BÀI 23. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

KHỞI ĐỘNG

Khi gói miếng kim loại hình chữ thập (+) cùng một hòn đá có chứa uranium bằng tấm phim và để trong bóng tối vài ngày, Becquerel đã phát hiện trên tâm phim có vết sáng giống dấu chữ thập như hình bên. Nguyên nhân nào gây tác dụng lên phim dù nó được để trong bóng tối?

Đáp án chuẩn:

Nguyên nhân là do tia phóng xạ phát ra từ uranium.

I. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

Hoạt động 1: Tìm hiểu thông tin về phát hiện của Becquerel và thí nghiệm trên, cho biết:

1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát hay phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, áp suất,..?

2. Có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ không? Tại sao?

Đáp án chuẩn:

1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát, không phụ thuộc vào các yếu tố môi trường. 

2. Có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ. Bởi vì ta có thể thay đổi tốc độ, hướng di chuyển thì có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ.

Hoạt động 2: Sử dụng kết quả thí nghiệm trong Bảng 23.1 hãy thực hiện các yêu cầu sau:

- Nhận xét về số lượng phân rã trong các khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp.

- Có thể dự đoán được thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ không?

Đáp án chuẩn:

- Nhận xét: số lượng phân rã tăng ở khoảng thời gian 5-10s sau đó khoảng thời gian từ 10-20s nó giảm rồi lại tăng tiếp ở khoảng thời gian 20-25s sau đó lại giảm.

- Không thể dự đoán chính xác thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ. 

Câu hỏi 1:

1. Hãy nếu các tính chất của tia phóng xạ .

2. Hãy viết phương trình phân rã của hạt nhân

Đáp án chuẩn:

1. Tính chất của tia phóng xạ :

- Ion hoá mạnh 

- Đi được khoảng vài cm trong không khí

- Dễ dàng bị tờ giấy dày 1mm chặn lại

- Tốc độ khoảng 2.10⁷ m/s

2.

Câu hỏi 2: 

1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ

2. Viết phương trình phân rã và tương ứng của các đồng vị và

Đáp án chuẩn:

1. 

- Gồm hai loại: phóng xạ

- Có bản chất tương ứng là hạt electron và hạt positron phóng ra từ hạt nhân mẹ

- Xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân không.

- Ion hoá môi trường vật chất ở mức trung bình

- Xuyên qua tờ giấy khoảng 1mm

- Bị chặn bởi tấm nhôm dày khoảng 1mm.

2. ; 

Câu hỏi 3: 

1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ .

2. Technetium () là đồng vị phóng xạ , được sử dụng rất phổ biến trong y học hạt nhân để chụp ảnh cơ quan bên trong cơ thể người. Viết phương trình phân rã của đồng vị này.

Đáp án chuẩn:

1. Các tính chất của phóng xạ :

- Năng lượng cao.

- Dễ dạng xuyên qua các vật liệu thông thường. 

- Có bước sóng rất ngắn, cỡ nhỏ hơn 10^-11m.

- Có thể cản trở tia người ta dùng vật liệu có mật độ vật chất lớn và bế dày lớn. 

2. 

Hoạt động: Dựa vào đặc điểm các tia phóng xạ em hãy:

1. Giải thích hướng lệch của từng tia phóng xạ trong điện trường và trong từ trường ở Hình 23.3

2. Giải thích lí do tại sao các tia có khả năng đâm xuyên khác nhau.

Đáp án chuẩn:

1. 

- Trong điện trường: 

+ Tia alpha (α): mang điện tích dương nên bị lực điện hút về phía bản âm. Mức độ lệch nhỏ do khối lượng tia α lớn.

+ Tia beta (β): mang điện tích âm nên bị lực điện hút về phía bản dương. Mức độ lệch lớn hơn tia α do khối lượng tia β nhỏ hơn nhiều.

+ Tia gamma (γ): là sóng điện từ, không mang điện tích nên không bị ảnh hưởng bởi điện trường.

- Trong từ trường: 

+ Tia alpha (α) và(β):  chịu tác dụng của lực Lorentz trong từ trường, khiến nó chuyển động theo quỹ đạo tròn. 

+ Tia gamma (γ): không mang điện tích nên không bị ảnh hưởng bởi từ trường.

2. Khả năng đâm xuyên của các tia khác nhau vì: 

- Tia có khả năng đâm xuyên nhỏ nhất là do khối lượng lớn dẫn đến dễ bị va chạm với các nguyên tử trong vật chất. Điện tích lớn dẫn đến dễ bị tương tác với các điện tích khác trong vật chất

- Tia có khả năng đâm xuyên lớn hơn tia là do khối lượng nhỏ dẫn đến ít bị va chạm với các nguyên tử trong vật chất hơn. Điện tích nhỏ dẫn đến ít bị tương tác với các điện tích khác trong vật chất hơn.

- Tia có khả năng đâm xuyên mạnh nhất là do không mang điện tích nên không bị tương tác với các điện tích trong vật chất. 

II.  ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. ĐỘ PHÓNG XẠ

Câu hỏi 1: 

1. Phát biểu định nghĩa chu kì bán rã?

2. Đồng vị phóng xạ sau khoảng thời gian 244 s có 75% số hạt nhân ban đầu đã bị phân rã thành hạt nhân khác. Tính chu kì bán rã của .

Đáp án chuẩn:

1. Chu kì bán rã là thời gian cần thiết để phân rã phóng xạ một chất còn một nửa giá trị ban đầu.

2. 122 s

Câu hỏi 2:

1. Nêu ý nghĩa của hằng số phóng xạ.

2. Dược chất phóng xạ Flortaucipir ( chứa là đồng vị phóng xạ ) được tiêm vào bệnh nhân nhằm chụp ảnh bên trong cơ thể ( chụp ảnh PET – Bài 24). Biết có chu kì bán rã khảong 110 phút).

a) Sau khi tiêm bao lâu thì lượng giảm còn 10 % và 1% so với lúc đầu?

b) Mỗi mL dược chất phóng xạ Flortaucipir có độ phóng xạ ban đầu là 10⁹ Bq. Xác định số lượng hạt đồng vị có trong mỗi mL dược chất tại thời điểm ban đầu và sau đó 1 ngày.

Đáp án chuẩn:

1. Ý nghĩa: hằng số phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho khả năng phân rã của một đồng vị phóng xạ. Kí hiệu .

2. a) Lượng giảm còn 10 % so với lúc đầu là: 365,41 phút

Lượng giảm còn 1 % so với lúc đầu là: 730,82 phút

b) Thời điểm ban đầu:

Thời điểm sau 1 ngày: hạt.

III.  ẢNH HƯỞNG CỦA TIA PHÓNG XẠ. BIỂN CẢNH  BÁO PHÓNG XẠ

Hoạt động 1: Tìm hiểu qua sách báo, internet về tác hại của phóng xạ đến sức khoẻ của con người và cho biết:

a) các loại phơi nhiễm phóng xạ

b) biểu hiện khi bị phơi nhiệm phóng xạ.

c) cách phòng tránh nhiễm phóng xạ.

Đáp án chuẩn:

a) 

- Phơi nhiễm bên ngoài: X-quang, trị liệu ung thư bằng tia xạ, lò phản ứng hạt nhân.

- Phơi nhiễm bên trong: hít phải hoặc nuốt phải các chất phóng xạ, thực phẩm hoặc nước bị ô nhiễm bởi phóng xạ.

b) Biểu hiện:

- Biểu hiện cấp tính: Buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy, rụng tóc, mệt mỏi, suy nhược, nhiễm trùng, chảy máu, có thể gây tử vong.

- Biểu hiện mãn tính: Ung thư, bệnh tim mạch, bệnh về hệ thống miễn dịch, di truyền sang thế hệ sau.

c) Các phòng tránh:

- Hạn chế sử dụng các dịch vụ y tế sử dụng tia X, sử dụng các thiết bị bảo hộ khi tiếp xúc với tia phóng xạ.

- Kiểm soát liều lượng: tuân thủ các quy định về an toàn phóng xạ.

- Thải bỏ an toàn: xử lý các chất thải phóng xạ theo quy định, không sử dụng các vật dụng bị ô nhiễm bởi phóng xạ.

Hoạt động 2: Nêu tên các địa điểm có nguy cơ phóng xạ trong Hình 23.9. Nếu gặp các biển cảnh báo đó em sẽ làm gì?

Đáp án chuẩn:

- Các địa điểm có nguy cơ phóng xạ: nhà máy điện hạt nhân, phòng thí nghiệm, nghiên cứu, bệnh viện, kho chứa chất thải phóng xạ.

- Nếu gặp các biển cảnh báo đó em cần: 

+ Dừng lại, không tiến vào khu vực nguy hiểm.

+ Phải quan sát thật kĩ, đọc kĩ thông tin trên biển cảnh báo để biết mức độ nguy hiểm và các biện pháp phòng tránh.

+ Tuân thủ các hướng dẫn về an toàn khi tiếp xúc với các khu vực có nguy cơ phóng xạ.

IV. NGUYÊN TẮC AN TOÀN PHÓNG XẠ

Hoạt động 1: Hãy tìm hiểu và nêu thêm nguyên tắc an toàn phóng xạ. Việc tuân thủ quy tắc an toàn phóng xạ có vai trò gì?

Đáp án chuẩn:

- Nguyên tắc an toàn: 

+ Hạn chế thời gian tiếp xúc với nguồn phóng xạ, tăng khoảng cách với nguồn phóng xạ, sử dụng các thiết bị bảo hộ khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ.

+ Kiểm soát liều lượng

+ Phòng ngừa sự cố

+ Thải bỏ an toàn

- Vai trò tuân thủ quy tắc an toàn phóng xạ:

+ Bảo vệ sức khoẻ con người

+ Bảo vệ môi trường

+ Đảm bảo an ninh quốc gia

Hoạt động 2: Trong y học và công nghiệp, nguồn phóng xạ và chất thải phóng xạ được bảo quản trong các thiết bị lưu trữ ( ví dụ như Hình 23.12) hoặc đặt trong các hầm cách li với các nguồn nước (ví dụ Hình 24.2). Người ta đã áp dụng nguyên tắc an toàn phóng xạ nào?

Đáp án chuẩn:

Áp dụng nguyên tắc an toàn phóng xạ là: hạn chế tiếp xúc, kiểm soát liều lượng, phòng ngừa sự cố.

Em có thể: 

- Nêu được cách xác định niên đại của các di vật khảo cổ bằng phóng xạ.

- Biết cách phòng tránh khi thấy biển cảnh báo vị trí có phóng xạ nguy hiểm.

- Giải thích được tại sao chúng ta vẫn có thể tiếp xúc với các nguồn phóng xạ một cách an toàn.

Đáp án chuẩn:

- Cách xác định: định tuổi bằng , có chu kì bán rã là 5730 năm, đo lượng có trong di vật cổ sau đó so sánh với lượng trong mẫu vật hiện đại rồi tính toán niên đại dựa vào công thức và chu kì bán rã.

- Phòng tránh:

Dừng lại, không tiến vào khu vực nguy hiểm, thông báo cho lực lượng an ninh, cán bộ xã phường để có biện pháp phù hợp, tuân thủ các hướng dẫn và quy định về an toàn khi tiếp xúc với các khu vực có nguy cơ phóng xạ.

- vì: có các nguyên tắc và quy định an toàn nghiêm ngặt