ครึ่งชีวิต การใช้ประโยชน์ และความปลอดภัย
| English | ไทย |
|---|---|
| half-life/hɑːf laɪf/ | ครึ่งอายุ (half-life) |
| isotope/ˈaɪsətəʊp/ | ไอโซโทป |
| mutations/mjuːˈteɪʃnz/ | mutations |
| dose/dəʊs/ | ปริมาณ (dose) |
| shielding/ˈʃiːldɪŋ/ | การป้องกันประจุ |
การลดลงตามเวลา
- เราไม่สามารถระบุได้ว่านิวเคลียสหนึ่งจะสลายตัวเมื่อใด — แต่ ตัวอย่างที่มีปริมาณมาก นั้นสามารถทำนายได้แม่นยำ
- ความสามารถในการทำนายนี้ได้วัดด้วย ครึ่งชีวิต
- มันช่วยให้เราสามารถหาอายุกระดูกโบราณ ใช้งานในเครื่องเตือนไฟไหม้ และรักษาโรคมะเร็งได้
ช่วงครึ่งชีวิต
- ครึ่งชีวิต คือระยะเวลาที่ ครึ่งหนึ่ง ของนิวเคลียสที่ไม่เสถียรในตัวอย่างสลายตัว
- หลังผ่านไปแต่ละครึ่งชีวิต อัตราการนับ (และจำนวนนิวเคลียสที่ไม่เสถียร) จะลดลงเหลือ ครึ่งหนึ่ง

ครึ่งชีวิต — สังเกตการสลายตัวของนิวเคลียส
นิวเคลียสแต่ละตัวมีโอกาสสลายตัวที่คงที่และสุ่ม เมื่อเวลาผ่านไป ประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสที่เหลืออยู่จะสลายตัวในแต่ละครึ่งชีวิต — ทำให้การนับลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง แล้วลดลงอีกครึ่งหนึ่ง
ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีคือระยะเวลาที่ใช้สำหรับ:
แต่ละครึ่งชีวิต นิวเคลียสที่ไม่เสถียรที่เหลืออยู่ครึ่งหนึ่งจะสลายตัว ทำให้อัตราการนับลดลงครึ่งหนึ่ง
การใช้ครึ่งชีวิต
- หลังผ่านไป $n$ ครึ่งชีวิต อัตราการนับจะลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง $n$ ครั้ง
- ตัวอย่าง: แหล่งกำเนิดมี $800$ การนับ/นาที และมีครึ่งชีวิต $3$ ชั่วโมง → หลังผ่านไป $6$ ชั่วโมง (สองครึ่งชีวิต): จะเหลือ $800 \to 400 \to 200$ การนับ/นาที
- คุณสามารถอ่านค่าครึ่งชีวิตจากกราฟ: ระยะเวลาที่อัตราการนับลดลงจากค่าใดๆ ลงมาเหลือครึ่งหนึ่งของค่านั้น
แหล่งกำเนิดมีค่า $800$ CTY/นาที และมีครึ่งชีวิต $3$ ชั่วโมง อัตราการนับหลังจาก $6$ ชั่วโมงคือเท่าไร, ในหน่วย CTY/นาที?
6 ชั่วโมงคือสองครึ่งชีวิต: $800 \to 400 \to 200$ CTY/นาที
เศษส่วนใดของนิวเคลียสที่ไม่เสถียรยังเหลืออยู่หลังจาก 3 ครึ่งชีวิต? (ตอบเป็นทศนิยม)
แต่ละครึ่งชีวิตจะลดจำนวนลงเหลือครึ่งหนึ่ง: $\left(\tfrac{1}{2}\right)^3 = \tfrac{1}{8} = 0.125$
การใช้ประโยชน์จากรังสี
- การเลือกไอโซโทปขึ้นอยู่กับ ชนิดของรังสี และ ครึ่งชีวิต ของมัน:
- เครื่องเตือนไฟไหม้ — ใช้แหล่งกำเนิด อัลฟา (ถูกกั้นได้ง่าย จึงปลอดภัย; ครึ่งชีวิตยาวนานหลายปี)
- การฆ่าเชื้อ อุปกรณ์และอาหาร — รังสี แกมมา ที่ทะลุทะลวงได้สูงสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียผ่านบรรจุภัณฑ์ปิดสนิทได้
- เครื่องวัดความหนา สำหรับกระดาษหรือโลหะ — ใช้แหล่งกำเนิด เบตา (ปริมาณที่ทะลุผ่านได้จะเปลี่ยนแปลงตามความหนา)
- การค้นพบและรักษามะเร็ง — รังสี แกมมา สามารถทะลุเข้าไปใน (หรือออกจาก) ร่างกายได้

การสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและครึ่งชีวิต
จับคู่แหล่งกัมมันตรังสีแต่ละชนิดกับการใช้งาน
อัลฟา (_blockedง่าย) เหมาะกับเครื่องเตือนควัน; เบตาทะลุแผ่นบางได้สำหรับเครื่องวัดความหนา; แกมมาทะลุได้มากใช้ฆ่าเชื้อวัตถุปิดสนิท
ทำไมจึงใช้แหล่งอัลฟาในเครื่องเตือนควัน?
อัลฟาถูกหยุดด้วยอากาศเล็กน้อยหรือปลอกเครื่องเตือน (ปลอดภัย) และครึ่งชีวิตยาวทำให้ใช้งานได้หลายปี
ความปลอดภัย
- รังสีไอออไนซ์ทำลาย เซลล์มีชีวิต — อาจทำให้เกิดการตายของเซลล์ การกลายพันธุ์ และมะเร็ง
- รักษา ปริมาณรังสี ให้ต่ำโดย: ลด เวลา ใกล้เคียงแหล่งกำเนิด เพิ่ม ระยะห่าง จากมัน และใช้ การป้องกัน (เช่น ตะกั่ว)
- จัดการแหล่งกำเนิดด้วย คีมหนีบ ชี้ไปทางไกลจากคน และเก็บไว้ในกล่องบุตะกั่ว
เลือก ทั้งหมด วิธีที่จะลดปริมาณรังสีที่คุณได้รับ
ใช้น้อยลง, ห่างมากขึ้น และใช้สิ่งกีดขวางช่วยลดปริมาณรังสี การจับด้วยมือเปล่าทำให้ตรงกันข้าม — ต้องใช้คีมเสมอ
คุณเข้าใจแล้ว
- ครึ่งชีวิต = ระยะเวลาที่นิวเคลียส (หรืออัตราการนับ) เหลือครึ่งหนึ่ง
- หลังผ่านไป $n$ ครึ่งชีวิต อัตราการนับจะลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง $n$ ครั้ง
- การใช้งาน: α เครื่องเตือนไฟไหม้ · β เครื่องวัดความหนา · γ การฆ่าเชื้อและการรักษามะเร็ง
- ความปลอดภัย: ลด ปริมาณรังสี โดยลด เวลา, เพิ่ม ระยะห่าง, และการ ป้องกัน