search

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดวงอาทิตย์

1 ปีs ที่ผ่านมา
ความเห็น: 0
มุมมอง: 180

นิวเคลียร์ฟิวชัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์ซึ่งบริเวณใจกลางเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และปลดปล่อยพลังงานออกมาโดยรอบ
Credit: ESA/NASA/SOHOแสงและความร้อนจากดาวฤกษ์เช่นดวงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสองอะตอมรวมเข้าด้วยกัน เมื่ออะตอมรวมกันก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา อย่างไรก็ตามปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้เฉพาะบริเวณใจกลางของดาวฤกษ์ซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงเท่านั้น

Show

ธาตุทุกธาตุในเอกภพนอกจากไฮโดรเจนและฮีเลียมถูกสร้างขึ้นภายในดาวฤกษ์โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เมื่อดาวฤกษ์หมดอายุขัยธาตุเหล่านั้นจะถูกกระจายกลับเข้าสู่อวกาศหรือเนบิวลาซึ่งทำให้เกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ในอนาคต ธาตุทุกธาตุที่อยู่รอบตัวเราล้วนแต่เคยเป็นส่วนหนึ่งของดาวฤกษ์มาก่อน

ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลีย์ฟิวชันเนื่องจากผลิตพลังงานได้มากกว่าและสะอาดกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน อย่างไรก็ตามแนวคิดดังกล่างยังทำให้เกิดขึ้นจริงได้ยากเนื่องจากการจะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันบนโลกได้จำเป็นต้องทำให้เชื้อเพลิงต้นกำเนิด (fuel) มีอุณหภูมิสูงมากและถูกบีดอัดจนเหลือขนาดเล็กมาก

ปฏิกิริยาฟิวชัน
            ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ ในตอนเริ่มต้นที่แกนกลางนี้มีองค์ประกอบเหมือนส่วนอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์ คือ ไฮโดรเจน 72% ฮีเลียม 26% และธาตุหนักอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) รวม 2% ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบของดวงอาทิตย์อย่างช้าๆ ซึ่งในปัจจุบันองค์ประกอบที่แกนกลางของดวงอาทิตย์กลายเป็น ไฮโดรเจน 35%, ฮีเลียม 63%, และธาตุอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) 2% โดยมวล

            ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในดวงอาทิตย์ สามารถเกิดขึ้นได้เพราะที่แกนกลางดวงอาทิตย์นั้นมีอุณหภูมิสูงและมีความหนา แน่นมาก ปกติแล้วนิวเคลียส 2 นิวเคลียสจะผลักกันตามแรงคูลอมบ์ (Coulomb’s force) เนื่องจากมีประจุบวกเหมือนกัน แต่ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงมากพอและมีความหนาแน่นมากจนกระทั่ง นิวเคลียสทั้งสองอยู่ใกล้กันมากจนกระทั่งสามารถเอาชนะแรงคูลอมบ์และเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นมากที่สุดคือ ปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอน (p-p reaction) กระบวนการนี้เกิดจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนซึ่งก็คือโปรตอน 2 นิวเคลียสรวมกัน ปฏิกิริยานี้ยังให้นิวตริโนออกมาอีกด้วย

            โฟตอนพลังงานสูง (high energy photons) หรือรังสีแกมมา (gamma rays) และรังสีเอ็กซ์ (X-rays) ที่ถูกปลดปล่อยจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ใช้เวลานานมากกว่าจะเดินทางมาถึงผิวของดวงอาทิตย์ เนื่องจากแต่ละครั้งที่โฟตอนถูกชนจะเปลี่ยนทิศทางไปเรื่อย ๆ และพลังงานลดลง ทำให้โฟตอนที่ออกจากผิวดวงอาทิตย์จะอยู่ในช่วงแสงที่มนุษย์เราสามารถมองเห็นได้ รังสีแกมมาแต่ละความยาวคลื่นในแกนของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนเป็นโฟตอนของแสงที่ตามนุษย์มองเห็น (visible light) หลายล้านตัว โฟตอนเหล่านี้ผ่านการถ่ายเทหลายชั้นจนถึงชั้น โฟโตสเฟียร์ และในที่สุดก็จะออกมาเป็นแสง

Table of Contents

แกน (Core) : บริเวณที่ผลิตพลังงาน

ปฏิกิริยาฟิวชัน ณ ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดวงอาทิตย์

 แกน (Core) : บริเวณที่ผลิตพลังงาน


         แกนกลาง ของดวงอาทิตย์ เป็นบริเวณตั้งแต่ใจกลางของดวงอาทิตย์จนกระทั่งถึงหนึ่งในสี่ของระยะทางสู่ ผิวของดวงอาทิตย์ แกนกลางมีปริมาตรประมาณ 2% ของดวงอาทิตย์ แต่มีมวลถึงประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิที่สูงที่สุดมีค่าประมาณ 15 ล้านเคลวิน มีความหนาแน่นประมาณ 150 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร หรือประมาณเกือบ 15 เท่าของความหนาแน่นของตะกั่ว สาเหตุ ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงมาก และมีความหนาแน่นสูงมากเป็นเพราะว่าแกนกลางนี้มีความดันสูงมาก ๆ สูงในระดับที่มากกว่าความดันของบรรยากาศโลกประมาณสองแสนล้านเท่าของบรรยากาศ ของโลกที่ระดับน้ำทะเล ความดันที่สูงมากของแกนกลางนี้เองทำให้แก๊สไม่สามารถยุบตัวและดวงอาทิตย์ สามารถคงรูปอยู่ได้===

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดวงอาทิตย์

ปฏิกิริยาฟิวชัน ณ ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์

        ที่ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ นิวเคลียสของไฮโดรเจน 4 อะตอม หรือ โปรตอน (สัญลักษณ์ P ในภาพ) 4 อนุภาค เกิดปฏิกิริยารวมตัวเป็นนิวเคลียสของฮีเรียม 1 อะตอม อันประกอบด้วย โปรตอน 2 อนุภาค และนิวตรอน(สัญลักษณ์ N ในภาพ) 2 อนุภาค และปลดปล่อยพลังงานตามสมการE = mc2        ปฏิกิริยาฟิวชันของไฮโดรเจนนี้ จะเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่พิเศษมากเท่านั้น คือ ต้องมีอุณหภูมิสูงกว่า 10 ล้านเคลวินขึ้นไป ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านเคลวิน ปฏิกิริยาฟิวชันจึงจะเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง
        ทุกๆนาที ดวงอาทิตย์จุดระเบิดไฮโดรเจนมวล 610 ล้านตัน ให้รวมตัวกันเป็นฮีเลียมจำนวน 606 ล้านตัน โดยมวลสาร 4 ล้านตัน ที่หายไปจะสลายตัวเป็นพลังงานตามสมการ E = mc2
        นั้นคือ ทุกๆ วินาทีดวงอาทิตผลิตพลังงานประมาณ360,000,000,000,000,000,000,000,000 จูล ซึ่งคิดเป็นพลังงานเท่ากับพลังงานไฟฟ้าที่สามารถจ่ายให้กับประเทศไทยทั้งประเทศในปัจุบันได้เป็นเวลาถึง 97 ล้านปี

นิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear fission)

       รูปด้านล่าง แสดงการเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน โดยนิวตรอน (n) เข้าชนนิวเคลียสของยูเรเนียม ทำให้แตกออกเป็นสองส่วน (Fission Product) มีพลังงานปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสีแกมมาและรังสีชนิดอื่นๆ และให้นิวตรอนออกมาจำนวนมากขึ้น ทำให้เกิดปฏิกิริยาขึ้นอีก เป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดวงอาทิตย์

          ในทางฟิสิกส์ ฟิชชันเป็นกระบวนการทางนิวเคลียร์ หมายถึงมีการเกิดขึ้นที่นิวเคลียสของอะตอม ฟิชชันเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสแบ่งออกเป็นนิวเคลียสที่เล็กลง 2 หรือ 3 นิวเคลียส โดยทำให้เกิดผลพลอยได้ (by-product ) ในรูปอนุภาคหรือรังสีออกมาด้วย ฟิชชันจะมีการปลดปล่อยพลังงานปริมาณมากออกมา โดยได้มาจากพลังงานยึดเหนี่ยว (binding energy) ซึ่งเป็นแรงนิวเคลียร์แบบแรง (strong nuclear force)

         ฟิชชันสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดได้หลายวิธี รวมทั้งการยิงนิวเคลียสของธาตุที่เป็นวัสดุ fissile ด้วยอนุภาคที่มีพลังงานพอดี อนุภาคที่ใช้ยิงส่วนใหญ่จะเป็นนิวตรอนอิสระที่มีพลังงานพอเหมาะ นิวตรอนอิสระจะถูกดูดกลืนโดยนิวเคลียส ทำให้เกิดความไม่เสถียร และจะแตกออกเป็น 2 เสี่ยงหรือมากกว่า แต่ละเสี่ยงที่เกิดจากการแตกออกของนิวเคลียส เรียกว่า ผลผลิตฟิชชัน (fission product) โดยมีนิวตรอนอิสระ 2-3 นิวตรอนและโฟตอนให้ออกมาด้วย กระบวนการนี้มีการปลดปล่อยพลังงานออกมาสูงมาก เมื่อเทียบกับปฏิกิริยาเคมี โดยให้ออกมาในรูปของรังสีโฟตอน (photon radiation) เช่น รังสีแกมมา พลังงานจลน์ หรือพลังงานในการเคลื่อนที่ของนิวตรอนและนิวเคลียสของผลผลิตฟิชชัน โดยทั่วไปปฏิกิริยาฟิชชันแต่ละปฏิกิริยา จะให้พลังงานออกมาประมาณ 200 MeV


 

            นิวเคลียสของอะตอมที่เป็นผลผลิตฟิชชันจะเป็นนิวเคลียสของธาตุได้หลายชนิด ซึ่งจะเกิดขึ้นแบบสุ่ม โดยมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสที่เกิดการฟิชชัน ผลผลิตฟิชชันส่วนใหญ่จะมีกัมมันตภาพรังสีสูง เนื่องจากเป็นนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไม่เสถียร ไอโซโทปเหล่านี้มีการสลายตัว (decay) โดยคายรังสีบีตาและรังสีแกมมาออกมา ผลผลิตฟิชชันที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงเหล่านี้ จะกลายเป็นกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจากการผลิตพลังงานนิวเคลียร์

การเหนี่ยวนำให้เกิดฟิชชัน (Inducing fission)

  • แม้ว่าฟิชชันสามารถทำให้เกิดขึ้นได้ง่ายโดยวิธีการดูดกลืนนิวตรอนอิสระ แต่ก็สามารถเหนี่ยวให้เกิดขึ้นได้ โดยการยิงอนุภาคชนิดอื่นเข้าใส่นิวเคลียสที่เกิดฟิชชันได้ (fissionable nucleus ) อนุภาคชนิดอื่นที่สามารถใช้ได้ ได้แก่ นิวเคลียสพลังงานสูง อนุภาคโปรตอน หรือรังสีแกมมาความเข้มสูง

  • นิวเคลียสที่เกิดฟิชชันได้ (fissionable nucleus) สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันได้เอง (spontaneous nuclear fission) อย่างช้าๆ โดยไม่มีนิวตรอนจากภายนอกมาเหนี่ยวนำ

  • การเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน จะทำได้ง่ายในธาตุหนัก (heavy elements) โดยธาตุที่ยิ่งหนักมากก็ยิ่งเกิดฟิชชันได้ ธาตุที่หนักกว่าเหล็กจะปฏิกิริยาฟิชชันโดยให้พลังงานออกมา ส่วนธาตุที่เบากว่าต้องใช้พลังงานในการทำให้เกิดฟิชชัน ซึ่งจะมีลักษณะตรงข้ามกับปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion) ที่ธาตุเบากว่าเหล็กเกิดฟิวชันแล้วให้พลังงานออกมา และธาตุที่หนักกว่าเหล็กต้องใช้พลังงานเข้าไปเพ่อให้เกิดฟิวชัน สังเกตได้ที่รูปของกราฟพลังงานยึดเหนี่ยว

  • ธาตุที่มักจะใช้ในการทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน คือ ยูเรเนียม (uranium) กับพลูโตเนียม (plutonium) ยูเรเนียมเป็นธาตุที่หนักที่สุดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ส่วนพลูโตเนียมเป็นธาตุที่เกิดปฏิกิริยาฟิชชันเองได้ (spontaneous fission) และมีครึ่งชีวิตสั้น แม้ว่าจะมีธาตุที่สามารถทำให้เกิดฟิชชันได้อีก แต่สองธาตุนี้ใช้ได้ดีที่สุด เนื่องจากมีปริมาณมากพอและเกิดฟิชชันได้ง่าย

มวลวิกฤต (Critical mass)

           เมื่อเกิดปฏิกิริยาในก้อนมวลของยูเรเนียมหรือวัสดุฟิสไซล์อื่นก็ตาม จะมีนิวตรอนเกิดขึ้นมา นิวตรอนบางส่วนจะจับกับนิวเคลียสอื่นของยูเรเนียมทำให้เกิดฟิชชันขึ้นอีก ขณะที่นิวตรอนอีกบางส่วนจะหลุดออกไปจากก้อนมวล หรือถูกดูดกลืนโดยนิวเคลียสของธาตุอื่นที่ไม่ทำให้เกิดฟิชชัน ถ้าจำนวนนิวตรอนที่ทำให้เกิดฟิชชันชุดใหม่ต่อจำนวนนิวตรอนที่ทำให้เกิดฟิชชันชุดเดิม มีค่าน้อยกว่า 1 ปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันจะเกิดลดลงแบบเอกซ์โปเนนเชียล และถ้าสัดส่วนนี้มากกว่า 1 ปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันจะเกิดเพิ่มขึ้นแบบเอกซ์โปเนนเชียล สภาวะที่สัดส่วนจำนวนนิวตรอนที่ทำให้เกิดฟิชชัน เท่ากับ 1 เรียกว่า สภาวะวิกฤต (criticality) มวลที่ทำให้เกิดสภาวะนี้ได้ เรียกว่า มวลวิกฤต (critical mass) ซึ่งในความเป็นจริง ทั้งมวลและรูปร่างของวัสดุฟิสไซล์ ต่างก็มีผลต่อการเกิดภาวะวิกฤตได้

           การทำให้มวลที่มากพอจะเกิดภาวะวิกฤต สามารถเพิ่มปฏิกิริยาแบบเอกซโปเนนเชียลได้ จะมีหลายปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา เช่น มวลที่มีปริมาณเหนือวิกฤต (supercritical) ถ้าจำนวนนิวตรอนที่ทำให้เกิดฟิชชันถูกหน่วงให้ช้าลง ก็จะทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่นั้นสามารถควบคุมได้ แต่ถ้าเกิดฟิชชันในเวลาพร้อมกัน จะทำให้อัตราการปฏิกิริยาสูงขึ้นอย่างรวดเร็วแบบเอกซ์โปเนนเชียล เรียกว่า วิกฤตทันใด (prompt critical) ซึ่งจะทำให้การควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาทำได้ยาก

           อาวุธนิวเคลียร์จะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยาแบบเอกซ์โปเนนเชียล โดยต้องมีปริมาณของวัสดุฟิสไซล์ที่มากพอ และต้องทำให้อยู่ในภาวะที่ไม่เพียงแต่เป็นวิกฤตทันใด (prompt critical) เท่านั้น แต่ต้องทำให้เป็น เหนือวิกฤตทันใดแบบสูงมาก (highly prompt critical ) ด้วย นอกจากนั้น การจัดรูปของก้อนมวล ต้องทำให้เปลี่ยนจากภาวะใต้วิกฤต (subcritical) ให้เป็นเหนือวิกฤตทันใดแบบสูงมากในทันที จึงจะเกิดการระเบิดได้ ซึ่งกระบวนการนี้ทำให้เกิดขึ้นได้ยาก

           จำนวนนิวตรอนที่หลุดรอดออกไปจากก้อนมวลยูเรเนียม สามารถที่จะทำให้ลดลงได้โดยการปรับเปลี่ยนรูปร่างและขนาด ในกรณีของรูปร่างทรงกลม พื้นที่ผิวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของรัศมี และมีปริมาตรแปรผันกับกำลังสามของรัศมี เนื่องจากจำนวนนิวตรอนที่หลุดออกไป ขึ้นกับขนาดของพื้นที่ผิว ขณะที่จำนวนของปฏิกิริยาฟิชชันขึ้นกับปริมาตร ดังนั้น การเพิ่มปริมาณยูเรเนียมจึงอาจทำให้นิวตรอนหลุดออกไปจากก้อนมวลได้น้อยลง และทำให้เกิดฟิชชันได้เพิ่มขึ้น แต่ก็ทำให้สูญเสียนิวตรอนไปบางส่วนจากการเกิดปฏิกิริยาอื่นที่ไม่ใช่ฟิชชัน (non-fission) การเพิ่มขนาดมวลยูเรเนียมให้ใหญ่มากขึ้นจึงอาจไม่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเสมอไป 

 

ผลของไอโซโทป (Effects of isotopes)

         

ยูเรเนียมธรรมชาติ ประกอบด้วย 3 ไอโซโทป ได้แก่ U-234 (0.006%), U-235 (0.7%)และ U-238 (99.3%) อัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ฟิชชัน มีค่าแตกต่างกัน เมื่อมีไอโซโทปที่แตกต่างกัน
U-238 จะเกิดฟิชชันได้กับนิวตรอนที่มีพลังงาน >1 MeV ซึ่งเป็นนิวตรอนที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิวชัน แต่ปฏิกิริยาฟิชชัน ไม่ได้ให้นิวตรอนออกมามีพลังงานสูงถึงระดับนั้น U-238 จึงจับนิวตรอนที่เกิดจากฟิชชัน โดยไม่ทำให้เกิดฟิชชันต่อเนื่อง ดังที่เกิดกับ U-235 U-238 ไม่มีค่าของมวลวิกฤต เมื่อ U-238 ดูดกลืนนิวตรอน จะกลายเป็น U-239 ซึ่งไม่เสถียร โดยสลายตัวเป็น Np-239 และต่อมาเป็น Pu-239 ซึ่ง Pu-239 นี้สามารถเกิดฟิชชันเมื่อได้รับนิวตรอนช้า (slow neutron) เช่นเดียวกับ U-235 ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียม จึงปฏิกิริยาฟิชชันบางส่วนมาจากพลูโตเนียม (plutonium)

           U-235 เกิดฟิชชันได้กับนิวตรอนที่มีช่วงพลังงานกว้างกว่า U-238 และมี cross section ในการเกิดฟิชชันกับได้สูงที่สุดกับนิวตรอนที่มีพลังงานต่ำมาก เรียกว่า เทอร์มัลนิวตรอน (thermal neutron) ซึ่งมีพลังงานต่ำกว่านิวตรอนที่เกิดจากฟิชชันของ U-235 การทำให้นิวตรอนที่เกิดจากฟิชชันมีพลังงานต่ำลง จะใช้ moderator เช่น น้ำ หรือกราไฟท์ ทำให้นิวตรอนมีความเร็วลดลง และเกิดฟิชชันกับ U-235 ได้ดีขึ้น การทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อเนื่องได้ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ จึงต้องมีการเสริมสรรถนะ (enrich) ยูเรเนียม โดยการเพิ่มความเข้มข้นหรือสัดส่วนของ U-235 ให้สูงขึ้น

          U-235 มีเพียง 1/140 ของยูเรเนียมธรรมชาติเท่านั้น การที่แต่ละไอโซโทปของยูเรเนียมมีมวลแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ทำให้การแยกแต่ละไอโซโทปออกจากทำได้ยาก การที่โครงการแมนฮัตตัน (Manhattan Project) สามารถแยก U-235 ออกมาได้ จึงถือเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้โครงการนี้ประสบความสำเร็จ

Moderators

          เทอร์มัลนิวตรอน (thermal neutrons) ซึ่งเป็นนิวตรอนช้า (slow neutrons) เป็นนิวตรอนที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันกับ U-235 ได้ดีที่สุด แต่นิวตรอนที่ได้จากฟิชชันเอง เป็นนิวตรอนที่มีความเร็วสูง และสามารถทำปฏิกิริยาแบบไม่เกิดฟิชชัน (non-fission) ได้ 


         ไม่กี่ปีก่อนที่จะค้นพบปฏิกิริยาฟิชชัน มีการทำให้นิวตรอนลดความเร็วลง โดยการเคลื่อนที่ผ่านวัสดุที่มีน้ำหนักอะตอมต่ำ เช่น วัสดุที่เป็นสารประกอบของไฮโดรเจน กระบวนการลดความเร็วลงนี้ เกิดจากการชนแบบยืดหยุ่น (elastic collision) ของอนุภาคที่มีความเร็วสูงกับอนุภาคที่อยู่กับที่ นิวตรอนจะสูญเสียพลังงานจลน์ไปมากกว่า ถ้าอนุภาคที่ถูกชนมีมวลใกล้เคียงกัน ดังนั้น วัสดุที่เป็นธาตุเบาจึงใช้เป็น neutron moderator ได้ดีที่สุด มีนักฟิสิกส์หลายท่านเสนอให้ผสมยูเรเนียมกับ moderator เพื่อให้นิวตรอนความเร็วสูงที่เกิดจากฟิชชัน ลดความเร็วลงก่อนที่จะทำปฏิกิริยากับยูเรเนียมอะตอมอื่น คุณสมบัติของ moderator ที่ดี คือมีน้ำหนักอะตอมต่ำและไม่ดูดกลืนนิวตรอน ลิเทียม (lithium) กับโบรอน (boron) ใช้ไม่ได้เนื่องจากดูดกลืนนิวตรอนได้สูง ฮีเลียมเป็นก๊าซจึงใช้งานไม่สะดวก ตัวเลือกของ moderator จึงเหลือเพียง hydrogen, deuterium, beryllium และ carbon Enrico Fermi และ Le? Szil?rd เป็นบุคคลแรกที่เลือกใช้กราไฟท์ ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่ง ในการทำ moderator เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่

การลดปฏิกิริยาที่ไม่เกิดฟิชชันโดยการแยกไอโซโทป (Reduction of non-fission capture by isotope separation)

           ยูเรเนียมธรรมชาติประกอบด้วย 3 ไอโซโทป ได้แก่ U-234, U-235 และ U-238 โดยมีสัดส่วนของแต่ละไอโซโทป ร้อยละ 0.006, 0.7 และ 99.3 ตามลำดับ แต่ละไอโซโทปจะเกิดปฏิกิริยากับนิวตรอนที่มีพลังงานแตกต่างกันได้เท่ากัน
           นิวตรอนความเร็วปานกลาง โดยมีพลังงานตั้งแต่ระดับ electron volts จะมี cross section ในการทำปฏิกิริยากับ U-238 สูง ทำให้ได้ U-239 โดยไม่เกิดการฟิชชัน การสกัดเพื่อแยก U-238 ทิ้งไป จะทำให้ได้ U-235 เพิ่มขึ้นและทำให้ปฏิกิริยาต่อเนื่องเกิดได้ดีขึ้น แต่ U-235 ในธรรมชาติมีน้อยกว่าประมาณ 140 เท่า รวมทั้งมวลของแต่ละไอโซโทปใกล้เคียงกัน จึงทำให้การสกัดแยก U-235 ทำได้ยาก

อ้างอิง : https://thanapat53a25.wikispaces.com/ปฏิกิริยาฟิวชัน
               http://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ เกิดขึ้นจากสารตั้งต้นของธาตุใด ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน จะเกิดขึ้นได้เมื่อใด ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่น เกิดขึ้นจาก ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่น คือ ปฏิกิริยาฟิชชัน ประโยชน์ ปฏิกิริยาฟิวชัน ประโยชน์ โครงสร้าง ดวงอาทิตย์ pdf ในการเกิดฟิวชัน นิวเคลียสมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

การโฆษณา

ข่าวล่าสุด

โชค ดี ติ๋ ม ซำ
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย LimitingSufferer
ราศี ที่ ดวง ดี ปี 63
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย ThunderousDelegation
ราคา ชาร์ป ดี แม็ ก
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย OutlawedRetailer
สี ที่ ใช้ วาด ผนัง
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย IntactJurisprudence
Thai SHIBAURA DENSHI Co., Ltd สมัครงาน
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย UnopenedDomination
กล่องเครื่องมือ toolbox illustrator cs6
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย ImpassiveActuality
ซื้อ โต๊ะ คอม ที่ไหน ดี
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย ConcentricWhiteness
ดอกเบี้ย โอ ดี คิด ยัง ไง
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย BottledRedemption
ดี แม็ ก มือ สอง สี่ ประตู
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย AppreciativeOrganisation
แบบรายงาน โครงการ โรงเรียน 2563
1 ปีs ที่ผ่านมา . โดย NumberedCabot

การโฆษณา

ผู้มีอำนาจ

การโฆษณา

เกี่ยวกับ

ถูกกฎหมาย

ช่วย

ทางสังคม

homeendefrkoptzhitthjphi
ลิขสิทธิ์ © 2024 berikutyang Inc.