีแกมมามีอานาจทะลุทะลวงสูงที่สุด
17. (O-NET 51) ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ( fusion )
1. เกิดที่อุณหภูมิต่า
2. ไม่สามารถทาให้เกิดบนโลกได้
3. เกิดจากนิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเป็นธาตุหนัก
4. เกิดจากการที่นิวเคลียสของธาตุหนักแตกตัวออกเป็นธาตุเบา
18. (O-NET 51) ในการสลายตัวของ 146C นิวเคลียสของ C-14 ปล่อยอิเล็กตรอนออกหนึ่งตัว นิวเคลียส
ใหม่จะมีประจุเป็นกี่เท่าของประจุโปรตอน
1. 5
2. 7
3. 13
4. 15
19. (O-NET 51) อัตราการสลายตัวของกลุ่มนิวเคลียสกัมมันตรังสี A ขึ้นกับอะไร
1. อุณหภูมิ
2. ความดัน
3. ปริมาณ
4. จานวนนิวเคลียส A ที่มีอยู่
20. (O-NET 51) นิวเคลียสของเรเดียม-226 มีการสลายดังสมการข้างล่าง x คืออะไร
226 Ra  222 Rn + x
88
86
1. รังสีแกมมา 2. อนุภาคบีตา
3. อนุภาคนิวตรอน 4. อนุภาคแอลฟา