โจทย์ฟิสิกส์นิวเคลียร์ (ข้อสอบ O-NET)

1. ข้อใดเป็นการกำจัดกากกัมมันตรังสีที่ดีที่สุด

ก. เร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้นโดยใช้ความดันสูงมาก ๆ

ข. เผาให้สลายตัวที่อุณหภูมิสูง

ค. ใช้ปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบอื่น

ง. ใช้คอนกรีตตรึงให้แน่นแล้วฝังกลบใต้ภูเขา

แนวคำตอบ กากธาตุกัมมันตรังสีนั้นยังมีกัมมันตภาพรังสีค้างอยู่วิธีที่ดีที่สุดในการทำลายคือ การที่ทำไม่ให้เกิดการสลายตัวของธาตุกัมตรังสีได้นั่นเอง จึงต้องทำโดยการใช้คอนกรีตตรึงให้แน่นเนื่องจากว่ากัมมันตภาพรังสีมีอำนาจทะลุทะลวงคอนกรีตได้น้อยหรือ บางชนิดของกัมมันตภาพรังสีไม่สามารถทะลุผ่านได้เลย และยังนำมาฝังกลบใต้ภูเขาอีกย่อมทำให้เกิดการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้น้อยมาก จนกระทั่งไม่ก่อให้เกิดอันตรายได้ ส่วนวิธีการอื่นเป็นการทำให้เกิดการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้อยู่ จึงไม่เหมาะที่จะนำมาทำใช้ในการกำจัดกากธาตุเหล่านั้น ดังนั้นคำตอบคือ ข้อ ค. ครับ

 2. ข้อใดถูกต้องสำหรับไอโซโทปของธาตุหนึ่ง ๆ

ก. มีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน

ข. มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่จำนวนนิวตรอนต่างกัน

ค. มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน แต่จำนวนโปรตอนต่างกัน

ง. มีผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน

แนวคำตอบ ก่อนอื่นต้องเข้าใจแล้วว่า ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร์ หมายความว่าอย่างไร ในข้อนี้เป็นไอโซโทป ซึ่งหมายความว่า กลุ่มของนิวไคลด์ที่มีเลขอะตอมเท่ากัน ดังนั้นถ้าธาตุกลุ่มใดที่มีเลขอะตอมเท่ากันให้เราสรุปได้เลยว่าเป็นไอโซโทปกัน แต่ในตัวเลือกนี้ไม่มีที่บอกว่าเลขอะตอมเท่ากันแต่เราเองก็รู้มาอีกว่าเลขอะตอมเป็นการบอกจำนวนของโปรตอน ดังนั้นก็สรุปได้อีกว่าจำนวนโปรตอนจะต้องเท่ากันด้วยส่วนจำนวนของอนุภาคอื่นจะไม่เท่ากัน เราก็จะสามารถตอบข้อสอบข้อนี้ได้ว่าข้อ ข. ครับ

3. นักโบราณคดีตรวจพบว่าเรือไม้โบราณลำหนึ่งว่ามีอัตราส่วนของปริมาณ C-14 ต่อ C-12 เป็น 25% ของอัตราส่วนสำหรับสิ่งที่ยังมีชีวิต สันนิษฐานได้ว่าซากเรือนี้มีอายุประมาณกี่ปี (กำหนดให้ครึ่งชีวิตของ C-14 เป็น 5,730 ปี)

ก. 2,865 ปี

ข. 5,730 ปี

ค. 11,460 ปี

ง. 11,460 ปี

แนวคำตอบ เป็นเรื่องที่ไม่ยากอย่างที่คิดเลยนะครับ ลองใช้คำที่บอกว่าครึ่งชีวิตที่เราเข้าใจกันคือ เมื่อถึงเวลาครึ่งชีวิตแล้วธาตุนั้นจะมีปริมาตรลดลงครึ่งหนึ่ง ดังนั้นข้อนี้ก็ทำเพียงแค่ เดิมมีอยู่ 100 ลดลงเหลือ 50 และลดลงเหลือ 25 เท่ากับโจทย์ที่ให้มาแล้ว ซึ่งเราก็รู้แล้วว่าลดลง 2 ช่วง ดังนั้นเราก็หาได้แล้วว่าเรือลำนี้มีอายุผ่านมาแล้วกี่ปี 2 ช่วง คูณด้วยเวลาครึ่งชีวิต ได้ 11,460 ปี ครับ ไม่ต้องจำสูตรในการคำนวณเลยครับ ซึ่งมันมีสูตรมากเลยและก็เข้าใจยากด้วย สำหรับขั้นสอบ O-NET นั้นไม่มีนอกเหนือจากที่กล่าวมาเลยครับ ถ้าจะทำให้สวยงามทำดังนี้ได้เลย

100 → 50 → 25

เราสามารถใช้ได้เลยนะครับในเรื่องเวลาครึ่งชีวิตนะครับ ดังนั้นข้อนี้ตอบ ข้อ ค. ครับ

4. รังสีในข้อใดที่มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อสารได้น้อยที่สุด

ก. รังสีแอลฟา

ข. รังสีบีตา

ค. รังสีแกมมา

ง. รังสีเอกซ์

แนวคำตอบ อำนาจทะลุทะลวงของรังสีชนิดต่าง ๆ จะมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับมวลของรังสีนั้น ๆ ฉะนั้นเราจะได้ว่ารังสีแอลฟามีมวลมากที่สุดจะเคลื่อนที่ได้ใกล้ที่สุดอำนาจทะลุทะลวงจึงน้อยที่สุด ดังนั้นคำตอบคือข้อ ก. ครับ

5. อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา รังสีแกมมา เมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กข้อใดไม่เกิดการเบน

ก. อนุภาคแอลฟา

ข. อนุภาคบีตา

ค. รังสีแกมมา

ง. อนุภาคแอลฟาและบีตา

แนวคำตอบ อนุภาคที่ไม่เบนในสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าคืออนุภาคที่ไม่มีประจุ อนุภาคแอลฟามีประจุ +2 มีมวล 4 อนุภาคบีตา มีประจุ +- 1 มีมวล 0 ส่วนรังสีแกมมา ไม่มีประจุไม่มีมวล จึงไม่เบนเมื่อเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า คำตอบคือ ข้อ ค. ครับ