สมการนิวเคลียร์ คือ สมการที่ใช้แสดงการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสของอะตอม สมการนิวเคลียร์มีหลักการสำคัญ 2 ข้อ คือ
- เลขอะตอม (Z) ของธาตุก่อนและหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต้องเท่ากัน
- เลขมวล (A) ของธาตุก่อนและหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต้องเท่ากัน
สมการนิวเคลียร์สามารถเขียนได้ดังนี้
1 | X + Y → Z + W |
โดยที่
- X และ Y คือ ธาตุและเลขมวลของธาตุก่อนการปฏิกิริยานิวเคลียร์
- Z และ W คือ ธาตุและเลขมวลของธาตุหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์
ตัวอย่างสมการนิวเคลียร์
การแตกตัวกัมมันตรังสีของยูเรเนียม-238
1
238U → 92U + 234Th + 4He
การสังเคราะห์นิวเคลียร์ของยูเรเนียม-235
1
92U + 235U → 238U + 1n
หลักการเขียนสมการนิวเคลียร์
การเขียนสมการนิวเคลียร์มีหลักการสำคัญ 2 ข้อ คือ
- เลขอะตอม (Z) ของธาตุก่อนและหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต้องเท่ากัน
- เลขมวล (A) ของธาตุก่อนและหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต้องเท่ากัน
ในการเขียนสมการนิวเคลียร์ จะต้องพิจารณาธาตุและเลขมวลของธาตุก่อนและหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์ให้เท่ากัน โดยอาจใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้แทนอนุภาคที่มีส่วนร่วมในการปฏิกิริยานิวเคลียร์
- p คือ โปรตอน
- n คือ นิวตรอน
- e คือ อิเล็กตรอน
- α คือ อนุภาคแอลฟา (2p + 2n)
- β คือ อนุภาคบีตา (e -)
- γ คือ รังสีแกมมา (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า)
ตัวอย่างการเขียนสมการนิวเคลียร์
- การแตกตัวกัมมันตรังสีของยูเรเนียม-238
1
238U → 92U + 234Th + 4He
ในสมการนี้ ธาตุก่อนการปฏิกิริยานิวเคลียร์คือยูเรเนียม-238 (238U) เลขอะตอม (Z) ของยูเรเนียม-238 คือ 92 และเลขมวล (A) คือ 238 ธาตุหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์คือทอเรียม-234 (234Th) และยูเรเนียม-234 (92U) เลขอะตอม (Z) ของทอเรียม-234 คือ 90 และเลขมวล (A) คือ 234 เลขอะตอม (Z) และเลขมวล (A) ของทั้งสองธาตุเท่ากัน ดังนั้นสมการนี้จึงถูกต้อง
- การสังเคราะห์นิวเคลียร์ของยูเรเนียม-235
1
92U + 235U → 238U + 1n
ในสมการนี้ ธาตุก่อนการปฏิกิริยานิวเคลียร์คือยูเรเนียม-235 (92U) และยูเรเนียม-235 (92U) ธาตุหลังการปฏิกิริยานิวเคลียร์คือยูเรเนียม-238 (238U) และนิวตรอน (1n) เลขอะตอม (Z) และเลขมวล (A) ของทั้งสองธาตุเท่ากัน ดังนั้นสมการนี้จึงถูกต้อง
ประโยชน์ของสมการนิวเคลียร์
สมการนิวเคลียร์มีประโยชน์ในการอธิบายการปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ เช่น การแตกตัวกัมมันตรังสี การสังเคราะห์นิวเคลียร์ การฟิชชัน และฟิวชัน สมการนิวเคลียร์ยังใช้ในการคำนวณปริมาณของธาตุและพลังงานที่เกิดขึ้นจากการปฏิกิริยานิวเคลียร์