การเกิดขึ้นของซีเซียม-137
ซีเซียม-137 เกิดขึ้นจากกระบวนการที่เรียกว่า “การแยกนิวเคลียส” ครับ นี่คือกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของธาตุหนึ่งๆ ถูกแยกออกเป็นส่วนย่อย ๆ และในกระบวนการนี้ เกิดพลังงานและการปล่อยธาตุหรือไอโซโทปอื่น ๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือซีเซียม-137 กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อมีการระเบิดนิวเคลียร์หรือในสถานีกำลังนิวเคลียสที่ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เช่น ยูเรเนียม
การแยกนิวเคลียสเป็นกระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนึ่งๆเมื่อแยอกอะตอมกับอะตอม และ ปล่อยพลังงานออกมา เช่น การระเบิด โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่ เชอร์โนบิล และ ฟุกุชิมา
เป็นโรงงานที่ใช้วิธีการแยกนิวเคลียสเพื่อผลิตไฟฟ้าครับ วิธีนี้เรียกว่า “การแยกนิวเคลียร์” หรือ “นิวเคลียร์ฟิชชั่น” ซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกันกับการระเบิดเเละทำให้มีของเสีย ที่ได้นอกจากพลังงาน คือ ซีเซียม-137
ครึ่งชีวิตของซีเซียม-137
ครึ่งชีวิตคือเวลาที่จำเป็นในการให้ปริมาณของธาตุหรือไอโซโทปลดปล่อยพลังงานรังสีลงครึ่งหนึ่งจากปริมาณเริ่มต้น สำหรับซีเซียม-137, ครึ่งชีวิตของมันคือ 30 ปี นั่นคือหลังจาก 30 ปี, จะมีเพียงครึ่งหนึ่งของซีเซียม-137 ที่เหลืออยู่ และครึ่งที่เหลือนั้นจะต่อเนื่องลดลงเรื่อย ๆ ตามเวลา
ยกตัวอย่างง่าย ๆ ครับ ถ้าวันนี้เรามีซีเซียม-137 100 กรัม หลังจากผ่านไป 30 ปี เราจะมีซีเซียม-137 เหลือเพียง 50 กรัม และหลังจากผ่านไปอีก 30 ปี (รวมเป็น 60 ปี) เราจะมีเพียง 25 กรัมเท่านั้น!
เราเรียนรู้ได้ว่าซีเซียม-137 ไม่ได้ยืนยันอยู่ตลอดไป แต่มันจะลดลงเรื่อย ๆ ตามเวลา และนี่คือสิ่งที่เราเรียกว่า “ครึ่งชีวิต” ของซีเซียม-137 ครับ!
การคำนวณครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีอาศัยหลักการพื้นฐานที่ว่าปริมาณของธาตุนั้นจะลดลงครึ่งหนึ่งในแต่ละรอบของครึ่งชีวิต (half-life). สำหรับการคำนวณหาครึ่งชีวิต \( T_{1/2} \) เมื่อเรารู้ว่าปริมาณเริ่มต้นของธาตุ (สารกัมมันตรังสี) และปริมาณที่เหลืออยู่หลังจากเวลา \( t \) สามารถใช้สมการทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า “สมการการลดลงทางเรขาคณิต” (exponential decay) ดังนี้:
\[
N(t) = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^\frac{t}{T_{1/2}}
\]
คัวแปร:
– \( N(t) \) คือ ปริมาณที่เหลืออยู่หลังเวลา \( t \)
– \( N_0 \) คือ ปริมาณเริ่มต้น
– \( T_{1/2} \) คือ ครึ่งชีวิตของธาตุ
– \( t \) คือ เวลาที่ผ่านไป
ครึ่งชีวิต \( T_{1/2} \) สามารถหาได้จากการแก้สมการข้างต้นเมื่อเรารู้ค่า \( N(t) \) และ \( N_0 \).
การจัดการของเสียเหล่านี้มีกัมมันตภาพรังสี
การเก็บรักษาอย่างมีระเบียบ: ซีเซียม-137 มักจะถูกเก็บรักษาในบ่อน้ำที่ลึกซึ่งสามารถป้องกันการแพร่ระบาดของรังสี
การฝังใต้ดิน: สารเสียรังสีสามารถถูกฝังไว้ในคอนเทนเนอร์พิเศษที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการรั่วไหล และถูกฝังลงไปในบริเวณที่มีการตรวจสอบและควบคุมอย่างเข้มงวด
การแยกและกักเก็บ: สารเสียรังสีสามารถถูกแยกออกจากสารอื่นๆ และถูกเก็บในสถานที่ที่เหมาะสม หรือ ถูกส่งไปยังสถานที่ที่มีความสามารถในการกำจัดหรือเก็บรักษาของเสียรังสีได้ดีกว่า
การประยุกต์ใช้ของซีเซียม-137
การวัดความชื้นในดิน : วิธีการทำคือ โดยการปล่อยรังสีเบตาจากซีเซียม-137 เข้าสู่ดิน และวัดรังสีที่ถูกดินดูดซับ เนื่องจากน้ำภายในดินจะดูดซับรังสี เราจึงสามารถใช้การลดลงของรังสีเพื่อประมาณความชื้นของดิน
การตรวจสอบของเหลวในงานอุตสาหกรรม ในงานอุตสาหกรรม :ใช้เป็นแหล่งรังสีในการตรวจสอบความหนาแน่นหรือระดับของเหลวในภาชนะต่างๆ เช่น ถัง, ท่อ หรือเครื่องจักร โดยการส่งรังสีผ่านเหลวและวัดรังสีที่ผ่านมาทางด้านตรงข้าม เราสามารถตรวจสอบระดับของเหลวหรือความหนาแน่นของมันได้
การรักษาโรคมะเร็ง :ใช้ในการรักษาโรคมะเร็งเป็นบางกรณี รังสีที่ปล่อยออกมาจากซีเซียม-137 สามารถทำลายเซลล์มะเร็งได้ แต่การใช้งานนี้ต้องในการควบคุมของแพทย์เฉพาะทาง และมีการคำนวณรังสีให้เหมาะสมกับผู้ป่วย เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อเซลล์ปกติ
