Tìm hiểu những thông tin về ứng dụng đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân, nhận xét vai trò của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong các lĩnh vực y học, công nghiệp, khoa học,…
- Y học
- Công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học
- Xác định niên đại cổ vật
- Năng lượng của phản ứng hạt nhân
- Lĩnh vực y học:
+ Ứng dụng kĩ thuật y học hạt nhân trong chuẩn đoán và điều trị bệnh: chụp hình phát hiện ung thư bằng máy SPECT, PET, kết hợp với CT giúp chuẩn đoán ung thư, kiểm tra và đánh giá mức độ hiệu quả của các phương pháp điều trị
+ Sử dụng dược chất phóng xạ vào cơ thể người bệnh, phát ra bức xạ β tiêu diệt tế bào ung thư
- Xạ trị: Sử dụng các hạt và sóng có năng lượng cao như: tia X, tia gamma,.. để tiêu diệt hoặc phá hủy tế bào ung thư
- Công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học
+ Chụp X – quang công nghiệp, tìm kiếm các khuyết tật trong vật liệu, đo mực chất lỏng trong bồn chứa, đo độ dày của vật liệu
+ Theo dõi quá trình hấp thụ các nguyên tố trong phân bón hoặc làm thay đổi cấu trúc gen để tạo giống mới
+ Sử dụng đồng vị phóng xạ trong lĩnh vực xử lí nước thải, thăm dò vật chất ô nhiễm từ dược phẩm phóng xạ
- Xác định niên đại cổ vật: Tính chu kì bán hủy để xác định niên đại cổ vật
- Sử dụng năng lượng của phản ứng hạt nhân
+ Năng lượng điện trên thế giới từ phản ứng hạt nhân chiếm 10-15% với ưu điểm là không tạo ra khí thải nhà kính. Bên cạnh đó cũng gây ra những hiểm họa về rò rỉ phóng xạ, tai nạn cháy nổ, một số quốc gia sử dụng trong mục đích chiến tranh
+ Tương lai gần, con người có thể chế tạo ra và sử dụng nguồn năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch
Các bài tập cùng chuyên đề
Một mảnh giấy lấy được từ một trong các “Cuộn sách Biển Chết” (gồm 981 bản ghi khác nhau được phát hiện tại 12 hang động ở phía đông hoang mạc Judaea), được xác định có 10,8 nguyên tử \({}_6^{14}C\) bị phân rã trong 1 phút ứng với 1 gam carbon trong mảnh giấy (Hình 2.3).
Hãy tính tuổi của mảnh giấy (t) dựa theo phương trình:
\(t = \frac{1}{k}\ln \frac{{{A_o}}}{{{A_t}}}\)
Trong đó:
Ao được coi bằng số nguyên tử \({}_6^{14}C\)bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong sinh vật sống Ao = 13,6
At được coi bằng số nguyên tử \({}_6^{14}C\)bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong mẫu vật nghiên cứu.
Hằng số k = 1,21.10-4 năm-1
Cần đốt cháy bao nhiêu kg than đá chứa 80% C để tạo ra lượng nhiệt bằng năng lượng giải phóng ra khi 1 gam \({}_{92}^{235}U\) phân hạch. Biết khi phân hạch 1 mol \({}_{92}^{235}U\) tỏa ra năng lượng là 1,8.1010 kJ, đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra năng lượng 393,5 kJ
Nêu sự giống và khác nhau giữa phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo.
Đồng vị phóng xạ plutonium (\({}_{94}^{239}Pu\)) có khả năng phân hạch hạt nhân để giải phóng ra một năng lượng cực lớn và được sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử để sản xuất ra điện. Đồng vị \({}_{94}^{239}Pu\) có thể phân ra theo ba cách: (1) Nhận 1 electron; (2) bức xạ 1 positron; (3) bực xạ 1 hạt α.
Hãy viết phương trình cho mỗi trường hợp đó.
Hãy nêu những ứng dụng quan trọng của các đồng vị sau: \({}_{60}^{27}Co,{}_{15}^{30}P,{}_{53}^{131}I,{}_{94}^{239}Pu\)
Viết phương trình biểu diễn sự phóng xạ của các đồng vị
\(\)\(\begin{array}{l}a){}_{88}^{226}Ra \to ? + \alpha \\b){}_{93}^{237}Np \to ? + \alpha \\c){}_{16}^{32}S \to ? + \beta \\d){}_1^3H \to ? + \beta \end{array}\)
Hãy nêu một số vận dụng khác khi ứng dụng các đồng vị phóng xạ vào thực
Phương pháp dùng đồng vị 14C để xác định tuổi của cổ vật, các mẫu hóa thạch có niên đại khoảng 75000 năm, nhưng không dùng để xác định niên đại của các mẫu đá trong lớp địa chất Trái Đất, mà sử dụng đồng vị 238U. Giải thích
Trong Ví dụ 2, đồng vị nào là đồng vị phóng xạ nhân tạo?
\({}_2^4He + {}_{13}^{27}Al \to {}_{15}^{30}P + {}_0^1n\)
\({}_{15}^{30}P \to {}_{14}^{30}Si + {\beta ^ + }\)
Vận dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích, hoàn thành các phản ứng hạt nhân:
\({}_{92}^{238}U \to {}_Z^ATh + {}_2^4He\)
\({}_{93}^{239}Np \to {}_Z^APu + {}_{ - 1}^0e\)
Quan sát Hình 2.1 và đọc thông tin, cho biết đồng vị uranium nào tồn tại phổ biến trong tự nhiên?
