ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NR) - กระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมเปลี่ยนแปลงโดยการบดขยี้หรือรวมกับนิวเคลียสของอะตอมอื่น ดังนั้น จึงต้องนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของนิวไคลด์อย่างน้อยหนึ่งตัวเป็นอีกนิวเคลียส บางครั้ง ถ้านิวเคลียสมีปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสหรืออนุภาคอื่นโดยไม่เปลี่ยนแปลงธรรมชาติของนิวไคลด์ กระบวนการนี้จะเรียกว่าการกระเจิงของนิวเคลียร์ บางทีสิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดคือปฏิกิริยาฟิวชันของธาตุแสง ซึ่งส่งผลต่อการผลิตพลังงานของดวงดาวและดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยาทางธรรมชาติยังเกิดขึ้นในปฏิสัมพันธ์ของรังสีคอสมิกกับสสาร
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธรรมชาติ
ปฏิกิริยาที่ควบคุมโดยมนุษย์ที่โดดเด่นที่สุดคือปฏิกิริยาฟิชชันที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เหล่านี้เป็นอุปกรณ์สำหรับการเริ่มต้นและควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ แต่ไม่ได้มีเครื่องปฏิกรณ์ประดิษฐ์เท่านั้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธรรมชาติเครื่องแรกของโลกถูกค้นพบในปี 1972 ที่ Oklo ในกาบองโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Francis Perrin
สภาวะที่พลังงานธรรมชาติของปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถสร้างขึ้นได้นั้นถูกทำนายโดย Paul Kazuo Kuroda ในปี 1956 ที่เดียวที่รู้จักในโลกประกอบด้วยพื้นที่ 16 แห่งซึ่งมีปฏิกิริยาแบบพึ่งพาตนเองประเภทนี้เกิดขึ้น เชื่อกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 1.7 พันล้านปีก่อนและดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายแสนปี โดยเห็นได้จากไอโซโทปของซีนอน (ก๊าซที่เกิดจากการแยกตัวออกจากกัน) และอัตราส่วนที่แตกต่างกันของ U-235/U-238 (การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมตามธรรมชาติ)
นิวเคลียร์ฟิชชัน
พล็อตพลังงานผูกมัดแสดงให้เห็นว่านิวไคลด์ที่มีมวลมากกว่า 130 น. ควรแยกออกจากกันโดยธรรมชาติเพื่อสร้างนิวไคลด์ที่เบากว่าและเสถียรกว่า จากการทดลอง นักวิทยาศาสตร์พบว่าปฏิกิริยาฟิชชันที่เกิดขึ้นเองขององค์ประกอบของปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นเฉพาะกับนิวไคลด์ที่หนักที่สุดที่มีจำนวนมวล 230 ขึ้นไปเท่านั้น แม้ว่าจะเสร็จสิ้นก็ช้ามาก ค่าครึ่งชีวิตสำหรับการแตกตัวที่เกิดขึ้นเองของ 238 U เช่น คือ 10-16 ปี หรือนานกว่าอายุของโลกเราประมาณสองล้านเท่า! ปฏิกิริยาฟิชชันสามารถเกิดขึ้นได้โดยการฉายรังสีตัวอย่างของนิวไคลด์หนักด้วยนิวตรอนความร้อนช้า ตัวอย่างเช่น เมื่อ 235 U ดูดซับนิวตรอนความร้อน มันจะแตกตัวเป็นสองอนุภาคที่มีมวลไม่เท่ากันและปล่อยนิวตรอนออกมาโดยเฉลี่ย 2.5 นิวตรอน
การดูดกลืนของนิวตรอน 238 U ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในนิวเคลียส ซึ่งทำให้เสียรูปจนแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เช่นเดียวกับของเหลวที่หยดหนึ่งสามารถแตกเป็นหยดเล็กๆ ได้ ลูกสาวมากกว่า 370 คน นิวไคลด์ที่มีมวลอะตอมระหว่าง 72 ถึง 161 น. เกิดขึ้นในระหว่างการแตกตัวโดยนิวตรอนความร้อน 235U รวมทั้งผลิตภัณฑ์สองชนิดแสดงด้านล่าง
ไอโซโทปของปฏิกิริยานิวเคลียร์ เช่น ยูเรเนียม เกิดการแตกตัวแบบเหนี่ยวนำ แต่ไอโซโทปธรรมชาติ 235 U มีอยู่อย่างมากมายเพียง 0.72% การเหนี่ยวนำให้เกิดฟิชชันของไอโซโทปนี้จะปลดปล่อยค่าเฉลี่ย 200 MeV ต่ออะตอม หรือ 80 ล้านกิโลจูลต่อกรัมที่ 235 U แรงดึงดูดของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันในฐานะแหล่งพลังงานสามารถเข้าใจได้โดยการเปรียบเทียบค่านี้กับ 50 kJ/g ที่ปล่อยออกมาเมื่อเป็นธรรมชาติ แก๊สถูกเผา
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรก
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เทียมเครื่องแรกสร้างโดย Enrico Fermi และเพื่อนร่วมงานภายใต้สนามฟุตบอลมหาวิทยาลัยชิคาโกและเปิดใช้งานเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม 1942 เครื่องปฏิกรณ์เครื่องนี้ซึ่งผลิตพลังงานได้หลายกิโลวัตต์ประกอบด้วยกองแกรไฟต์ 385 ตันที่ซ้อนกันเป็นชั้นๆ รอบตาข่ายลูกบาศก์ที่มียูเรเนียมและยูเรเนียมออกไซด์ 40 ตัน ฟิชชันที่เกิดขึ้นเองของ 238 U หรือ 235 U ในเครื่องปฏิกรณ์นี้ผลิตนิวตรอนน้อยมาก แต่มียูเรเนียมเพียงพอ ดังนั้นหนึ่งในนิวตรอนเหล่านี้ทำให้เกิดการแตกตัวของนิวเคลียส 235 U จึงปล่อยนิวตรอนออกมาโดยเฉลี่ย 2.5 นิวตรอน ซึ่งเร่งปฏิกิริยาฟิชชันของนิวเคลียสของ U 235 เพิ่มเติมในปฏิกิริยาลูกโซ่ (ปฏิกิริยานิวเคลียร์)
ปริมาณวัสดุฟิชไซล์ที่จำเป็นต่อการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่เรียกว่ามวลวิกฤต ลูกศรสีเขียวแสดงการแยกตัวของนิวเคลียสของยูเรเนียมในชิ้นส่วนฟิชชันสองชิ้นที่ปล่อยนิวตรอนใหม่ออกมา นิวตรอนเหล่านี้บางส่วนสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาฟิชชันใหม่ (ลูกศรสีดำ) บางส่วนของนิวตรอนอาจหายไปในกระบวนการอื่น (ลูกศรสีน้ำเงิน) ลูกศรสีแดงแสดงนิวตรอนที่ล่าช้าซึ่งมาภายหลังจากชิ้นส่วนกัมมันตภาพรังสีและสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาฟิชชันใหม่ได้
การกำหนดปฏิกิริยานิวเคลียร์
มาดูคุณสมบัติพื้นฐานของอะตอมกัน รวมทั้งเลขอะตอมและมวลอะตอมกัน เลขอะตอมคือจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอม และไอโซโทปมีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนของนิวตรอนต่างกัน หากนิวเคลียสเริ่มต้นแสดงเป็น a และ b และนิวเคลียสผลิตภัณฑ์แสดงแทน c และ d ปฏิกิริยาสามารถแสดงด้วยสมการที่คุณเห็นด้านล่าง
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ใดยกเลิกอนุภาคแสงแทนที่จะใช้สมการเต็ม ในหลาย ๆ สถานการณ์ ใช้รูปแบบกะทัดรัดเพื่ออธิบายกระบวนการดังกล่าว: a (b, c) d เทียบเท่ากับ a + b ที่ผลิต c + d อนุภาคแสงมักใช้ตัวย่อ: โดยปกติ p หมายถึงโปรตอน n สำหรับนิวตรอน d สำหรับดิวเทอรอน αสำหรับอัลฟาหรือฮีเลียม-4 βสำหรับเบต้าหรืออิเล็กตรอน γ สำหรับโฟตอนแกมมา ฯลฯ
ประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์
แม้ว่าปฏิกิริยาดังกล่าวจะมีจำนวนมาก แต่ก็สามารถจัดเรียงตามประเภทได้ ปฏิกิริยาเหล่านี้ส่วนใหญ่มาพร้อมกับรังสีแกมมา นี่คือตัวอย่างบางส่วน:
- กระเจิงยางยืด. เกิดขึ้นเมื่อไม่มีการถ่ายโอนพลังงานระหว่างนิวเคลียสเป้าหมายกับอนุภาคที่เข้ามา
- กระเจิงไม่ยืดหยุ่น เกิดขึ้นเมื่อมีการถ่ายโอนพลังงาน ความแตกต่างของพลังงานจลน์ถูกอนุรักษ์ไว้ในนิวไคลด์ที่ตื่นเต้น
- จับภาพปฏิกิริยา ทั้งชาร์จและนิวเคลียสสามารถจับอนุภาคที่เป็นกลางได้ สิ่งนี้มาพร้อมกับการปล่อยรังสี ɣ อนุภาคของปฏิกิริยานิวเคลียร์ในปฏิกิริยาดักจับนิวตรอนเรียกว่านิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี (กัมมันตภาพรังสีที่เหนี่ยวนำ)
- ปฏิกิริยาการส่งสัญญาณ. การดูดซึมของอนุภาคพร้อมกับการปล่อยอนุภาคหนึ่งหรือหลายอนุภาคเรียกว่าปฏิกิริยาการถ่ายโอน
- ปฏิกิริยาฟิชชัน. นิวเคลียร์ฟิชชันเป็นปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของอะตอมถูกแบ่งออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ (นิวเคลียสที่เบากว่า) กระบวนการฟิชชันมักจะสร้างนิวตรอนและโฟตอนอิสระ (ในรูปของรังสีแกมมา) และปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก
- ปฏิกิริยาฟิวชั่น. เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสอะตอมตั้งแต่สองตัวขึ้นไปชนกันด้วยความเร็วสูงมากและรวมกันเป็นนิวเคลียสอะตอมชนิดใหม่ อนุภาคนิวเคลียร์ฟิวชันดิวเทอเรียม-ไอโซโทปเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากมีศักยภาพในการให้พลังงานในอนาคต
- ปฏิกิริยาแตกแยก. เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสโดนอนุภาคที่มีพลังงานและโมเมนตัมมากพอที่จะกระแทกชิ้นส่วนเล็กๆ สองสามชิ้นหรือแตกออกเป็นหลายชิ้น
- ปฏิกิริยาการจัดเรียงใหม่ นี่คือการดูดกลืนของอนุภาคพร้อมกับการปล่อยอนุภาคตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป:
- 197Au (p, d) 196mau
- 4เขา (a, p) 7Li
- 27อัล (a, n) 30P
- 54Fe (a, d) 58Co
- 54Fe (a, 2 n) 56Ni
- 54Fe (32S, 28Si) 58Ni
ปฏิกิริยาการจัดเรียงตัวที่แตกต่างกันเปลี่ยนจำนวนนิวตรอนและจำนวนโปรตอน
การสลายตัวของนิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่ไม่เสถียรสูญเสียพลังงานผ่านรังสี เป็นกระบวนการสุ่มในระดับอะตอมเดี่ยว เนื่องจากตามทฤษฎีควอนตัม เป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายว่าอะตอมแต่ละตัวจะสลายตัวเมื่อใด
การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีมีหลายประเภท:
- กัมมันตภาพรังสีอัลฟ่า. อนุภาคอัลฟ่าประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองนิวตรอนที่จับกันด้วยอนุภาคที่เหมือนกันกับนิวเคลียสของฮีเลียม เนื่องจากมีมวลมากและประจุไฟฟ้า ทำให้วัสดุแตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรงและมีช่วงที่สั้นมาก
- กัมมันตภาพรังสีเบต้า. เป็นโพซิตรอนหรืออิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงและมีความเร็วสูง ซึ่งปล่อยออกมาจากนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีบางชนิด เช่น โพแทสเซียม-40 อนุภาคบีตามีช่วงการแทรกซึมที่มากกว่าอนุภาคอัลฟา แต่ก็ยังน้อยกว่ารังสีแกมมามาก อนุภาคบีตาที่ถูกขับออกมาเป็นรูปแบบหนึ่งของรังสีไอออไนซ์ หรือที่เรียกว่ารังสีบีตาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ การผลิตอนุภาคเบต้าเรียกว่าการสลายตัวของเบต้า
- กัมมันตภาพรังสีแกมมา. รังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงมาก จึงเป็นโฟตอนพลังงานสูง พวกมันถูกสร้างขึ้นเมื่อนิวเคลียสสลายตัวเมื่อเปลี่ยนจากสถานะพลังงานสูงไปเป็นสถานะต่ำกว่าที่เรียกว่าการสลายของแกมมา ปฏิกิริยานิวเคลียร์ส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับรังสีแกมมา
- การปล่อยนิวตรอน. การปล่อยนิวตรอนเป็นการสลายกัมมันตภาพรังสีชนิดหนึ่งของนิวเคลียสที่มีนิวตรอนส่วนเกิน (โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์จากฟิชชัน) ซึ่งนิวตรอนถูกขับออกจากนิวเคลียสอย่างง่ายๆ ประเภทนี้การแผ่รังสีมีบทบาทสำคัญในการควบคุมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เนื่องจากนิวตรอนเหล่านี้มีความล่าช้า
พลังงาน
Q-ค่าพลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์คือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับระหว่างปฏิกิริยา เรียกว่าสมดุลพลังงานหรือค่า Q ของปฏิกิริยา พลังงานนี้แสดงเป็นความแตกต่างระหว่างพลังงานจลน์ของผลิตภัณฑ์กับปริมาณของสารตั้งต้น
มุมมองทั่วไปของปฏิกิริยา: x + X ⟶ Y + y + Q……(i) x + X ⟶ Y + y + Q……(i) โดยที่ x และ X เป็นสารตั้งต้น และ y และ Y เป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาซึ่งสามารถกำหนดพลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ Q คือความสมดุลของพลังงาน
NR ค่า Q หมายถึงพลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับในปฏิกิริยา เรียกอีกอย่างว่าสมดุลพลังงาน NR ซึ่งสามารถบวกหรือลบได้ขึ้นอยู่กับธรรมชาติ
ถ้าค่า Q เป็นบวก ปฏิกิริยาจะเป็นแบบคายความร้อน หรือเรียกอีกอย่างว่า exoergic เธอปล่อยพลังงาน ถ้าค่า Q เป็นลบ แสดงว่าปฏิกิริยานั้นเกิดจาก endoergic หรือ endothermic ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นจากการดูดซับพลังงาน
ในฟิสิกส์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยาดังกล่าวถูกกำหนดโดยค่า Q เป็นผลต่างระหว่างผลรวมของมวลของสารตั้งต้นเริ่มต้นและผลิตภัณฑ์สุดท้าย มีหน่วยวัดเป็นหน่วยพลังงาน MeV พิจารณาปฏิกิริยาทั่วไปที่กระสุนปืน a และเป้าหมาย A ให้ผลผลิตสองผลิตภัณฑ์ B และ b
สิ่งนี้สามารถแสดงได้ดังนี้: a + A → B + B หรือแม้กระทั่งในรูปแบบที่กะทัดรัดกว่า - A (a, b) B. ประเภทของพลังงานในปฏิกิริยานิวเคลียร์และความหมายของปฏิกิริยานี้กำหนดโดยสูตร:
Q=[m a + m A - (m b + m B)] c 2, ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับพลังงานจลน์ส่วนเกินของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย:
Q=T สุดท้าย - T ชื่อย่อ
สำหรับปฏิกิริยาที่มีพลังงานจลน์ของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น Q เป็นค่าบวก ปฏิกิริยา Q เชิงบวกเรียกว่าคายความร้อน (หรือจากภายนอก)
มีการปล่อยพลังงานสุทธิ เนื่องจากพลังงานจลน์ของสถานะสุดท้ายมากกว่าในสถานะเริ่มต้น สำหรับปฏิกิริยาที่สังเกตเห็นการลดลงของพลังงานจลน์ของผลิตภัณฑ์ Q เป็นลบ
ครึ่งชีวิต
ครึ่งชีวิตของสารกัมมันตภาพรังสีเป็นค่าคงที่ลักษณะเฉพาะ มันวัดเวลาที่ต้องใช้สำหรับปริมาณที่กำหนดที่จะลดลงครึ่งหนึ่งผ่านการสลายตัวและการแผ่รังสี
นักโบราณคดีและนักธรณีวิทยาใช้ครึ่งชีวิตจนถึงวันที่กับวัตถุอินทรีย์ในกระบวนการที่เรียกว่าคาร์บอนเดท ในระหว่างการสลายเบต้า คาร์บอน 14 จะถูกแปลงเป็นไนโตรเจน 14 ในขณะที่ตาย สิ่งมีชีวิตหยุดผลิตคาร์บอน 14 เนื่องจากค่าครึ่งชีวิตคงที่ อัตราส่วนของคาร์บอน 14 ต่อไนโตรเจน 14 เป็นตัววัดอายุของตัวอย่าง
ในด้านการแพทย์ แหล่งพลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์คือไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของโคบอลต์ 60 ซึ่งถูกใช้ในการบำบัดด้วยรังสีเพื่อลดขนาดเนื้องอกที่จะผ่าตัดเอาออกในภายหลัง หรือเพื่อฆ่าเซลล์มะเร็งที่ผ่าตัดไม่ได้เนื้องอก เมื่อมันสลายตัวเป็นนิกเกิลที่เสถียร มันจะปล่อยพลังงานที่ค่อนข้างสูงออกมาสองอย่าง นั่นคือรังสีแกมมา ปัจจุบันระบบรังสีรักษาด้วยลำแสงอิเล็กตรอนกำลังถูกแทนที่
ครึ่งชีวิตไอโซโทปจากตัวอย่างบางส่วน:
- ออกซิเจน 16 - อนันต์;
- ยูเรเนียม 238 - 4,460,000,000 ปี
- ยูเรเนียม 235 - 713,000,000 ปี
- คาร์บอน 14 - 5,730 ปี;
- โคบอลต์ 60 - 5, 27 ปี;
- เงิน 94 - 0.42 วินาที
เรดิโอคาร์บอนเดท
ในอัตราที่คงที่มาก คาร์บอน 14 ที่ไม่เสถียรจะค่อยๆ สลายตัวเป็นคาร์บอน 12 อัตราส่วนของไอโซโทปคาร์บอนเหล่านี้เผยให้เห็นอายุของผู้อาศัยที่เก่าแก่ที่สุดในโลกบางส่วน
เรดิโอคาร์บอนเดทเป็นวิธีที่ให้การประมาณอายุของวัสดุจากคาร์บอนอย่างเป็นกลาง สามารถประมาณอายุได้โดยการวัดปริมาณคาร์บอน 14 ที่มีอยู่ในตัวอย่างและเปรียบเทียบกับการอ้างอิงมาตรฐานสากล
ผลกระทบของเรดิโอคาร์บอนเดทกับโลกสมัยใหม่ทำให้เป็นหนึ่งในการค้นพบที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20 พืชและสัตว์ดูดซับคาร์บอน 14 จากคาร์บอนไดออกไซด์ตลอดชีวิต เมื่อพวกเขาตาย พวกมันจะหยุดการแลกเปลี่ยนคาร์บอนกับชีวมณฑล และปริมาณคาร์บอน 14 ของพวกมันเริ่มลดลงในอัตราที่กำหนดโดยกฎการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี
เรดิโอคาร์บอนเดทเป็นวิธีการหลักในการวัดกัมมันตภาพรังสีตกค้าง เมื่อทราบจำนวนคาร์บอน 14 ที่เหลืออยู่ในตัวอย่าง คุณสามารถค้นหาอายุของสิ่งมีชีวิตเมื่อมันตาย ควรสังเกตว่าผลของการออกเดทเรดิโอคาร์บอนแสดงให้เห็นเมื่อสิ่งมีชีวิตยังมีชีวิตอยู่
วิธีพื้นฐานในการวัดเรดิโอคาร์บอน
มีสามวิธีหลักที่ใช้ในการวัดคาร์บอน 14 ในการคำนวณตามสัดส่วนของตัวอย่างที่กำหนด ตัวนับการเรืองแสงวาบของของเหลว และมวลสารเร่งความเร็ว
การนับแก๊สตามสัดส่วนเป็นเทคนิคการหาคู่แบบเรดิโอเมตริกทั่วไปที่พิจารณาอนุภาคบีตาที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างที่กำหนด อนุภาคบีตาเป็นผลพลอยได้จากการสลายตัวของเรดิโอคาร์บอน ในวิธีนี้ ตัวอย่างคาร์บอนจะถูกแปลงเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก่อน จากนั้นจึงวัดเป็นเมตรตามสัดส่วนของก๊าซ
การนับของเหลวซินทิลเลชั่นเป็นอีกวิธีหนึ่งในการหาเรดิโอคาร์บอนที่ได้รับความนิยมในปี 1960 ในวิธีนี้ ตัวอย่างจะอยู่ในรูปของเหลวและเติมสารเรืองแสงวาบ ตัวเรืองแสงวาบนี้สร้างแสงวาบเมื่อทำปฏิกิริยากับอนุภาคบีตา หลอดตัวอย่างจะถูกส่งต่อระหว่างเครื่องคูณภาพสองตัว และเมื่ออุปกรณ์ทั้งสองลงทะเบียนแสงแฟลช จะมีการนับ
ประโยชน์ของวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์
กฎของปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกนำมาใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่หลากหลาย เช่น การแพทย์ พลังงาน ธรณีวิทยา อวกาศ และการปกป้องสิ่งแวดล้อม เวชศาสตร์นิวเคลียร์และรังสีวิทยาเป็นแนวปฏิบัติทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้รังสีหรือกัมมันตภาพรังสีเพื่อการวินิจฉัย การรักษา และการป้องกันโรคต่างๆ ในขณะที่รังสีวิทยาถูกใช้มาเกือบศตวรรษแล้ว คำว่า "เวชศาสตร์นิวเคลียร์" เริ่มใช้เมื่อประมาณ 50 ปีที่แล้ว
พลังงานนิวเคลียร์มีการใช้งานมานานหลายทศวรรษแล้ว และเป็นหนึ่งในตัวเลือกพลังงานที่เติบโตเร็วที่สุดสำหรับประเทศที่มองหาความมั่นคงด้านพลังงานและโซลูชั่นการประหยัดพลังงานการปล่อยมลพิษต่ำ
นักโบราณคดีใช้วิธีการทางนิวเคลียร์ที่หลากหลายเพื่อกำหนดอายุของวัตถุ สิ่งประดิษฐ์เช่น Shroud of Turin, Dead Sea Scrolls และ Crown of Charlemagne สามารถระบุวันที่และรับรองความถูกต้องโดยใช้เทคนิคนิวเคลียร์
ใช้เทคนิคนิวเคลียร์ในชุมชนเกษตรกรรมเพื่อต่อสู้กับโรค แหล่งกัมมันตภาพรังสีมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ตัวอย่างเช่น ใช้ในการทดสอบการอุดตันในท่อและรอยเชื่อมโดยไม่ทำลาย ในการวัดความหนาแน่นของวัสดุที่เจาะ
วิทยาศาสตร์นิวเคลียร์มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้เราเข้าใจประวัติศาสตร์ของสิ่งแวดล้อม
