2.6 ธาตุกัมมันตรังสี

2.6.1 กัมมันตภาพรังสี

เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีเพราะนิวเคลียสมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียรจึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีแอลฟา(α) บีตา(β) และแกมมา(γ)

    สมบัติของรังสีบางชนิด

2.6.2 การสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสี 

    การแผ่รังสีแอลฟา ส่วนใหญ่เกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 และมีจำนวนนิวตรอนต่อโปรตอนในจำนวนที่ไม่เหมาะสม 

    การแผ่รังสีบีตา เกิดกับนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอนมาก นิวตรอนในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน โดยจะออกมาในรูปของรังสีบีตาและนิวเคลียสใหม่จะมีเลขอะตอมเพิ่มมาอีก 1 โดยที่เลขมวลยังเท่าเดิม

    การแผ่รังสีแกมมา เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมาก หรือไอโซโทปที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตา แต่นิวเคลียสที่เกิดใหม่ยังไม่เสถียรเพราะมีพลังงานสูงจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสให้มีพลังงานต่ำลงโดยปล่อยออกมาในรูปรังสีแกมมา

2.6.3 อันตรายจากไอโซโทปกัมมันตรังสี

กิจวัตรต่างๆในชีวิตประจำวันของมนุษย์มีโอกาสได้รับรังสีจากไอโซโทปรังสีเข้าสู่ร่ากายอยู่แล้ว นอกจากนี้ยังได้รับรังสีคอสมิกอีกด้วย โดยรังสีต่างๆเหล่านี้มีแหล่งกำเนิดมาจากธรรมชาตินอกจากนั้นบางอย่างก็เป็นรังสีที่มนุษย์เป็นผู้สร้างขึ้นมา เช่น รังสีจากเครื่องเอกซ์เรย์

    ปริมาณรังสีที่มนุษย์ได้รับโดยประมาณในแต่ละวัน 

รังสีคอสมิก  12%

เครื่องมือแพทย์  17%

อากาศ  40%

อาหารและเครื่องดื่ม  15% 

หินและดิน  15%

อื่นๆ  1%

สำหรับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับรังสีจะต้องแสดงสัญลักษณ์รังสีลงบนฉลากของภาชนะหรือเครื่องมือรวมทั้งบริเวณใกล้เคียง เพื่อให้ผู้พบเห็นระมัดระวัง

สัญลักษณ์รังสี

สัญลักษณ์รังสีแบบใหม่

2.6.4 ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิต ใช้สัญลักษณ์ t1/2 หมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีสลายตัวจนเหลือครึ่งนึของปริมาณเดิม

ตัวอย่างการหาครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

2.6.5 ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสี อาจเกิดจากการแตกตัวหรือการรวมตัวของนิวเคลียสอะตอมที่มีขนาดใหญ่และเล็กกว่าได้ไอโซโทปใหม่หรือนิวเคลียสของธาตุใหม่ 

ตัวอย่างการเขียนสัญลักษณ์ปฏิกิริยานิวเคลียร์

6 3Li

+

2 1H

→

4 2He

+

?

ปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของไอโซโทปของธาตุหนักแตกออกเป็นไอโซโทปธาตุที่เบากว่า เรียกว่า ฟิชชัน และถ้าเกิดฟิชชันต่อไปเรื่อยๆก็จะเรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ และในกรณีที่ไอโซโทปธาตุเบารวมตัวกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิมมากเรียกว่า ฟิวชัน

2.6.6 เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารกัมมันตรังสี

ด้านธรณีวิทยา  ใช้ C-14 หาอายุวัตถุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ

ด้านการแพทย์ ใช้ศึกษาความผิดปกติของอวัยวะต่างๆในร่างกาย เช่น ให้คนไข้ดื่มสารละลาย I-131 เพื่อดูความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ ใช้ I-132 ดูสภาพสมอง ฉีด Na-24 เพื่อตรวจดูระบบไหลเวียนของเลือด

ด้านเกษตรกรรม ใช้ติดตามระยะเวลาการหมุนเวียนแร่ธาตุในพืชหรือจำนวนแร่ธาตุที่พืชสะสมไว้ที่ใบ

ด้านอุสาหกรรม ใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีกับงานหลายอย่าง เช่น ใช้ตรวจหารอยตำหนิหรือรอยรั่วของท่อขนส่งของเหลว ใช้ทำให้อัญมณีสวย ใช้ในการเก็บถนอมอาหาร ฯลฯ