[เสียงดนตรี] (คุณครูกฤชพล) สวัสดีครับนักเรียนทุกคน ในคลิปนี้มาพบกับครูนะครับ คุณครูต้น ครูมาพร้อมกับเนื้อหาในบทที่ 4 เรื่อง พลังงาน กับหัวข้อที่ 4.3 เรื่อง สารกัมมันตรังสี ครับ ก่อนอื่นเลยครับ ครูอยากให้นักเรียนนี่ ลองพิจารณาแผนภาพ 2 แผนภาพนี้ก่อนครับ แผนภาพของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กับโรงไฟฟ้าถ่านหิน นักเรียนเห็นจุดแตกต่างกันไหมครับ ของ 2 แผนภาพนี้ สังเกตเห็นไหมครับ หลักการทั่วไปของโรงไฟฟ้าครับ ก็คือจะมีการให้แหล่งพลังงานความร้อนนี่ครับ ไปทำให้เกิดไอน้ำ จากนั้นนี่ ไอน้ำครับ ก็จะลอยขึ้นไปไปหมุนกับกังหัน ที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ ทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้ จุดที่แตกต่างกันระหว่าง 2…โรงไฟฟ้า 2 แห่งนี้นะครับ ก็คือที่จุดนี้ครับ ที่แหล่งพลังงานความร้อน โดยที่แหล่งพลังงานความร้อน ของโรงไฟฟ้าถ่านหินครับ ก็คือถ่านหินหรือว่าแก๊สธรรมชาติ แต่สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ครับ แหล่งพลังงานของเขานี่ จะเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ของสารกัมมันตรังสี แล้วตัวสารกัมมันตรังสีกับปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่ครับ หน้าตามันเป็นอย่างไร เดี๋ยวเราจะได้ไปเรียนรู้กันครับ ก่อนอื่นเลยครับ นักเรียนต้องรู้จักคำว่า “สารกัมมันตรังสี” ก่อน สารกัมมันตรังสีครับ คือ สารที่มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียร จึงสามารถสลายแล้วก็แผ่รังสีออกมาได้ ซึ่งปรากฏการณ์ครับ ที่ถ้าสามารถแผ่รังสีออกมาได้นี่ จะเรียกว่า “กัมมันตภาพรังสี” และจากที่ครูได้บอกไปก่อนหน้านี้ครับ ว่าในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี่ อาศัยพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ของสารกัมมันตรังสี เราจะมาดูกันครับ ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่มันเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยทั่วไปครับ สารกัมมันตรังสี ที่จะใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี่ครับ ก็คือยูเรเนียม-235 โดยเริ่มต้นครับ เขาก็จะทำการยิงนิวตรอนครับ เข้าไปที่นิวเคลียสของยูเรเนียม-235 แล้วเจ้าตัวนิวเคลียสนี่ครับ ก็คือจะแตกออก เป็นนิวเคลียสของธาตุที่เบากว่า ได้นิวตรอนออกมา แล้วก็ได้พลังงานออกมาครับ พลังงานตัวนี้นี่แหละครับ ที่เป็นตัวให้ความร้อนในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ วิดีโอที่เห็นนี่ครับ เป็นวิดีโอที่มาจากแอปพลิเคชัน AR ประกอบหนังสือเรียนของเรา นักเรียนอย่าลืมไปโหลดมาใช้กันนะครับ จากที่นักเรียนได้เห็นไปแล้วครับ ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่หน้าตาเป็นอย่างไร แล้วนักเรียนคิดว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่ครับ จะเหมือนหรือว่าแตกต่าง จากปฏิกิริยาเคมีทั่ว ๆ ไปอย่างไรครับ เดี๋ยวครูจะให้สมการประกอบนะครับ สมการแรกครับ คือ สมการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ของยูเรเนียม-235 ที่เราได้เห็นไปเมื่อสักครู่นี้ อีกสมการหนึ่งครับ เป็นสมการปฏิกิริยาเคมี ของปฏิกิริยาการเผาไหม้ของโพรเพนครับ นักเรียนลองสังเกตดูครับ แล้วบอกครูหน่อยครับ ว่าเหมือนหรือว่าแตกต่างกันตรงไหนบ้าง สังเกตเห็นใช่ไหมครับ จุดที่แตกต่างกัน คือ จุดตรงนี้เลยครับ นักเรียนสังเกตดูครับ ในปฏิกิริยาเคมีนี่ครับ ธาตุองค์ประกอบในส่วนของสารตั้งต้นครับ กับธาตุองค์ประกอบในส่วนของผลิตภัณฑ์นี่ จะเป็นธาตุชนิดเดียวกันหมดเลย มันมีแค่คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ฝั่งผลิตภัณฑ์ก็มีแค่คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน เหมือนกัน แต่สำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ครับ ในตัวสารตั้งต้นนี่ครับ จะเป็นยูเรเนียม-235 แต่ผลิตภัณฑ์ครับ กลายเป็นคริปตอนแล้วก็แบเรียม ที่เกิดอย่างนี้ขึ้นเพราะอะไรครับ จากที่เห็นไปเมื่อสักครู่ครับ ปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่ เราทำปฏิกิริยากันที่นิวเคลียสของอะตอมครับ ซึ่งเมื่อนิวเคลียร์ของอะตอมน่ะ เปลี่ยนแปลงไปครับ ก็จะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลง ของจำนวนโปรตอนด้วย แล้วจากที่นักเรียนครับ ได้เรียนมาตั้งแต่บทแรก ๆ แล้ว ว่าถ้าหากจำนวนโปรตอนเปลี่ยน ก็จะส่งผลถึงชนิดของธาตุด้วย ดังนั้นนี่ ตัวปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่ครับ จึงมีการเปลี่ยนแปลงชนิดของธาตุ ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานั่นเอง และนี่ก็คือจุดแตกต่าง ของปฏิกิริยานิวเคลียร์กับปฏิกิริยาเคมีครับ สารกัมมันตรังสีของเราครับ ถ้าไม่ถูกนำไปทำปฏิกิริยานิวเคลียร์แล้วนี่ครับ เขาก็จะสลายตัวไปเรื่อย ๆ แผ่รังสีไปเรื่อย ๆ นะครับ โดยที่เวลาครับ ที่เขาใช้ในการสลายตัวจนเหลือปริมาณครึ่งหนึ่งนี่ จะถูกเรียกว่า “ครึ่งชีวิต” นะครับ สัญลักษณ์ที่ใช้ ก็คือ t1/2 ตัวนี้นะครับ ซึ่งครึ่งชีวิตนี่ครับ ของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดนี่ก็จะไม่เท่ากัน ยกตัวอย่างเช่น ตัวโมลิบดีนัม-99 ครับ โมลิบดีนัม-99 นี่ครับ จะมีครึ่งชีวิตอยู่ที่ 3 วันนะครับ ถ้าเกิดที่เริ่มต้นครับ มีมวลโมลิบดีนัมอยู่ที่ 10 กรัม เมื่อเวลาผ่านไป 3 วัน โมลิบดีนัม-99 ครับ ก็จะสลายตัวหายไปครึ่งหนึ่งจะเหลืออยู่ที่ 5 กรัม และเมื่อเวลาผ่านไปอีก 3 วันครับ ก็จะสลายตัวหายไปอีกครึ่งหนึ่ง จะเหลืออยู่ที่ 2.5 กรัมนั่นเอง เดี๋ยวเรามาลองดูตัวอย่างกันครับ ตัวอย่างการคำนวณของตัวครึ่งชีวิตกัน ในโจทย์ครับ ตัวอย่างในโจทย์เขาบอกว่าโซเดียม-24 ครับ เป็นสารกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง นักเรียนครับ ลองเติมข้อมูลในตารางให้สมบูรณ์กันก่อนครับ ลองหยุดคิดแล้วลองทำดู แล้วเดี๋ยวเรากลับมาดูเฉลยกันครับ เป็นอย่างไรครับ ทำกันได้ไหมครับ เราลองมาดูเฉลยกันครับ จากโจทย์นี่ครับ ที่จุดเริ่มต้นนี่ ให้ตัวโซเดียม-24 นี่ครับ มีมวลอยู่ที่ 100 กรัม เมื่อเวลาผ่านไป 15 ชั่วโมง หรือผ่านไปที่ครึ่งชีวิตของโซเดียม-24 พอดีเลย ปริมาณของเขาครับ ก็จะเหลือครึ่งหนึ่ง หรือว่าก็คือเหลือ 50 กรัมนั่นเองนะครับ แล้วเวลาผ่านไปเท่าไรครับ ที่จะทำให้ตัวโซเดียม 50 กรัมนี่ครับ สลายตัวจนเหลือ 25 กรัม ก็คือสลายตัวหายไปครึ่งหนึ่งใช่ไหมครับ ก็คือจะ เวลาจะผ่านไปอีก 15 ชั่วโมง เพราะฉะนั้น จาก 15 ชั่วโมงตัวนี้ เพิ่มไปอีก 15 ชั่วโมง ก็กลายเป็น 30 ชั่วโมงนะครับ แล้วปริมาณของตัวโซเดียมครับ ลดจาก 25 ไปเหลือ 12.5 ก็คือสลายตัวหายไปครึ่งหนึ่งเหมือนกันนะครับ ดังนั้น เวลาที่ใช้นี่ ก็คือจะใช้ไป 15 ชั่วโมงเท่ากัน จาก 30 ชั่วโมงนี่ครับ ก็จะกลายเป็น 45 ชั่วโมง แล้วเวลาครับ จาก 45 ชั่วโมงนี่ ไปถึง 60 ชั่วโมงนี่ครับ ก็คือเวลาผ่านไปแล้ว 15 ชั่วโมงใช่ไหมครับ ดังนั้นนี่ ปริมาณของตัวโซเดียมนี่ ก็จะหายไปครึ่งหนึ่งเหมือนกัน ก็จะเหลือที่ 6.25 กรัม เป็นอย่างไรครับ คิดเลขง่าย ๆ กันเลยใช่ไหมครับ อย่างนั้นมาดูโจทย์อีกข้อหนึ่งครับ โจทย์ข้อนี้ครับ ถามว่าธาตุเริ่มต้นครับ มีสารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งนี่ อยู่ที่ 32 กรัม ถ้าผ่านไป 1 วัน แล้วตัวสารนี่สลายตัวจนเหลือ 2 กรัม สารชนิดนี้ครับ จะมีครึ่งชีวิตอยู่ที่เท่าไร นักเรียนลองหยุดคิดแล้วก็คำนวณดูครับ คิดกันออกไหมครับ ง่าย ๆ เหมือนกันนะครับข้อนี้ เริ่มต้นครับ เราลองเขียนแผนภาพกันเลย ว่าการสลายตัวของเขานี่ สลายตัวไปทั้งหมดกี่ครั้งนะครับ เริ่มต้นที่ 32 กรัม สลายตัวครั้งแรก ก็คือหายไปครึ่งหนึ่ง เหลือ 16 กรัม สลายตัวอีกครั้งก็หายไปครึ่งหนึ่ง เหลือ 8 กรัม เหลือ 4 กรัม จนกระทั่งสุดท้ายครับ สลายตัวจนเหลือ 2 กรัมนะครับ ก็คือสลายตัวไปทั้งหมด 4 ครั้งนั่นเอง ใน 4 ครั้งครับ คือ ใช้เวลา 1 วัน หรือ คือ 24 ชั่วโมง ดังนั้นครับ เราลองมาคำนวณกันครับ ก็คือสลายตัว 4 ครั้ง ใน 24 ชั่วโมง ดังนั้นครับ ครึ่งชีวิต ก็คือ 24 ชั่วโมง หารด้วย 4 ครั้ง ก็คือ 6 ชั่วโมง ดังนั้นนี่ ครึ่งชีวิตของสารนี้ก็คือ 6 ชั่วโมงนั่นเอง ทีนี้ครับ เรามาลองดูประโยชน์ ของสารกัมมันตรังสีกันบ้างครับ ว่ามีอะไรบ้างนะครับ จากที่นักเรียนได้รู้มาในตอนต้นแล้วนะครับ ว่าในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี่ ใช้ตัวยูเรเนียม-235 นะครับ เป็นตัวแหล่งพลังงาน ในการผลิตกระแสไฟฟ้านะครับ ทีนี้ในด้านอื่น ๆ ครับ ยกตัวอย่างเช่นครับ ในด้านการแพทย์นะครับ จะมีการใช้ไอโอดีน-131 ครับ ในการติดตามการทำงานของต่อมไทรอยด์ หรือว่านักเรียนบางคนครับ อาจจะเคยได้ยินการใช้ โคบอลต์-60 ครับ ในการรักษาโรคมะเร็งด้วยนะครับ ในด้านอุตสาหกรรมครับผม ก็มีการใช้โคบอลต์-60 เหมือนกัน แต่ว่าเขาจะใช้ไปในการเปลี่ยนสี ของอัญมณีนะครับ หรือว่าในด้านธรณีวิทยา ที่อาจจะมีบางคนเคยได้ยินเหมือนกันนะครับ ว่ามีการใช้คาร์บอน-14 ครับ ในการคำนวณหาอายุของซากดึกดำบรรพ์นะครับ หรือในด้านการเกษตรครับ ก็จะมีการใช้ฟอสฟอรัส-32 ครับ ในการติดตามการหมุนเวียนของแร่ธาตุในพืชด้วย แต่สำหรับการใช้รังสีนี่ เพื่อปรับปรุงสายพันธุ์ของพืชครับ ผลผลิตจากพืชเหล่านั้นครับ ก็จะมีสัญลักษณ์ตัวนี้ครับ เขียว ๆ ตัวนี้ เรียกว่า “สัญลักษณ์ Radura” เพื่อบอกว่าผลผลิตเหล่านี้ครับ ผ่านการฉายรังสีมานั่นเอง ทีนี้ครับ เราลองมาดูตัวคำถามครับ ตัวโจทย์ของประโยชน์ของสารกัมมันตรังสีกันบ้าง ในโจทย์ครับ บอกว่าคาร์บอน-14 นี่ มีครึ่งชีวิตอยู่ที่ 5,730 ปี ถ้าตรวจซากพืชชนิดหนึ่งแล้วครับ พบว่ามีปริมาณคาร์บอน-14 นี่ เหลือร้อยละ 25 ซากพืชโบราณนี้นี่จะมีอายุกี่ปี ลองคำนวณดูครับ ง่าย ๆ เหมือนข้อก่อนหน้านี้เลย เป็นอย่างไรครับ คิดกันออกไหมครับ ข้อนี้นะครับ เริ่มต้นนี่ เราก็จะทำการวาดแผนภาพเหมือนกันนะครับ แต่เริ่มต้นของเราจะเป็นร้อยละ 100 เพราะว่าในโจทย์นี่ให้มาเป็นร้อยละใช่ไหมครับ เริ่มต้นก็จะเริ่มต้นที่ร้อยละ 100 นะครับ สลายตัวครั้งที่ 1 ครับ เหลือร้อยละ 50 สลายตัวครั้งที่ 2 เหลือร้อยละ 25 นะครับ แสดงว่ามีการสลายตัวไปทั้งหมด 2 ครั้ง แล้วก็เอาจำนวนครั้งครับ มาคูณกับครึ่งชีวิตของคาร์บอน-14 ครับ ก็คือคูณกับ 5,730 ก็จะได้ว่าซากพืชโบราณนี้นี่ครับ จะมีอายุอยู่ที่ 11,460 ปีนั่นเอง แต่นอกจากประโยชน์ครับ ที่ได้บอกไปทั้งหมดแล้วนี่ สารกัมมันตรังสีเองก็มีโทษเหมือนกันครับ โดยโทษของสารกัมมันตรังสีที่จะเกิดขึ้นนี่ครับ ส่วนใหญ่ก็คือจะเกิดจากการได้รับปริมาณรังสี ที่มากเกินไปนะครับ ในช่วงต้นครับ ถ้าเกิดว่าได้รับปริมาณรังสีนี่ในปริมาณน้อย ๆ ก็อาจจะเกิดแค่อาการคลื่นไส้ หรือว่าอาเจียนเกิดขึ้นนะครับ แต่ถ้าเกิดว่าได้รับในปริมาณมากเลยนี่ ก็อาจจะทำให้เกิดอันตรายถึงชีวิตได้เลยนะครับ ส่วนในระยะยาวครับ ถ้าเกิดได้รับปริมาณรังสีสะสมในระยะยาวนี่ ก็อาจจะทำให้เกิดเนื้องอกหรือว่าเกิดโรคมะเร็ง หรือว่าในบางคนครับ ก็อาจจะทำให้เกิดความผิดปกติ ทางพันธุกรรมได้เลยนะครับ พอได้ยินตัวโทษของเขาแล้วนี่ครับ นักเรียนบางคนอาจจะรู้สึกกลัวไปเลยก็ได้ แต่นักเรียนรู้ไหมครับ ว่าจริง ๆ แล้วนี่ ในทุก ๆ วันของคนเราครับ มีการเจอกับรังสีอยู่แล้วนะครับ ยกตัวอย่างเช่นตัวนี้ครับ รังสีคอสมิกนะครับ เป็นรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์ เราได้รับกันครับ ในปริมาณ 0.39 มิลลิซีเวิร์ตต่อปีอยู่แล้ว หรือแม้แต่ในอาหารครับ ก็มีปริมาณรังสีอยู่เหมือนกันนะครับ แล้วทีนี้ครับ ต้องรับในปริมาณเท่าไรครับ ถึงจะเรียกว่าอันตราย ก็มีคณะกรรมการระหว่างประเทศครับ เกี่ยวกับการป้องกันรังสีนี่ เขากำหนดไว้ว่า ปริมาณรังสีครับ ที่มนุษย์จะได้รับนี่ สะสมโดยไม่เป็นอันตรายนี่ ก็คือไม่ควรเกินที่ 50 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี แต่ถ้าเกิดว่าเราหลีกเลี่ยงไม่ได้จริง ๆ ครับ ต้องทำงานกับสารกัมมันตรังสี เราก็ควรมีอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสมครับ เพื่อป้องกันตัวเราไม่ให้ได้รับอันตราย จากรังสีนั่นเองนะครับ อย่างเช่นครับ การสวมชุดป้องกันส่วนบุคคลครับ ที่มิดชิดนะครับ เพื่อป้องกันการสัมผัสตัวรังสีนะครับ หรือว่าตัวอุปกรณ์ที่ทำงานกับสารกัมมันตรังสีครับ ก็ต้องมีตัวสัญลักษณ์ตัวนี้ครับ ตัวสัญลักษณ์รังสีนี่ ติดไว้ด้วยนะครับ สำหรับสารกัมมันตรังสีที่ใช้เสร็จแล้วครับ ก็จะกลายเป็นกากกัมมันตรังสี ก็ต้องมีวิธีการจัดการที่เหมาะสมครับ ยกตัวอย่างเช่น การฝังใต้ดินครับ ที่มีชั้นป้องกันรังสีนี่หลาย ๆ ชั้น หรือว่าเอาไปฝังใต้ทะเลลึกห่างไกลชุมชนนะครับ เพื่อป้องกันการรั่วไหลของรังสีนั่นเอง ทีนี้ครับ เรามาสรุปบทเรียน ที่ได้เรียนในบทนี้กันนะครับ อย่างแรกเลยครับ สารกัมมันตรังสีนี่ ก็คือสารที่มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียรนะครับ จนเกิดการสลายแล้วก็แผ่รังสีออกมาได้ แต่ปรากฏการณ์นะครับ ที่สารสามารถสลายตัวแล้วก็แผ่รังสีได้นี่ จะเรียกว่า “กัมมันตภาพรังสี” นะครับ คำว่า “ครึ่งชีวิต” ครับ ครึ่งชีวิต ก็คือระยะเวลาที่สารกำกับรังสีนี่ สลายตัวจนเหลือปริมาณครึ่งหนึ่ง จากปริมาณเดิมนะครับ ตัวอย่างประโยชน์ของสารกัมมันตรังสีครับ ก็อย่าง ยกตัวอย่างเช่น การใช้เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า การติดตามและรักษาทางการแพทย์นะครับ การติดตามความสมบูรณ์ของพืช หรือว่าการเปลี่ยนสีอัญมณี หรือว่าการหาอายุซากโบราณนะครับ ตัวอย่างโทษของสารกัมมันตรังสีครับ อย่างเช่น การทำให้เกิดโรคนะครับ ทั้งเฉียบพลันแล้วก็เรื้อรังนะครับ การทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรม หรือว่าการทำให้เกิดอันตรายถึงชีวิตนะครับ และการป้องกันอันตรายครับ จากกัมมันตภาพรังสี ทำได้โดยการสวมชุดป้องกัน เมื่อต้องทำงานกับสารกัมมันตรังสี การติดสัญลักษณ์รังสีครับ ไว้บนอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้งานนะครับ หรือว่าการฝังกลบกากกัมมันตรังสีนี่ ใต้ดินหรือว่าใต้ทะเลลึก เพื่อป้องกันการรั่วไหลนั่นเองครับ และสำหรับคลิปนี้ครับ ก็เป็นคลิปสุดท้ายครับ ของบทที่ 4 เรื่อง พลังงาน แล้วก็ยังเป็นคลิปสุดท้ายครับ ของเนื้อหา ในวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 1 แล้ว นักเรียนสามารถไปสืบค้นหาข้อมูลต่าง ๆ เพิ่มเติมที่ได้เรียนจากบทเรียนได้นะครับ หรือว่าสามารถย้อนกลับไปทบทวนความรู้ ในคลิปต่าง ๆ ได้ด้วยนะครับ และสำหรับคลิปนี้ครับ ก็สวัสดีครับ [เสียงดนตรี]