ปฏิกิริยานิวเคลียร์ Nuclear Reaction คืออะไร มีกี่ชนิด

ก่อนที่เราจะมาเข้าใจในเรื่องของฟิสิกส์นิวเคลียร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนวิชาวิทยาศาสตร์ จะต้องรู้จักในเรื่องของนิวเคลียสของอะตอม,นิวคลีออน, ไอโซโทป, ปฏิกิริยานิวเคลียร์ และ สัญลักษณ์นิวเคลียร์ สำหรับบทความนี้เราจะมาอธิบายเกี่ยวกับ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คืออะไร

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คืออะไร

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (Nuclear Reaction) คือปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของอะตอมชนิดเดียวกันเกิดการชนกันเอง  หรือนิวเคลียสของอะตอมหนึ่งตัวเกิดการชนกันกับอนุภาคย่อยของอีกอะตอมหนึ่ง เมื่อเกิดการชนกันแล้วทำให้เกิดนิวเคลียสใหม่หนึ่งตัวหรือมากกว่าหนึ่งตัว โดยนิวเคลียสที่เกิดใหม่ต้องมีจำนวนโปรตอน นิวตรอนที่เปลี่ยนแปลงไปจากนิวเคลียสเดิม

หรืออีกคำอธิบายหนึ่งกล่าวว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (Nuclear Reaction) คือกระบวนการที่ทำให้นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานหรือองค์ประกอบในทุกสมการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ผลบวกของเลขอะตอมจะต้องมีปฏิกิริยาเท่ากันทั้งก่อนและหลังจะต้องมีปฏิกิริยาเท่ากัน รวมไปถึงผลบวกของเลขมวลทั้งก่อนและหลัง โดยปฏิกิริยาที่มีค่าเท่ากันก็แสดงได้ว่า จำนวนนิวเคลียสทั้งหมดนั้นคงตัว

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ มีกี่ชนิดอะไรบ้าง

ปฏิกิริยาฟิชชั่น (Fission Process)

ปฏิกิริยาที่อะตอมของธาตุที่มีขนาดใหญ่เกิดการแตกตัวเป็นอะตอมของธาตุที่มีขนาดเล็ก 2 อะตอม ซึ่งในกระบวนการของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะมีการคายพลังงานออกมาด้วย

ปฏิกิริยาฟิวชั่น (Fusion Process)

ปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาฟิชชั่น นั่นคือ เป็นปฏิกิริยาที่อะตอมของธาตุที่มีขนาดเล็กหรือมีธาตุที่มีน้ำหนักเบาสองอะตอมเกิดการรวมตัวกันอะตอมที่มีขนาดใหญ่ขึ้น  ปฏิกิริยาฟิวชั่นนี้จะมีการคายพลังงานหรือดูดพลังงานก็ได้ ทั้งนี้นิวคลีออน (จำนวนโปรตอนรวมกับจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียส) ของอะตอมที่เกิดใหม่อย่างน้อยหนึ่งอะตอมจะต้องมีจำนวนที่โปรตอนหรือนิวตรอนในนิวคลีออนของอะตอมตั้งต้นเสมอ  แต่จำนวนโปรตอนและนิวตรอนของทุกอะตอมก่อนเกิดปฏิกิริยาจะต้องเท่ากับจำนวนโปรตอน และนิวตรอนของทุกอะตอมรวมกันหลังเกิดปฏิกิริยาเสมอ  หรือเลขอะตอมและเลขมวลก่อนเกิดปฏิกิริยาต้องมีค่าเท่ากับเลขอะตอมและเลขมวลหลังเกิดปฏิกิริยานั่นเอง

อนุภาคโปรตอน คืออะไร

อนุภาคโปรตอน (Proton; p) อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกหนึ่งหน่วย มีมวลประมาณ 1,837 เท่า ของอิเล็กตรอนซึ่งโปรตอนเป็นองค์ประกอบในนิวเคลียสของธาตุทุกชนิด

อนุภาคนิวตรอน คืออะไร

อนุภาคนิวตรอน (Neutron; n) อนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า มีมวลมากกว่าโปรตอนเล็กน้อย

นิวตรอนและโปรตอนภายในนิวเคลียสถูกยึดให้อยู่ด้วยกันได้ด้วยแรงนิวเคลียร์ ซึ่งในสภาวะปกติภาย ในนิวเคลียสจะมีความเสถียร (Stable) จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส หากภายในนิวเคลียส มีจำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนที่มากหรือน้อยเกินไป เรียกสถานะเช่นนี้ว่าเกิดความไม่เสถียร (Unstable) นิวเคลียสจะปรับตัวเองเพื่อให้อยู่ในสภาวะเสถียรและมีการปล่อยพลังงานออกมาในรูปแบบต่างๆ ซึ่งเป็นที่มาของคำว่าพลังงานปรมาณู หรือพลังงานนิวเคลียร์นั่นเอง

พลังงานนิวเคลียร์ คืออะไร

พลังงานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส เรียกการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นนี้ว่า “ปฏิกิริยานิวเคลียร์” เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นในนิวเคลียสแล้ว จะเกิดการปลดปล่อยพลังงานปริมาณมหาศาลออกมาซึ่งพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นมีทั้งพลังงานความร้อน รังสี หรืออนุภาคต่าง ๆ โดยเราได้นำพลังงานนิวเคลียร์นี้นำมาใช้ประโยชน์ต่าง ๆ หลายด้าน เช่น

พลังงานนิวเคลียร์กับการแพทย์

ด้านการตรวจวินิจฉัยโรค  เช่น การถ่ายเอกซเรย์เพื่อตรวจความผิดปกติของอวัยวะ หรือฉีดสารกัมมันตรังสีเข้าไปในร่างกายแล้วทำการถ่ายภาพอวัยวะ ด้านการบำบัดรักษาโรค เช่น การฉายรังสีเพื่อรักษามะเร็ง และด้านการทำให้ปลอดเชื้อของผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์  

พลังงานนิวเคลียร์กับด้านอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมด้านพลังงาน อุตสาหกรรมการฉายรังสี และการตรวจวัดและควบคุมในโรงงานอุตสาหกรรม

พลังงานนิวเคลียร์กับด้านการเกษตร

ด้านการปรับปรุงพันธุ์พืช การถนอมอาหารด้วยรังสี หรือการปรับปรุงการใช้ปุ๋ยให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

พลังงานนิวเคลียร์กับด้านสิ่งแวดล้อม

การรักษาและพัฒนาสภาพของสิ่งแวดล้อมให้ดีขึ้นและการตรวจและควบคุมปริมาณรังสีที่มีอยู่ในธรรมชาติให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่อมนุษย์สรุปแล้ว ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือการที่นิวเคลียสของอะตอมชนิดเดียวกัน 2 ตัวขึ้นไปหรือเป็นปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของอะตอมถูกชนด้วยอนุภาคย่อยจากภายนอก แล้วทำให้เกิดนิวเคลียสใหม่ที่มีการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบหรือระดับพลังงาน แต่หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบจะเรียกว่าการกระเจิงของนิวเคลียสนั่นเอง