Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị ${}_9^{18}F$ với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị ${}_8^{18}O$ nhờ một loại hạt được tăng tốc bằng máy gia tốc (Hình 25.4).

a) Xác định loại hạt được tăng tốc trong máy gia tốc biết rằng ngoài ${}_9^{18}F$, sản phẩm bắn phá còn có neutron và phát xạ tia gamma.

b) Trước khi chụp ảnh cắp lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi. Hai bệnh nhân cùng cân nặng, cùng sử dụng FDG trong cùng một đợt sản xuất, nhưng được tiêm ở 2 thời điểm cách nhau 60 phút. Hỏi người nào sẽ được tiêm lượng FDG nhiều hơn? Xác định phần trăm lượng FDG nhiều hơn này cần được tiêm.

Vào tháng 6 năm 2024, người lái xe tải sẽ phải chờ bao nhiêu lâu để toàn bộ lượng thuốc đông y chất đầy thùng xe tải được chiếu xạ để bảo quản tại Trung tâm chiếu xạ Hà Nội (Hình 25.3), biết rằng cũng tại nơi đó vào tháng 1 năm 2022 người lái xe đã phải chờ 150 phút chiếu xạ cùng lượng thuốc như vậy và trung tâm chiếu xạ vẫn sử dụng nguồn chiếu xạ là ${}_{27}^{60}Co$ có chu kì bán rã là 5,3 năm?

Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là ${}^{235}U$. Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV. Hiệu suất phát điện của nhà máy là 36%. Công suất phát điện của nhà máy là 1 400 MW.

a) Hãy tính khối lượng của nguyên liệu ${}^{235}U$ nhà máy tiêu thụ trong 1 năm.

b) Tính lượng than đá tiêu thụ để sản xuất ra năng lượng điện tương đương, biết rằng năng suất toả nhiệt của than đá là 30 MJ/kg.

Dùng máy đo phóng xạ của một mẫu gỗ của một cổ vật phát hiện được 240 phóng xạ mỗi phút. Biết rằng thành phần của mẫu gỗ có chứa 25 g ${}_6^{14}C$ và ${}_6^{12}C$, chu kì bán rã của ${}_6^{14}C$ là 5 730 năm và tỉ lệ nguyên tử ${}_6^{12}C$ và ${}_6^{14}C$ khi một sinh vật còn sống 10¹²:1.

a) Xác định số nguyên tử ${}_6^{14}C$ có trong mẫu gỗ.

b) Xác định độ tuổi của mẫu gỗ này.

Người ta đo độ phóng xạ H của một đồng vị theo thời gian t và điền kết quả vào Bảng 25.1.

a) Vẽ đồ thị độ phóng xạ theo thời gian.

b) Ước lượng chu kì bán rã của đồng vị này.

Lực nào đã làm thay đổi phương của hạt alpha (${}_2^{4}He$) khi được bắn vào lá vàng mỏng?

Cần vận dụng những kiến thức cơ bản nào để giải những bài tập về vật lí hạt nhân?

• Nêu được ví dụ về vai trò và ứng dụng phóng xạ của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống.

• Giải thích được vì sao cần khai thác năng lượng hạt nhân vào mục đích hoà bình.

Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển các ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:

Nêu vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, tia phóng xạ có tác động lên các tế bào khoẻ mạnh không? Hãy tìm thông tin về các triệu chứng của bệnh nhân sau khi xạ trị.

Nêu vai trò của y học hạt nhân trong đời sống.

Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:

Tại sao người ta sử dụng tia gamma trong chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể?

Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân.

Thảo luận để thực hiện các yêu cầu sau:

Nêu vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống.

Liệt kê các nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường nếu không may xảy ra sự cố tại lò phản ứng hạt nhân.

Vì sao các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển?

Nhà máy điện hạt nhân có thể giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng. Tuy vậy, một số quốc gia phát triển dự định sẽ đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Nhà máy điện hạt nhân có những ưu điểm và nhược điểm gì?

• 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.

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?

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?

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?

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 nhiễm phóng xạ.

c) cách phòng tránh nhiễm phóng xạ.

Dược chất phóng xạ Flortaucipir (chứa ${}_9^{18}F$ là đồng vị phóng xạ β⁺) được tiêm vào bệnh nhân nhằm chụp ảnh bên trong cơ thể (chụp ảnh PET - Bài 24). Biết ${}_9^{18}F$ có chu kì bán rã khoảng 110 phút.

a) Sau khi tiêm bao lâu thì lượng ${}_9^{18}F$ 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 ${}_9^{18}F$ có trong mỗi mL dược chất tại thời điểm ban đầu và sau đó 1 ngày.

Nêu ý nghĩa của hằng số phóng xạ.

Đồng vị phóng xạ ${}_8^{15}O$ 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 ${}_8^{15}O$.

Phát biểu định nghĩa chu kì bán rã?

Giải thích lí do tại sao các tia α, β, γ và γ có khả năng đâm xuyên khác nhau.

Dựa vào đặc điểm các tia phóng xạ em hãy:

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

Technetium (${}_{43}^{99}T{c}^{*}$) là đồng vị phóng xạ γ, 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.

Viết phương trình phân rã ${\beta }^{-}$ và ${\beta }^{+}$ tương ứng của các đồng vị ${}_{38}^{90}Sr$ và ${}_9^{18}F$.

Hãy viết phương trình phân rã α của hạt nhân ${}_{92}^{235}U$.

Hãy nêu các tính chất của tia phóng xạ α.

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?

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

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

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 tấm 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?

• Nêu được nguyên tắc để biến một chất bất kì thành một chất mong muốn.

• Nêu được tiềm năng khai thác sử dụng năng lượng hạt nhân.

• Giải thích được vì sao phản ứng phân hạch và tổng hợp hạt nhân toả năng lượng.

• Giải thích nguồn gốc vạn vật.

So sánh định tính phản ứng tổng hợp hạt nhân và phản ứng phân hạch về các đặc điểm: nhiên liệu phản ứng và điều kiện xảy ra phản ứng.

Sự tổng hợp hạt nhân là gì? Nêu điều kiện xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Tính năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn 1 kg ${}_{92}^{235}U$. Biết mỗi phân hạch toả ra năng lượng 200 MeV.