ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາກ່ຽວກັບປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນ
Pendahuluan
ການແຕກຕົວຂອງນິວເຄຼຍແມ່ນໜຶ່ງໃນປະກົດການທີ່ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນຟີຊິກນິວເຄຼຍ. ປະຕິກິລິຍານີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການແຍກນິວເຄຼຍຂອງອະຕອມໜັກອອກເປັນນິວເຄຼຍທີ່ເບົາກວ່າ, ພ້ອມກັບການປ່ອຍພະລັງງານຈຳນວນມະຫາສານ. ກົນໄກນີ້ແມ່ນພື້ນຖານຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດພະລັງງານນິວເຄຼຍ ແລະ ລະເບີດປະລະມະນູ. ການເຂົ້າໃຈປະຕິກິລິຍາການແຕກຕົວ, ທັງທາງທິດສະດີ ແລະ ການປະຕິບັດ, ແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນສຳລັບນັກສຶກສາຟີຊິກ ແລະ ບຸກຄົນທີ່ສົນໃຈວິທະຍາສາດນິວເຄຼຍ. ບົດຄວາມນີ້ກວດສອບຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງຂອງປະຕິກິລິຍາການແຕກຕົວ ແລະ ການສົນທະນາຂອງພວກມັນເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ດີຂຶ້ນ.
ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນ
ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນສາມາດນິຍາມໄດ້ງ່າຍໆວ່າເປັນຂະບວນການທີ່ນິວເຄຼຍສ໌ຂອງອະຕອມໜັກ (ເຊັ່ນ: ຢູເຣນຽມ-235 ຫຼື ພລູໂທນຽມ-239) ດູດຊຶມນິວຕຣອນ ແລະ ແຍກອອກເປັນນິວເຄຼຍສ໌ທີ່ເບົາກວ່າສອງອັນ ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນ, ນິວຕຣອນຈຳນວນໜຶ່ງ, ແລະ ພະລັງງານຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍ. ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນມາຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງມວນສານ, ບ່ອນທີ່ມວນສານຈຳນວນໜ້ອຍໜຶ່ງສູນເສຍໄປ ແລະ ປ່ຽນເປັນພະລັງງານຕາມກົດເກນຂອງ ອັລເບີດ ໄອນ໌ສະໄຕນ໌ E=mc².
ຂະບວນການແຍກຕົວຂອງນິວເຄຼຍ
ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນມັກຈະເລີ່ມຕົ້ນເມື່ອນິວເຄລຍສຂອງອະຕອມໜັກດູດຊຶມນິວຕຣອນທີ່ຫຼົງທາງ. ສິ່ງນີ້ສ້າງໄອໂຊໂທບທີ່ບໍ່ໝັ້ນຄົງສູງ, ບໍ່ໝັ້ນຄົງຫຼາຍຈົນເກືອບຈະແຍກອອກເປັນນິວເຄລຍສທີ່ເບົາກວ່າທັນທີ, ປ່ອຍນິວຕຣອນຫຼາຍໜ່ວຍ ແລະ ພະລັງງານທີ່ສຳຄັນອອກມາ. ນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນຢູເຣນຽມ-235:
\[
{}^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3{}^1_0n + \text{ພະລັງງານ}
\]
ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມກ່ຽວກັບປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນ
ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມກ່ຽວກັບປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນທີ່ມັກພົບໃນບົດຮຽນຟີຊິກນິວເຄຼຍພ້ອມກັບການສົນທະນາກ່ຽວກັບວິທີແກ້ໄຂຂອງພວກມັນ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1
ຄຳຖາມ: ນິວເຄຼຍສ໌ ຢູເຣນຽມ-235 ຈັບເອົານິວຕຣອນ ແລະ ຜ່ານການແຍກຕົວເພື່ອສ້າງເປັນ ບາຣຽມ-141, ຄຣິບຕອນ-92, ນິວຕຣອນສາມອັນ ແລະ ພະລັງງານ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນປະຕິກິລິຍານີ້, ໂດຍໃຫ້ມວນສານຂອງອະນຸພາກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
– ມວນສານ ${}^{235}_{92}U = 235.0439299 \ \text{u}$
- ມວນນິວຕຣອນ $^1_0n = 1.0086649 \ \text{u}$
– ມວນສານ ${}^{141}_{56}Ba = 140.9144060 \ \text{u}$
– ມວນສານ ${}^{92}_{36}Kr = 91.9261730 \ \text{u}$
ໝາຍເຫດ: 1 u = 931.5 MeV/c².
ການສົນທະນາ:
1. ປະລິມານມວນສານກ່ອນປະຕິກິລິຍາ:
- ມວນສານກ່ອນປະຕິກິລິຍາແມ່ນມວນສານຂອງຢູເຣນຽມ-235 ແລະ ນິວຕຣອນໜຶ່ງອັນ:
\[
M_{\text{before}} = 235.0439299 \, \text{u} + 1.0086649 \, \text{u} = 236.0525948 \, \text{u}
\]
2. ມວນສານທັງໝົດຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາ:
- ມວນສານຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາແມ່ນມວນສານຂອງ barium, krypton, ແລະ neutron ສາມອັນ:
\[
M_{\text{after}} = 140.9144060 \, \text{u} + 91.9261730 \, \text{u} + 3 \ຄູນ 1.0086649 \, \text{u} = 235.8476727 \, \text{u}
\]
3. ການປ່ຽນແປງຂອງມວນສານ:
- ການປ່ຽນແປງຂອງມວນສານ ຫຼື ການສູນເສຍມວນສານ ແມ່ນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງມວນສານກ່ອນ ແລະ ຫຼັງປະຕິກິລິຍາ:
\[
\Delta m = M_{\text{before}} – M_{\text{after}} = 236.0525948 \, \text{u} – 235.8476727 \, \text{u} = 0.2049221 \, \text{u}
\]
4. ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາ:
- ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາ, ອີງຕາມສົມຜົນຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌ \(E=mc^2\), ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຈາກການປ່ຽນແປງຂອງມວນສານ:
\[
E = \Delta m \ຄູນ 931.5 \, \text{MeV/u} = 0.2049221 \, \text{u} \ຄູນ 931.5 \, \text{MeV/u} \ປະມານ 190.804 \, \text{MeV}
\]
ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນຂອງຢູເຣນຽມ-235 ແມ່ນປະມານ 190.804 MeV.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2
ຄຳຖາມ: ເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄຼຍປ່ອຍພະລັງງານໂດຍສະເລ່ຍ 200 MeV ຕໍ່ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນ. ຖ້າເຄື່ອງປະຕິກອນຜະລິດພະລັງງານ 1 GW (1 ກິກະວັດ = $10^9$ W), ມີປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນຈັກຄັ້ງຕໍ່ວິນາທີ?
ການສົນທະນາ:
1. ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາຕໍ່ປະຕິກິລິຍາ:
- ແຕ່ລະປະຕິກິລິຍາຜະລິດພະລັງງານ 200 MeV ເຊິ່ງເທົ່າກັບ:
\[
1 \, \text{MeV} = 1.60218 \ຄູນ 10^{-13} \, \text{J}, \quad \text{ສະນັ້ນ, } 200 \, \text{MeV} = 200 \ຄູນ 1.60218 \ຄູນ 10^{-13} \, \text{J} = 3.20436 \ຄູນ 10^{-11} \, \text{J}
\]
2. ພະລັງງານຂອງເຕົາປະຕິກອນ:
- ພະລັງງານທີ່ຜະລິດໄດ້ແມ່ນ 1 GW, ຫຼື $10^9$ W, ເຊິ່ງເທົ່າກັບ $10^9$ J/s.
3. ການຄິດໄລ່ຈຳນວນປະຕິກິລິຍາ:
- ຈຳນວນປະຕິກິລິຍາຕໍ່ວິນາທີສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍການຫານພະລັງງານທັງໝົດດ້ວຍພະລັງງານຕໍ່ປະຕິກິລິຍາ:
\[
\text{ຈຳນວນປະຕິກິລິຍາຕໍ່ວິນາທີ} = \frac{10^9 \, \text{J/s}}{3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J/ປະຕິກິລິຍາ}} = 3.12 \times 10^{19} \, \text{ປະຕິກິລິຍາ/ວິນາທີ}
\]
ດັ່ງນັ້ນ, ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນປະມານ \(3.12 \times 10^{19}\) ເກີດຂຶ້ນທຸກໆວິນາທີເພື່ອຜະລິດພະລັງງານ 1 GW.
Penutup
ຜ່ານຄວາມເຂົ້າໃຈ ແລະ ການຄິດໄລ່, ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນອົງປະກອບທີ່ສຳຄັນໃນການຮຽນຮູ້ຟີຊິກເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງມີປະໂຫຍດຕໍ່ການນຳໃຊ້ໃນໂລກຕົວຈິງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຕັກໂນໂລຊີພະລັງງານນິວເຄຼຍແມ່ນອີງໃສ່ປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນ, ແລະ ທຸກໆຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຕັກໂນໂລຊີນີ້ສາມາດນຳມາເຊິ່ງທັງຜົນປະໂຫຍດ ແລະ ຄວາມສ່ຽງທີ່ສຳຄັນ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນຜ່ານບັນຫາຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈຜົນກະທົບຂອງປະຕິກິລິຍາຟິຊຊັນຕໍ່ຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ທ່າແຮງທີ່ສາມາດສຳຫຼວດໄດ້ດີຂຶ້ນ.
