การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์คืออะไร

การ เปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ เป็นกระบวนการที่นิวเคลียสของไอโซโทปบางอย่างเปลี่ยนไปเองตามธรรมชาติหรือถูกบังคับให้เปลี่ยนเป็นไอโซโทปที่แตกต่างกันสองแห่งหรือมากกว่า

การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์ของสสารสามประเภทหลักคือการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติฟิชชันนิวเคลียร์และฟิวชั่นนิวเคลียร์

นอกเหนือจากนิวเคลียร์แล้วการเปลี่ยนแปลงของสสารอีกสองอย่างคือทางกายภาพและทางเคมี ครั้งแรกไม่ได้หมายความถึงการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีใด ๆ หากคุณตัดอลูมิเนียมฟอยล์ชิ้นส่วนก็จะยังคงเป็นอลูมิเนียมฟอยล์

เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีองค์ประกอบทางเคมีของสารที่เกี่ยวข้องก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน ตัวอย่างเช่นการเผาไหม้ถ่านหินรวมกับออกซิเจนก่อตัวก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

การเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียร์และประเภทหลัก

การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ

เมื่อไอโซโทปรังสีเปล่งอนุภาคแอลฟาหรือเบตาการเปลี่ยนรูปของธาตุจะเกิดขึ้นนั่นก็คือการเปลี่ยนจากองค์ประกอบหนึ่งไปเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่ง

ดังนั้นไอโซโทปที่ได้จึงมีจำนวนโปรตอนที่แตกต่างจากไอโซโทปดั้งเดิม จากนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์ สารดั้งเดิม (ไอโซโทป) ถูกทำลายก่อตัวเป็นสารใหม่ (ไอโซโทป)

ในแง่นี้ไอโซโทปกัมมันตรังสีตามธรรมชาติมีอยู่ตั้งแต่การก่อตัวของโลกและมีการผลิตอย่างต่อเนื่องโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ของรังสีคอสมิกกับอะตอมในชั้นบรรยากาศ ปฏิกิริยานิวเคลียร์เหล่านี้ก่อให้เกิดองค์ประกอบของจักรวาล

ปฏิกิริยาประเภทนี้ผลิตไอโซโทปที่เสถียรและมีกัมมันตภาพรังสีซึ่งส่วนใหญ่มีอายุครึ่งชีวิตหลายพันล้านปี

ตอนนี้ไอโซโทปกัมมันตรังสีเหล่านี้ไม่สามารถเกิดขึ้นภายใต้สภาพธรรมชาติของโลก

จากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีปริมาณและกัมมันตภาพรังสีของมันก็ลดลงเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามเนื่องจากครึ่งชีวิตที่ยาวนานเหล่านี้กัมมันตภาพรังสีของมันมีความสำคัญจนถึงปัจจุบัน

การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์โดยฟิชชัน

นิวเคลียสกลางของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ในฟิชชันนิวเคลียสนี้จะถูกแบ่งออกไม่ว่าจะด้วยการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีหรือเพราะมันถูกส่งไปยังอนุภาคอื่นของอะตอมที่เรียกว่า

ชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นมีมวลรวมกันน้อยกว่าแกนกลางดั้งเดิม มวลที่หายไปนี้กลายเป็นพลังงานนิวเคลียร์

ด้วยวิธีนี้ปฏิกิริยาควบคุมจะดำเนินการที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพื่อปล่อยพลังงาน ฟิชชันควบคุมเกิดขึ้นเมื่อนิวตริโนที่มีน้ำหนักเบามากถล่มนิวเคลียสของอะตอม

มันแตกสร้างสองแกนที่เล็กกว่าซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกัน การทำลายจะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมาก - มากถึง 200 เท่าของนิวตรอนที่เริ่มกระบวนการ

ในตัวของมันเองการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียร์นี้มีศักยภาพที่ดีในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงาน อย่างไรก็ตามเป็นแหล่งที่มาของความกังวลหลายประการโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม

การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์โดยฟิวชั่น

ฟิวชั่นเป็นกระบวนการที่ดวงอาทิตย์และดวงดาวอื่นสร้างแสงและความร้อน ในกระบวนการนิวเคลียร์นี้พลังงานถูกผลิตขึ้นโดยการแยกอะตอมของแสง มันเป็นปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามกับฟิชชันโดยที่ไอโซโทปหนักแบ่งออก

บนโลกนั้นการผสมนิวเคลียร์ทำได้ง่ายขึ้นโดยการรวมสองไอโซโทปของไฮโดรเจน: ดิวเทอเรียมกับทริเทียม

ไฮโดรเจนประกอบด้วยโปรตอนเดี่ยวและอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุด ดิวทีเรียมมักเรียกว่า "น้ำหนัก" มีนิวตรอนพิเศษในนิวเคลียส

ในส่วนของมันไอโซโทปมีนิวตรอนเพิ่มอีกสองตัวดังนั้นจึงหนักกว่าไฮโดรเจนสามเท่า

โชคดีที่ดิวทีเรียมถูกพบในน้ำทะเล ซึ่งหมายความว่าจะมีเชื้อเพลิงสำหรับการหลอมรวมขณะที่มีน้ำบนโลก