ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นปฏิกิริยาที่เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอม แล้วได้นิวเคลียสของธาตุใหม่เกิดขึ้น และให้พลังงานจำนวนมหาศาล ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบ่งออกได้ 2 ประเภท ดังนี้

1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา

นิวตรอนที่เกิดขึ้น 2-3 ตัวซึ่งมีพลังงานสูงจะวิ่งไปชนนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องไปเป็นลูกโซ่ ซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งทำให้ได้พลังงานมหาศาล

แสดงปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ถ้าไม่มีการควบคุม จะเกิดปฏิกิริยารุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรง นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ซึ่งสามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาได้โดยการควบคุมปริมาณนิวตรอนที่เกิดขึ้น ไม่ให้มากเกินไป และหน่วงการเคลื่อนที่ของนิวตรอนให้ช้าลง ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้นำปฏิกิริยาฟิชชันแบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่มาใช้ ประโยชน์ในทางสันติ เช่น ใช้ในการผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีสำหรับใช้ในการแพทย์ การเกษตร และอุตสาหกรรม ส่วนพลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยาฟิชชันที่ถูกควบคุมสามารถนำไปใช้ ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมา (พลังงานเกิดขึ้นจากมวลส่วนหนึ่งหายไป) พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีค่ามากกว่าพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน เมื่อเปรียบเทียบจากมวลส่วนที่เข้าทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันในนาม ลูกระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) เชื่อกันว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันคือ นิวเคลียสของไฮโดรเจน 4 ตัวหลอมรวมกันได้นิวเคลียสของฮีเลียม อนุภาคโพสิตรอน มีมวลส่วนหนึ่งหายไป มวลส่วนที่หายไปเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ก็จะต้องใช้ความร้อนเริ่มต้น สูงมาก เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมตัวกัน เช่น ระเบิดไฮโดรเจนจะต้องใช้ความร้อนจากระเบิดปรมาณูเป็นตัวจุดชนวน