Nuclear Chem 15 Nov · Nuclear Fusion 2 H + 2H 3 1H 1 1 1 1 Fusion Reaction Energy Released 2H + 3H...
Transcript of Nuclear Chem 15 Nov · Nuclear Fusion 2 H + 2H 3 1H 1 1 1 1 Fusion Reaction Energy Released 2H + 3H...
พลังงานการยึดเหนี่ยวนิวเคลียส(Nuclear binding energy)
พลังงานการยดึเหนี่ยวนิวเคลียส (Nuclear bindingenergy) (BE) คอื พลังงานที่ใชในการแยกโปรตอนและนิวตรอนจากนิวเคลียส
BE + 19F 91p + 10 1n9 1 0
BE = 9 x (p mass) + 10 x (n mass) – 19F mass
E = mc2
BE (amu) = 9 x 1.007825 + 10 x 1.008665 – 18.9984
BE = 0.1587 amu 1 amu = 1.49 x 10-10 J
BE = 2.37 x 10-11J
binding energy per nucleon = binding energynumber of nucleons
= 2.37 x 10-11 J19 nucleons
= 1.25 x 10-12 J
Nuclear binding energy per nucleon vs Mass number
nuclear binding energynucleon nuclear stability
จลนศาสตรของการสลายตัวกัมมันตรังสี(Kinetics of Radioactive Decay)
N daughter
rate = -∆N∆t rate = λN
∆N∆t = λN-
N = N0exp(-λt) lnN = lnN0 - λtN = จํ านวนอะตอมที่เวลา tN0 = จํ านวนอะตอมที่เวลา t = 0
λ = คาคงที่การสลายตัว(decay constant)
ln2= t½λ
Kinetics of Radioactive Decay
[N] = [N]0exp(-λt) ln[N] = ln[N]0 - λt
[N]
ln [
N]
Radiocarbon Dating
14N + 1n 14C + 1H7 1 6 0
14C 14N + 0β + ν6 7 -1t½ = 5730 years
Uranium-238 Dating238U 206Pb + 8 4α + 6 0β92 -182 2
t½ = 4.51 x 109 years
x
การแปรนิวเคลียส (Nuclear Transmutation)
(Cyclotron Particle Accelerator)
14N + 4α 17O + 1p7 2 8 1
27 Al + 4α 30P + 1n13 2 15 0
14N + 1p 11C + 4α7 1 6 2
เครื่องเรงอนุภาคชนิดไซโคลตรอน
Nuclear Transmutation
พลงังาน
พลงังาน
Nuclear Fission
Nuclear Fission
235U + 1n 90 Sr + 143Xe + 31n + Energy92 5438 0 0
Energy = [mass 235U + mass n – (mass 90Sr + mass 143Xe + 3 x mass n )] x c2
Energy = 3.3 x 10-11J per 235U
= 2.0 x 1013 J per mole 235U
การเผาไหมของถานหิน 1 ตัน = 5 x 107 J
Nuclear Fission
235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energy92 54 38 0 0
Representative fission reaction
Nuclear Fission
ปฏกิริยิาลูกโซนิวเคลียร (Nuclear chain reaction)เปนปฏิกิริยา nuclear fission ทีเ่กิดตอเนื่อง
มวลวิกฤติ (critical mass)= มวลนอยที่สุดที่ทํ าใหเกิด nuclear chain reaction
Non-critical
Critical
Nuclear Fission
แผนภาพของเครื่องปฏิกรณแยกนวิเคลียส (nuclearfission reactor)
Annual Waste Production35,000 tons SO2
4.5 x 106 tons CO2
1,000 MW coal-firedpower plant
3.5 x 106
ft3 ash
1,000 MW nuclearpower plant
70 ft3
vitrifiedwaste
Nuclear Fission
Nuclear Fission
Hazards of theradioactivities in
spent fuelcompared touranium ore
From “Science, Society and America’s Nuclear Waste,” DOE/RW-0361 TG
Nuclear Fusion
2H + 2H 3H + 1H1 1 1 1
Fusion Reaction Energy Released
2H + 3H 4He + 1n 1 1 2 0
6Li + 2H 2 4He3 1 2
6.3 x 10-13 J
2.8 x 10-12 J
3.6 x 10-12 J
Tokamakmagneticplasma
confinement
ไอโซโทปกมัมนัตรังสี (Radioisotopes) ในทางการเเพทย• 1 ใน 3 ของผูปวยถูกรักษาดวยไอโซโทปกมัมันตรังสี
• 24Na, t½ = 14.8 hr, β emitter, ติดตามการไหลของเลือด
• 131I, t½ = 14.8 hr, β emitter, ตรวจสอบตอมไทรอยด
• 123I, t½ = 13.3 hr, γ−ray emitter, ถายภาพสมอง
• 18F, t½ = 1.8 hr, β+ emitter, positron emissiontomography (body scanning)
• 99mTc, t½ = 6 hr, γ−ray emitter, imaging agent
Brain images with123I-labeled compound
Alzheimer’s disease
ไกเกอรมูเลอรเคาเตอร(Geiger-Müller Counter)