เคมีนิวเคลียร์ ( Nuclear chemistry)

เคมีนิวเคลียร์(Nuclear chemistry)

การค้นพบกัมมันตภาพรังสีการค้นพบกัมมันตภาพรังสี • กัมมันตภาพรังสี (radioactivity) คือการปลดปล่อยรังสีออกมาเองโดยไม่ต้องกระตุ้น ซึ่งค้นพบโดย Becquerel ในปี ค.ศ. 1896 Antoine Henri Becquerel • ในการค้นพบกัมมันตภาพรังสีนี้ Marie Curie มีส่วนร่วมในการทดลองด้วยหลายครั้ง และทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกันในปี ค.ศ. 1903 • จากการทดลองพบว่ากัมมันตภาพรังสีเกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่ไม่มีเสถียรภาพ Marie Curie

อนุภาคมูลฐานของอะตอม อะตอม = นิวเคลียส + อิเล็กตรอน = (โปรตอน+นิวตรอน) + อิเล็กตรอน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีจำนวน p เท่ากัน สมบัติบางประการของอนุภาคมูลฐาน

สัญลักษณ์นิวเคลียร์

อะตอม แบ่งเป็น 3 ประเภทตามจำนวน p, n และ นิวคลีอออน 1. p เท่ากันไอโซโทป (Isotope) 2. n เท่ากันไอโซโทน (Isotone) 3. นิวคลีออน เท่ากัน (A หรือ เลขมวล เท่ากัน) ไอโซบาร์(Isobar)

ปฏิกิริยานิวเคลียร์แตกต่างจากปฏิกิริยาเคมีอย่างไร ? ปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับอิเล็กตรอน (ซึ่งอยู่นอกนิวเคลียส) ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนอนุภาค p & n (ซึ่งอยู่ในนิวเคลียส)

ตารางเปรียบเทียบปฏิกิริยาเคมีกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ตารางเปรียบเทียบปฏิกิริยาเคมีกับปฏิกิริยานิวเคลียร์

สมบัติของนิวเคลียส 1. ขนาดของนิวเคลียส การทดลองของ Rutherford “ปริมาตรของนิวเคลียส(VNC ) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนนิวคลีออน (เลขมวล) ในนิวเคลียส” VNCARNC3 RNC(A)1/3  RNC= R0(A)1/3  where R0 = const, RNC=รัศมีของนิวเคลียส อะตอมและนิวเคลียสส่วนใหญ่ มีลักษณะใกล้เคียงทรงกลม RNC 10-4Ratom to 10-5Ratom

2. รูปร่างของนิวเคลียส “Magic Number” นิวเคลียสที่มี n หรือ p = 2, 8, 20, 50, 82 และ 126 นิวเคลียสที่มี n หรือ p = Magic Number มีรูปเป็นทรงกลม นิวเคลียสที่มี n หรือ p ออกห่าง Magic Number มีรูปเป็นทรงรักบี้ 3. แรงนิวเคลียร์ แรงคูลอมบ์= แรงผลักระหว่างอนุภาคที่มีประจุเหมือนกัน “กำแพงคูลอมบ์” ทำหน้าที่กั้นไม่ให้อนุภาคประจุบวกเข้ามาในนิวเคลียส แรงคูลอมบ์แปรผกผันกับระยะห่างระหว่างนิวเคลียส เมื่ออนุภาคที่มีประจุเข้ามาใกล้นิวเคลียสน้อยกว่า RNC(ซ้อนเหลื่อมกัน) แรงผลักจะไม่มีความหมาย โดยอนุภาคที่มีประจุนั้นจะเข้าไปรวมตัวกับนิวคลีออนในนิวเคลียส เกิดแรงนิวเคลียร์ยึดระหว่างนิวคลีออนทั้งหมดไว้ด้วยกัน

กัมมันตภาพรังสี(Radioactivity) = การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี ธาตุที่มีหลายไอโซโทป (p เท่ากัน, n ต่างกัน) ไอโซโทปที่ไม่เสถียร จะมีการคายพลังงานออกมาในรูปของการแผ่รังสีและการแตกสลายตัว Radioactive Decay (นิวเคลียสไม่เสถียร) นิวไคลด์กัมมันตรังสี(Radio nuclide) ไอโซโทปกัมมันตรังสี(Radio isotope) สารกัมมันตรังสี(Radioactive)

การแผ่รังสีและการแตกสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสีการแผ่รังสีและการแตกสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสี “Parent”  “Daughter” Alpha decay – การสลายตัวให้อนุภาค Alpha Beta decay - การสลายตัวให้อนุภาค Beta หรือ e- Positron decay – การสลายตัวให้Positron Electron capture – การจับยึดอิเล็กตรอน เพื่อเปลี่ยน p n Gamma emission – การแผ่รังสีแกมมา () เพื่อคายพลังงาน หลักการในการเขียนสมการนิวเคลียร์เพื่อดูการแผ่รังสีและการแตกสลายตัว

Alpha decay – การสลายตัวให้อนุภาค Alpha or 42He • อนุภาค Alpha คือ นิวเคลียสของ He ประกอบด้วย 2p + 2n = อนุภาคประจุบวก (+2) • อำนาจทะลุทะลวงต่ำไม่สามารถผ่านกระดาษ หรือแผ่นโลหะบางๆได้ • เบี่ยงเบนไปทางขั้วลบของสนามไฟฟ้า และขั้ว S ในสนามแม่เหล็ก ปฏิกิริยาการสลายตัวให้ นิวไคลด์ใหม่ที่เกิดขึ้น จะมี p ลดลง 2 และ n ลดลง 2 (A ลดลง 4 ) Note : การที่อะตอมมี p เปลี่ยนไป จะกลายเป็น นิวไคลด์ใหม่ซึ่งจะเป็นธาตุใดดูได้จาก ตารางธาตุ เช่น ธาตุที่ 82 ในตารางธาตุคือ Pb

Beta decay - การสลายตัวให้อนุภาค Beta 0-1 or -หรือ e- • อนุภาค Beta คือ อิเล็กตรอน = อนุภาคประจุลบ (-1) • อำนาจทะลุทะลวงสูงกว่า  จึงสามารถผ่านกระดาษ หรือแผ่นโลหะบางๆ ได้ • เบี่ยงเบนไปทางขั้วบวกของสนามไฟฟ้า และขั้ว N ในสนามแม่เหล็ก ปฏิกิริยาการสลายตัวให้อนุภาค Beta สารตั้งต้นต้องมี n > p นิวไคลด์ใหม่ที่เกิดขึ้น จะมี p เพิ่มขึ้น 1 และ n ลดลง 1 (A ไม่เปลี่ยน)

Positron decay – การสลายตัวให้ Positron ( 0+1 or +) • อนุภาค positron คือ อนุภาค beta ที่มีประจุบวก (+1) และไม่เสถียร ปฏิกิริยาการสลายตัวให้ สารตั้งต้นต้องมี p > n นิวไคลด์ใหม่ที่เกิดขึ้น จะมี p ลดลง 1 และ n เพิ่มขึ้น 1 (A ไม่เปลี่ยน)

Electron capture – การจับยึดอิเล็กตรอน เพื่อเปลี่ยน p n เนื่องจากนิวไคลด์ตั้งต้น มีพลังงานไม่พอที่จะเปลี่ยน p n โดยการสลายให้positron ดังนั้นนิวเคลียสนั้นจึงต้องจับอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสนั้น ปฏิกิริยาการจับยึดอิเล็กตรอน สารตั้งต้นต้องมี p > n นิวไคลด์ใหม่ที่เกิดขึ้น จะมี p ลดลง 1 และ n เพิ่มขึ้น 1 (A ไม่เปลี่ยน) เหมือนการสลายตัวให้positron

Gamma emission – การแผ่รังสีแกมมา () เพื่อคายพลังงาน • รังสีคือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีความยาวคลื่น 0.001 – 1.5 pm • (ความยาวคลื่นน้อยกว่า X-ray ดังนั้น มีพลังงานมากกว่า X-ray) • อำนาจทะลุทะลวงสูง สามารถผ่านโลหะหนาได้ • ไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสี เป็นการเปลี่ยนระดับพลังงานในนิวเคลียสจาก สภาวะเร้า เป็นสภาวะพื้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลงจำนวน p และ n ดังนั้นสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะเป็นตัวเดียวกัน

อันตรายจากรังสี • เมื่อสสารดูดกลืนรังสีจะทำให้เกิดความเสียหายต่อสสาร โดยระดับของความเสียหายจะขึ้นอยู่กับพลังงานของรังสีและสมบัติของสสาร • ความเสียหายต่อโลหะที่ใช้ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูจะเกิดจากการชนด้วยนิวตรอนซึ่งจะทำให้โลหะอ่อนแอหรือสมบัติของโลหะที่ถูกชนเปลี่ยนไป • ความเสียหายต่ออวัยวะของสิ่งมีชีวิตจะขึ้นอยู่กับผลของการไอโอไนซ์ในเซลล์ของอวัยวะ ซึ่งจะทำให้การทำงานของอวัยวะเปลี่ยนไป • ความเสียหายจากรังสีจะขึ้นอยู่กับอำนาจการทะลุทะลวงของรังสีด้วย

หน่วยของการวัดรังสี • คูรี (curie, Ci) : เป็นหน่วยที่ใช้วัดกัมมันตภาพ(activity) หรือความแรงของสารรังสี โดยสารรังสีที่มีกัมมันตภาพ 1 Ciจะสามารถปล่อยรังสีได้ 3.7 x 1010ครั้ง/วินาที • เบ็กเคอเรล (becquerelย่อว่า Bq) เป็นหน่วยที่ใช้วัดกัมมันตภาพมีค่าเท่ากับการสลายของนิวไคลด์กัมมันตรังสี 1 ครั้งต่อวินาที หรือ 1 ดีพีเอส (dpsย่อมาจาก disintegration per second) เบ็กเคอเรลเป็นหน่วยที่มาแทนที่หน่วยคูรี มีขนาดเล็กกว่าหน่วยคูรีเป็น อันมาก กล่าวคือ 1 Ci =3.7x1010Bq • เรินต์เกน (roentgen, R) : เป็นหน่วยที่ใช้วัดปริมาณรังสี ที่สามารถผลิตประจุไฟฟ้าจำนวน 3.33 x 10-10 C ในอากาศปริมาตร 1 ลบ.ซม. ภายใต้สภาวะปกติ หรือเป็นปริมาณรังสีที่สามารถถ่ายทอดพลังงาน 8.78 mJให้กับอากาศแห้งมวล 1 kg ที่สภาวะปกติ

แร็ด (radiation absorbed dose, rad) : เป็นหน่วยที่ใช้วัดพลังงานที่ถูกดูดกลืนโดยวัตถุ โดย 1 rad คือพลังงานที่วัตถุดูดกลืนจำนวน 10 mJ/kg • เรม (radiation equivalent in man, rem) : เป็นหน่วยที่ใช้วัดปริมาณรังสีดูดกลืนเปรียบเทียบระหว่างชนิดของรังสี ทั้งนี้เพราะผลกระทบทางชีววิทยาของชนิดรังสีจะแตกต่างกัน ปริมาณรังสีในหน่วย rem = ปริมาณรังสีในหน่วย rad x RBE RBE=Radio Biological Effect ซึ่งจะมีค่าแตกต่างกันสำหรับรังสีต่างชนิดกัน

แฟคเตอร์ RBE ของรังสีชนิดต่างๆ จะเป็นดังตาราง

ระดับของรังสีที่ปลอดภัยระดับของรังสีที่ปลอดภัย • รังสีจากธรรมชาติ เช่น ถ่านหิน ดิน หรือ รังสีคอสมิคจากดวงอาทิตย์ ซึ่งถือเป็น background จะมีค่าประมาณ 0.31 rem/yr • ระดับของรังสีที่ยอมรับได้คือ 0.5 rem/yr (ไม่รวม background) • สำหรับผู้ทำงานทางรังสีระดับรังสีที่ยอมรับได้ทั้งร่างกายคือ 5 rem/yr • 50% ของผู้รับรังสี 400-500 rem จะเสียชีวิต

หน่วยวัดรังสีในระบบ SI แบบใหม่คือ gray (Gy) แทน rad และ Sievert (Sv) แทน rem

The Uraium Decay Series การแตกสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสี ในแต่ละขั้น “Parent”  “Daughter” ถ้า N = จำนวนนิวไคลด์กัมมันตรังสี = ค่าคงที่การสลายตัว (decay constant) A (Activity) = อัตราการสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสี = จำนวนการแตกสลายตัวของสาร/เวลา อัตราการสลายตัว = หรือแอกทิวิตี้(A) เมื่ออินทิเกรต จะได้ เมื่อN0และ N = จำนวนนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่ t = 0 และ t = t A0และ A = แอกทิวิตี้ของกัมมันตรังสีที่ t = 0 และ t = t

ลักษณะกราฟ lnA = lnA0 -  t A= A0exp(-t)

ครึ่งชีวิต (Half-life) เวลาที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีแตกสลายตัวจนเหลือจำนวนครึ่งหนึ่งของปริมาณเริ่มต้น Uranium-238 Dating ประโยชน์ของครึ่งชีวิต 1. ใช้ในการทำนายชนิดของกัมมันตรังสี 2. ใช้ในการทำนายอายุของวัตถุโบราณ or Dating (see more later)

นิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear fission) การยิงนิวเคลียสหนัก ด้วยนิวตรอนช้า เพื่อให้แตกสลายตัวได้นิวเคลียสขนาดลดลง เช่น การระดมยิงนิวเคลียสของ U-235 ด้วยนิวตรอนช้า ปฏิกิริยาหนึ่งที่จะเกิดได้เช่น (โดยปกติจะเกิดปฏิกิริยาได้หลายแบบ) คำนวณจาก BEพลังงาน = ( BE ของผลิตภัณฑ์-  BE ของสารตั้งต้น) คำนวณจากมวลพร่อง “มวลพร่อง 1 amuคิดเป็น 931 MeVหรือ 1.49 x 10-10 J”

ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ (Nuclear chain reaction) เป็นปฏิกิริยา nuclear fission ที่เกิดต่อเนื่อง มวลวิกฤติ (critical mass) = มวลน้อยที่สุดที่ทำให้เกิด nuclear chain reaction Non-critical – No chain reaction ปริมาณของสารตั้งต้นมีน้อยกว่ามวลวิกฤต จึงไม่ เพียงพอที่จะจับกับนิวตรอนที่ปล่อยออกมา ในแต่ละขั้นได้จึงไม่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ • Critical – Chain reaction • ปริมาณของ สารตั้งต้นมีมากพอ ที่จะจับกับนิวตรอนที่ปล่อยออกมาในแต่ละขั้นได้จึงเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่

A chain reaction of 235U ข้อดี -ไอโซโทปชนิดใหม่ๆ มากมาย - พลังงานมหาศาล ข้อเสีย ระเบิดปรมณู

ปฏิกิริยาลูกโซ่ • นิวตรอนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาแบ่งแยกตัวมีโอกาสถูกดูดกลืนโดยนิวเคลียสอื่นๆ ของ 235Uซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction) • ถ้าไม่มีการควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ จะนำไปสู่การระเบิด ซึ่งเป็นหลักการของระเบิดปรมาณู • ถ้าสามารถควบคุมได้จะสามารถนำพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาไปใช้ประโยชน์ในทางสันติ เช่น ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า

เตาปฏิกรณ์ปรมาณู • Enrico Fermi ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1938 เป็นคนแรกที่สามารถพัฒนาเตาปฏิกรณ์ปรมาณูดังรูปได้สำเร็จในปี ค.ศ.1942

เตาปฏิกรณ์ปรมาณู • เตาปฏิกรณ์ปรมาณูแบบที่ใช้น้ำเป็นตัวลดทอนพลังงาน (moderator) เป็นแบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งมีลักษณะดังรูป • เตาปฏิกรณ์แบบนี้จะใช้ 235U ซึ่งมีความเข้มข้นประมาณ 3% เป็นเชื้อเพลิง (แร่ยูเรเนียมในธรรมชาติจะมี 238U 99.3% และ235U 0.7%) • เนื่องจากปฏิกิริยาลูกโซ่ในแท่งเชื้อเพลิงจะทำให้อุณหภูมิของน้ำที่อยู่ใน primary loop ร้อนจัด ซึ่งต้องควบคุมน้ำภายใต้ความดัน • น้ำใน primary loop จะถูกปั๊มไปยัง heat exchanger เพื่อนำความร้อนไปสู่น้ำใน secondary loop • น้ำใน secondary loop จะกลายเป็นไอน้ำ เพื่อนำไปหมุน turbine ทำให้เกิดการผลิตกระแสไฟฟ้าตามต้องการ

นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ปฏิกิริยาการหลอมรวมนิวเคลียสเพื่อให้นิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และเสถียรมากขึ้น พลังงานต่อกรัม 34 x 1010 J 10 x 1010 J 31 x 1010 J นิวเคลียร์ฟิวชัน เป็นปฏิกิริยาที่มี Eaสูง (เนื่องจากเป็นการรวมตัวกันของ p และ n) ดังนั้นจะเกิดได้ที่อุณหภูมิสูงมากเป็นร้อยล้านองศา  ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (Thermonuclear reaction) เช่นปฏิกิริยาบนดวงอาทิตย์ 15 ล้าน C

เตาปฏิกรณ์ชนิดเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันเตาปฏิกรณ์ชนิดเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชัน • เนื่องจากเงื่อนไขของอุณหภูมิและความหนาแน่น ทำให้ p-p cycle ไม่สามารถเป็นไปได้ในเตาปฏิกรณ์บนโลก • ปฏิกิริยาที่อาจเป็นไปได้ในเตาปฏิกรณ์ชนิดเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชัน คือปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับ ดิวเทอเรียม (deuterium) และทริเทียม (tritium) : • ข้อได้เปรียบของเตาปฏิกรณ์ชนิดนี้คือการมีเชื้อเพลิงไม่จำกัดเพราะเราสามารถผลิตดิวเทอเรียม 0.12 g จากน้ำ 1 แกลลอน และมีค่าใช้จ่ายประมาณ 2 บาท

ลักษณะเตาปฏิกรณ์แบบเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันลักษณะเตาปฏิกรณ์แบบเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชัน

การหาอายุของซากสิ่งมีชีวิตและวัตถุโบราณ (Radiocarbon dating) • สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ และมี14C/12Cคงที่ขณะที่มีชีวิตอยู่ • เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง การเกิดการสลายตัวของ 146C147N + 0-1eดังนั้น 14C/12Cลดลง • ครึ่งชีวิตของ 14C เท่ากับ 5730 ปี 5730 ปี 14C14Cลดลงครึ่งหนึ่ง 14C/12C14C/12Cลดลงครึ่งหนึ่ง เมื่อ A = ปริมาณรังสีที่วัดได้ต่อนาทีต่อกรัม (การแตกสลาย/นาที.กรัม) = จำนวนครั้งของการแตกสลายของ 14C ต่อนาทีต่อกรัม (การแตกสลาย/นาที.กรัม)

Ex. หินที่เกิดจากซากต้นไม้ที่ตายวัดกัมมันตภาพรังสี (แอกทิวิตี้,A) ของ14Cได้ 7.0 การแตกสลายต่อนาทีต่อกรัมของ 14Cในขณะที่ ต้นไม้ที่ ยังมีชีวิตในปัจจุบันวัดได้15.3 การแตกสลายต่อนาทีต่อกรัมของ 14C จงหาว่าต้นไม้ที่กลายเป็นหินตายมาแล้วกี่ปี กําหนดt½ ของ 14Cเท่ากับ 5730 ปี วิธีทำ ln A = lnA0 - t ln 7 = ln 15.3 – (1.21x104)t t = (ln 15.3 - ln 7)/ (1.21x104) t = 6,462 ~ 6.5x103 yr Ans.

วิธีทำ ln A = lnA0 - t t = (lnA0 - ln A)/= ln (A0 /A)/ t = ln (A0 / 0.0045A0)/(1.21x104) t = 44,658 ~ 4.47x104yr Ans.

การหาอายุของหิน • คำนวณจากการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิดที่มีในหิน เช่น 238U206Pb • เมื่อเวลาผ่านไป 238U ลดลง ในขณะที่206Pbเพิ่มขึ้น โดยถือว่าน้ำหนักทั้งหมดของ 206Pbที่วัดได้มาจากการสลายตัวของ 238U • ครึ่งชีวิตของ 238U เท่ากับ 4.5 x 109ปี 238U206Pb ที่เวลาเริ่มต้น X+Yโมล 0 โมล เวลาผ่านไป - Y โมล +Y โมล ณ เวลาt X โมล Y โมล ln N= ln N0 -  t เมื่อ N = จำนวนโมลของ 238U ที่เวลา t N0 = จำนวนโมลของ 238U ที่เวลาเริ่มต้น ln(X) = ln (X+Y) - t

Ex. ตัวอย่างหินแร่ชนิดหนึ่ง มี 238U 2.499 กรัม และ Pb 2.169 กรัม จงหาอายุของหินแร่นี้ วิธีทำ ครึ่งชีวิตของ 238U เท่ากับ 4.5 x 109ปี 238U206Pb ที่เวลาเริ่มต้น X+Yโมล 0 โมล เวลาผ่านไป - Y โมล +Y โมล ณ เวลาt X โมล Y โมล ln(X) = ln (X+Y) - t ln(2.499/238.03) = ln (2.499/238.03+2.169/207.2) – 1.54x10-10t  อายุของหินแร่ (t)= 4,491,507,361 ~4.5x109ปี Ans.

ให้นิสิตอ่านเพิ่มเติมให้นิสิตอ่านเพิ่มเติม การประยุกต์ใช้รังสี ชนิดของการประยุกต์ใช้รังสี • การประยุกต์ทางการเกษตร • การประยุกต์ทางการแพทย์ • การประยุกต์ทางการศึกษาวิจัยและผลิตไอโซโทป • การประยุกต์ทางการผลิตกระแสไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้รังสีทางการเกษตรการประยุกต์ใช้รังสีทางการเกษตร • ผลผลิตทางการเกษตร (พืชและสัตว์) มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ เพราะใช้เป็นอาหาร เครื่องนุ่งห่ม ที่อยู่อาศัย และยารักษาโรค • ในอดีตเคยมีพันธุ์พืชนับพันล้านชนิด แต่ปัจจุบันเหลือน้อยมาก เพราะถูกทำลายด้วยแมลงและโรคระบาด • การเน่าเปื่อยของเนื้อสัตว์ตามกาลเวลาและการระบาดของเชื้อโรคและพยาธิในเนื้อสัตว์ ทำให้มนุษย์มีข้อจำกัดในการใช้ประโยชน์ • นอกเหนือจากการตากในแสงแดด การอบด้วยความร้อย การอุ่นหรือต้มด้วยคลื่นไมโครเวฟแล้ว ยังสามารถใช้รังสีในกระบวนการผลิตและถนอมอาหารด้วย

ผลที่เกิดขึ้นจากการฉายรังสีพืชหรืออาหารผลที่เกิดขึ้นจากการฉายรังสีพืชหรืออาหาร • เมื่อฉายรังสีกับพืชหรืออาหารจะทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานแก่โมเลกุลของพืชหรืออาหาร ทำให้โมเลกุลถูกไอโอไนซ์กลายเป็นโมเลกุลที่มีประจุไฟฟ้าและอนุมูลอิสระ • อนุมูลอิสระจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นๆ และโมเลกุลของน้ำซึ่งมีอยู่ในพืชและอาหารกลายเป็นโมเลกุลใหม่ที่มีสมบัติทางชีวเคมีเปลี่ยนไป • โมเลกุลเหล่านั้นอาจทำหน้าที่เพี้ยนไปทำให้เซลล์ของพืชตายไปหรืออาจรบกวนการแบ่งเซลล์ของพืชทำให้จุลชีพที่อยู่ในพืชหรืออาหาร เช่น บักเตรี เชื้อรา พยาธิและแมลง ตายหรือเป็นหมันได้ • การฉายรังสีพืชหรืออาหารจึงมีประโยชน์ต่อกระบวนการผลิตหรือถนอมอาหารและสามารถเปลี่ยนแปลงพันธุ์พืชด้วยการกลายพันธุ์ได้

ชนิดของรังสีที่ใช้ในการฉายรังสีชนิดของรังสีที่ใช้ในการฉายรังสี • องค์การอนามัยโลก (WHO) องค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) มีความเห็นร่วมกันว่าการฉายรังสีในประมาณไม่เกิน 10 kgray ไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ • ชนิดของรังสีที่อนุญาตให้ฉายได้ คือ • รังสีแกมมาจาก Co-60 และ Cs-137 • รังสีเอ็กซ์จากเครื่องผลิตรังสีที่ใช้ความต่างศักย์ไม่เกิน 5 ล้านโวลต์ • อิเล็กตรอนจากเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ความต่างศักย์ไม่เกิน 5 ล้านโวลต์

ลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการเกษตรลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการเกษตร • ควบคุมการงอกของพืช-ผัก เช่น หอมหัวใหญ่ กระเทียมและมันฝรั่งในระหว่างการเก็บรักษา • ควบคุมการแพร่พันธุ์ของแมลงเช่น ในข้าวสาร ถั่วเขียวและมะขามหวาน ในระหว่างการเก็บรักษา • ยืดอายุการเก็บรักษาอาหารสด เช่น อาหารทะเล เนื้อสัตว์และผลไม้ • ทำลายเชื้อโรคและพยาธิในอาหาร เช่น เชื่อ Salmonella เพื่อป้องกันโรคอุจจาระร่วงและพยาธิตัวกลม • เหนี่ยวนำให้กลายพันธุ์เพื่อคัดเลือกลักษณะเด่นของพืชเอาไว้และกำจัดลักษณะด้อยทิ้งไป เช่น ในข้าว ข้าวสาลี มันฝรั่ง และข้าวโพด

ลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการแพทย์ลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการแพทย์ • เพื่อการตรวจและวินิจฉัย เช่น การตรวจฮอร์โมนและเอนไซม์ในเลือด การตรวจโรคคอหอยพอกด้วย I-125 และการทำงานของต่อมธัยรอยด์ และการเอกซ์เรย์ปอดและกระดูก • เพื่อการบำบัดรักษา เช่น ใช้รังสีแกมมาจากCo-60รักษาโรคมะเร็ง และใช้ I-131 รักษาโรคต่อมธัยรอยด์ • เพื่อการทำปลอดเชื้อผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ เช่น การปลอดเชื้อในเข็มเย็บแผล เข็มฉีดยา ผ้าปิดแผล ทำการปลอดเชื้อในเภสัชภัณฑ์ เช่นการปลอดเชื้อในยาปฏิชีวนะและสเตียรอยด์ และการปลอดเชื้อในเนื้อเยื่อสำหรับการปลูกถ่ายอวัยวะ เช่น การปลูกถ่ายกระดูกและการปลูกถ่ายผิวหนัง

ลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการศึกษาวิจัยและผลิตไอโซโทปลักษณะการประยุกต์ใช้รังสีทางการศึกษาวิจัยและผลิตไอโซโทป • เพื่อศึกษาวิจัยในการสร้างเครื่องมือตรวจสอบวัสดุหรือสารชนิดต่างๆ เช่น • วัตถุระเบิด ยาเสพติดและของผิดกฎหมาย • ตรวจหาแหล่งน้ำมัน ถ่านหินและแร่ต่างๆ • ตรวจระดับกัมมะถันในอากาศรอบๆ โรงไฟฟ้าถ่านหิน • เพื่อการผลิตไอโซโทปที่ใช้ในทางการแพทย์ เช่น การผลิต I-131โดยอาศัยเตาปฏิกรณ์ปรมาณู

เคมีนิวเคลียร์ ( Nuclear chemistry)