Giải SBT Vật lí 12 Bài 24. Công nghiệp hạt nhân

a) Ở độ dày tiêu chuẩn, đầu thu sẽ nhận một độ phóng xạ xác định, do đó mức tín hiệu ở đầu thu cũng xác định, cho nên hệ thống máy tính không gửi tín hiệu điều chỉnh vị trí con lăn. Vì lí do nào đó lá vật liệu có độ dày lại khác độ dày tiêu chuẩn, thì tín hiệu đầu thu sẽ thay đổi do độ phóng xạ tới đầu thu bị thay đổi. Thông qua hệ thống máy tính, một tín hiệu điều chỉnh vị trí con quay cán vật liệu sẽ được gửi đi, nhằm đưa độ dày của lá vật liệu trở về giá trị tiêu chuẩn d$_{0}$.

b) Để cán được lá thép có độ dày d$_{1}$ thì độ phóng xạ khi qua lá vật liệu sẽ giảm ${n}_{1}={{n}_{o}}^{\frac{{d}_{1}}{{d}_{0}}}$ lần.

Độ phóng xạ tới đầu thu sẽ thay đổi khi độ dày lá thép thay đổi từ d$_{0}$ sang d$_{1}$ là $\frac{{n}_{0}}{{n}_{1}}=\frac{{n}_{0}}{{{n}_{0}}^{\frac{{d}_{1}}{{d}_{0}}}}={{n}_{0}}^{1-\frac{{d}_{1}}{{d}_{0}}}$ lần.

c) Độ dày lá vật liệu sản xuất ra là: ${d}_{sx}={d}_{0}(1+{\log }_{n}\frac{1}{2})=4mm$

Người ta cẩn hiệu chỉnh máy tới giá trị: ${d}_{hc}={d}_{0}(1+{\log }_{n}2)=8mm$

a) Thông tin trên vỏ hộp cho thấy độ phóng xạ của mẫu là:

$H=λN\Rightarrow 2{,}5Ci=\frac{\ln 2}{T}.N\Rightarrow 2{,}5.3{,}7.{10}^{10}=\frac{\ln 2}{87{,}7.365.86400}N\Rightarrow N=3{,}69.{10}^{20}$

Do vậy khối lượng của của mẫu phóng xạ trong pin nguyên tử là:

$m=\frac{N}{{N}_{A}}.238g=\frac{3{,}69.{10}^{20}}{6{,}02.{10}^{23}}.238g\approx 0{,}15g$.

b) Công suất pin $P=\frac{{E}^{2}}{R}$ tỉ lệ với bình phương suất điện động. Công suất giảm đi 50% = 0,5 thì suất điện động giảm đi $\sqrt{0{,}5}=0{,}71$ lần.

Lại có suất điện động của pin tỉ lệ thuận với độ phóng xạ nên giá trị này cũng là độ giảm của độ phóng xạ.

Do vậy thời gian t cần thay pin là: $\frac{H}{{H}_{0}}={2}^{-\frac{t}{T}}\Rightarrow 0{,}71={2}^{-\frac{t}{87{,}7}}\Rightarrow t=43{,}3$ năm.

– Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân: cung cấp năng lượng hạt nhân giúp giảm khí thải nhà kính, mang lại nguồn cung cấp điện ổn định, đảm bảo năng lượng bền vững, đem lại lợi ích kinh tế lâu dài. Hệ thống khai thác năng lượng hạt nhân có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần bổ sung nhiên liệu.

– Nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân: tạo ra chất thải nguy hại cho môi trường, quá trình vận hành có khả năng rủi ro và sự cố khá cao, chi phí xây dựng tốn kém cũng như tiềm tàng nguy cơ về an ninh hạt nhân.

– Để đáp ứng nhu cầu năng lượng không ngừng tăng nhanh thì cơ hội phát triển các nhà máy điện hạt nhân là khả thi.

Vai trò của y học hạt nhân trong đời sống:

- Chẩn đoán và điều trị các bệnh ung thư, bệnh nội tiết, tim mạch...;

- Xử lí thực phẩm sử dụng bức xạ ion hoá, khử trùng các sản phẩm và thiết bị y tế (đồng phục, dụng cụ, băng gạc,...);

- Xác định nguồn nước, đánh giá nguy cơ xâm nhập nước mặn hoặc ô nhiễm nguồn nước, kiểm tra khả năng sử dụng nước;

- Phát hiện các khu vực đất bị xói mòn,...

Ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân:

– Chẩn đoán hình ảnh; Chẩn đoán hình ảnh kết hợp; Công nghệ chụp PET (Positron Emission Tomography); Công nghệ chụp SPECT – Chụp tim mạch và xạ hình xương; Điều trị ung thư,...

– Nhiễm quá nhiều phóng xạ có khả năng làm tổn thương các cơ quan hoặc mô trong cơ thể, thậm chí làm tăng nguy cơ ung thư.

– Khi công nghệ tiến bộ, các nhà khoa học hi vọng rằng các phương pháp điều trị sẽ tác động nhiều hơn đến khối u hoặc bệnh và ít ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể.