Page 273 - physics6

260 บทที่ 20 | ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค ฟิสิกส์ เล่ม 6 ฟิสิกส์ เล่ม 6 261

ึ
์
้
35. โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กแห่งหน่งผลิตไฟฟ้าได 10 เมกะวัตต โดยใช้พลังงานจากฟิชชันของ
-11
พลูโทเนียม-239 ถ้าพลังงานจากฟิชชันแต่ละครั้งมีค่า 3.3 × 10 จูล และถ้าเพียง 1 ใน 5 ของ
้
ี
ี
ี
ั
พลังงานท่ได้จากฟิชชันเท่าน้นท่สามารถเปล่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได ในแต่ละวันต้องม ี
พลูโทเนียม-239 เกิดฟิชชันกี่กรัม
กำาหนดมวลอะตอมของพลูโทเนียม-239 เท่ากับ 239.052163 u
วิธีทำา โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กแห่งหนึ่งผลิตไฟฟ้าได้ 10 เมกะวัตต์ แสดงว่า
6
ในเวลา 1 วินาที พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ 10 เมกะจูล หรือ 10 × 10 จูล
1
6
แต่พลังงานไฟฟ้า 10 × 10 จูล มาจาก ของพลังงานจากฟิชชัน
5
6
ดังนั้น ใน 1 วินาที ใช้พลังงานจากฟิชชันเท่ากับ 5(10 × 10 )
นั่นคือ ใน 1 วัน ใช้พลังงานจากฟิชชันเท่ากับ
6
12
5(10 × 10 )(24 × 60 × 60 s) = 4.32 × 10 J
-11
แต่พลูโทเนียม-239 จำานวน 1 นิวเคลียส ให้พลังงานเท่ากับ 3.2 × 10 J
ดังนั้นต้องใช้จำานวนนิวเคลียสทั้งหมดเท่ากับ
4.32 10 12
23
= 1.35 10 นิวเคลียส
3.210 11
23
เนื่องจากพลูโทเนียม 1 โมล หรือ 6.023 × 10 นิวเคลียส มีมวล 239 กรัม
23
ดังนั้นพลูโทเนียม -239 จำานวน 1.35 × 10 นิวเคลียส มีมวล
23
(239 g)(1.3510)
= 53.6 g
6.023 10 23
ตอบ ในแต่ละวันจะต้องใช้พลูโทเนียม-239 เท่ากับ 53.6 กรัม

36. ในอาคารใหญ่ ๆ มักจะติดตั้งเครื่องตรวจจับควันไฟที่เพดานห้องเพื่อระวังป้องกันอัคคีภัย ถ้า
241 237 4
ี
ึ
อาคารแห่งหน่งใช้เคร่องตรวจจับควันไฟแบบท่ใช้ธาตุกัมมันตรังสีอะเมริเซียม ( Am) ที่ 93 Np + He
ื
2
95
แผ่รังสีแอลฟา
ก. จงเขียนสมการการแผ่รังสีแอลฟาของอะเมริเซียม-241
ข. จงอธิบายเหตุผลที่เครื่องตรวจจับควันไฟใช้ธาตุกัมมันตรังสีที่แผ่รังสีแอลฟา
วิธีทำา ก. อะเมริเซียม-241 มีเลขมวลเท่ากับ 241 และเลขอะตอมเท่ากับ 95
เมื่ออะเมริเซียม-241 สลายให้แอลฟา จะมีเลขมวลลดลง 4 เหลือ 241 – 4 = 237

และเลขอะตอมลดลง 2 เหลือ 95 – 2 = 93
ธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 93 คือ เนปทูเนียม ดังนั้น สมการการแผ่รังสีแอลฟาของ
4
241
อะเมรีเซียม-241 เขียนได้ดังนี้ Am 237 Np + He
2
95
93
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี