Tiêu đề Chủ đề 4 Vật lí hạt nhân - HS.docx ✅

BÀI TOÁN THỰC TẾ - THỰC NGHIỆM – MÔ PHỎNG ĐỐ VUI PHÓNG XẠ Vào ngày sinh nhật của bạn, bạn đo hoạt độ của một mẫu 210Bi có chu kỳ bán rã là 5,01 ngày. Hoạt độ bạn đo được là 1 μCi. Hoạt động của mẫu này vào ngày sinh nhật tiếp theo của bạn là bao nhiêu ? (a) 1 μCi (b) 0,2 μCi (c) 0,01 μCi (d) 10 – 22 μCi ĐỒNG VỊ HẠT NHÂN Hình dưới đây biểu diễn ba hạt nhân ,,.ABC Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai ? a) Hạt nhân A có 7 neutron và 7 proton. b) Hạt nhân A và C có cùng số khối c) Hạt nhân B và C là các hạt nhân đồng vị d) Hạt nhân A và C có thể tích khác nhau Năng lượng liên kết riêng của một số hạt nhân theo số khối A Hình bên dưới thể hiện năng lượng liên kết riêng của một số hạt nhân theo số khối A. Biết các hạt nhân càng bền vững khi năng lượng liên kết riêng càng lớn. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng (Đ), phát biểu nào sai (S) a) Hạt nhân 56Fe là một trong những hạt nhân bền vững nhất. b) Hạt nhân 238U là một trong những hạt nhân bền vững nhất. c) Độ bền vững của các hạt nhân được sắp xếp 110141209PrCdBi
d) Năng lượng liên kết riêng của lớn hơn năng lượng liên kết riêng của SỰ KIỆN CHERNOBYL Lò phản ứng Chernobyl. Hơn 100 người đã tử vong ngay sau khi xảy ra sự cố tan chảy, và sẽ có hàng nghìn người tử vong vì ung thư do bức xạ gây ra trong tương lai. Mặc dù tai nạn xảy ra do một loạt các sai lầm của con người, nhưng những nỗ lực dọn dẹp đã rất anh hùng. Phần lớn những người tử vong ngay lập tức là các lính cứu hỏa và nhân viên lò phản ứng. (Nguồn: Elena Filatova). Uớc tính rằng thảm họa Chernobyl đã phát tán 6,0MCi của 137Cs vào môi trường. Hãy tính khối lượng của 137Cs đã phát tán. Biết chu kì bán huỷ của Cs là 30,2 năm. Potassium Kali là khoáng chất với tỷ lệ chiếm nhiều thứ ba trong cơ thể. Kali rất quan trọng trong việc điều chỉnh chất lỏng, gửi tín hiệu đến hệ thần kinh và điều chỉnh các cơn co cơ bắp. Khoảng 98% kali trong cơ thể được tìm thấy trong các tế bào. Trong đó, 80% được tìm thấy trong tế bào cơ, 20% còn lại có ở trong xương, gan và hồng cầu. Kali (Potassium) tự nhiên chứa 40 K , có chu kỳ bán rã là 91,27710 năm. a) Trong cơ thể một người sẽ có tốc độ phân rã của 40 K là 4140 Bq thì khối lượng của Kali là bao nhiêu mg ? b) Tỷ lệ 40 K trong Kali tự nhiên là bao nhiêu? Biết rằng người đó có 140 g Kali trong cơ thể của một người trưởng thành bình thường có khối lượng 70kg. THÍ NGHIỆM TÁN XẠ Tán xạ gamma cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc nguyên tử và hạt nhân. Bẳng cách phân tích cách tia gamma tán xạ từ các nguyên tử, nhà vật lí có thể đo kích thước hạt nhân, mật độ điện tử, và các đặc điểm cấu trúc khác của vật chất. Trong y học, tán xạ gamma được sử dụng trong các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh như xạ hình và PET (Positron Emission Tomography). Một nhà vật lí hạt nhân thực hiện thí nghiệm tán xạ tia gamma từ một chất và nhận thấy bằng chứng về một hạt nhân có bán kính 4,8.10 –15 m Tìm khối lượng nguyên tử của hat nhân đó theo đơn vị u.
Thực nghiệm giả định 2 hạt neutron liên kết Một nhà vật lí hạt nhân phát hiện ra một hạt nhân trung hòa có khối lượng 2,02733 u và giả định rằng đó là hai neutron liên kết với nhau. Biết khối lượng của một hạt neutron là 1,008665 u. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai ? Biết 1uc 2 = 931,5 MeV. a) Năng lượng liên kết của hạt nhân trung hoà giả định này là – 9,315 MeV. b) Năng lượng liên kết âm cho thấy hệ hai neutron là một hệ liên kết ổn định. c) Hai neutron có thể tự liên kết để tạo thành một hạt trung hòa ổn định. d) Để hai neutron có thể liên kết với nhau thành một hệ ổn định, cần có thêm các hạt khác như proton. Máy bay mạ Radium Máy bay Thế chiến II có các thiết bị với mặt số sơn Radium phát sáng . Hoạt độ của một thiết bị như vậy là 1,0. 10 5 Bq khi mới ra khỏi xưởng sản xuất. (a) Khối lượng của Ra 226 có trong đó là bao nhiêu? (b) Sau một vài năm, các chất phát quang trên mặt số đã bị hư hỏng về mặt hóa học, nhưng Radium không bị thoát ra ngoài. Hoạt độ của thiết bị này là bao nhiêu sau 57,0 năm kể từ khi nó được chế tạo? Iod phóng xạ trong sữa bò Khi có sự cố hạt nhân, ví dụ như sự cố nổ lò phản ứng hạt nhân tại Nhật Bản năm 2011, các chất phóng xạ ở dạng bụi rất nhỏ theo gió hoặc nước phát tán ra môi trường xung quanh. Chất phóng xạ bị thấm vào đất và nhiễm vào cỏ. Khi bò ăn loại cỏ này thì bò cũng bị nhiễm phóng xạ, dẫn đến sữa bò cũng bị nhiễm phóng xạ. Sữa bò được sản xuất gần các lò phản ứng hạt nhân có thể được kiểm tra với lượng nhỏ nhất là 1,00 pCi I131 trên mỗi lít, để kiểm tra khả năng rò rỉ từ lò phản ứng. Khối lượng của I131 có hoạt độ này là bao nhiêu? Biết chu kì bán huỷ của I131 khoảng 8,04 ngày.
NHIỆT HẠCH Phản ưng kết hợp hai hay nhiều hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn gọi là phản ứng nhiệt hạch. Phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra khi đáp ứng được những điều kiện cụ thể. Khi đó, phản ứng sẽ sinh ra nhiệt lượng khổng lồ (nhiều hơn rất nhiều so với phản ứng phân hạch). Trên thực tế, con người chỉ nghiên cứu được phản ứng nhiệt hạch từ các hạt nhân Hidro tổng hợp thành Heli do nguồn nguyên liệu hidro vô tận trong tự nhiên. Hai hạt nhân Deuteron hợp nhất để tạo thành một hạt nhân Tri-ti (triton, hoặc hạt nhân của 3 H) và một proton. Bao nhiêu năng lượng (MeV) được giải phóng cho quá trình hợp nhất này ? Biết 1uc 2 = 931,5 MeV và khối lượng Deuteron, Triton và proton (theo đơn vị u) lần lượt là: 2,014102 ; 3,016049 và 1,007825 Cơ sở đánh lửa quốc gia Cơ sở đánh lửa quốc gia (National Ignition Facility - NIF) Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở Livermore, California , Hoa Kỳ. Nhiệm vụ của NIF là đạt được phản ứng tổng hợp đánh lửa với mức tăng năng lượng cao . Buồng mục tiêu (target chamber) là nơi đặt viên nhiên liệu chứa hỗn hợp các hạt nhân (như Deuterium và Tritium) để thực hiện phản ứng nhiệt hạch. Trong buồng này, các chùm tia laser cực mạnh được chiếu hội tụ vào viên nhiên liệu để nén và đốt nóng nó, từ đó kích hoạt phản ứng nhiệt hạch. Buồng mục tiêu thường được thiết kế với nhiều lỗ để các chùm tia laser có thể đi vào từ nhiều hướng, đảm bảo sự hội tụ đồng đều và đạt hiệu quả cao nhất trong việc nén viên nhiên liệu. Nếu các tia laser cung cấp công suất 5,10¹⁴ W trong khoảng 5 nano giây cho một viên nhiên liệu nhỏ chứa Deuterium và Tritium nằm ở trung tâm của buồng, từ đó kích hoạt phản ứng nhiệt hạch. Biết hiệu suất laser là 50%. Tìm năng lượng nhiệt hạch ? Ngôi sao Technetium Năm 1952, các vạch phổ của nguyên tố Technetium-99 ( 99Tc được phát hiện trong một ngôi sao khổng lồ đỏ. Các ngôi sao khổng lồ đỏ là những ngôi sao rất già, thường có tuổi khoảng 10 tỷ năm và gần kết thúc cuộc đời của chúng. Technetium không có đồng vị ổn định và chu kỳ bán rã của 99Tc là 200 000 năm. 99 Tc đã tồn tại trong ngôi sao khổng lồ đỏ này qua bao nhiêu chu kỳ bán rã nếu tuổi của ngôi sao là 10 tỷ năm? Chernobyl Trong thảm họa năm 1986 tại lò phản ứng Chernobyl ở Đông Âu, khoảng 1/8​ lượng 137Cs có trong lò phản ứng đã bị phát tán. Đồng vị 137Cs có chu kỳ bán rã là 30,07 năm, phân rã qua quá trình phân rã beta (β) và phát ra tổng năng lượng 1,17 MeV cho mỗi lần phân rã. Trong đó, 0,51 MeV thuộc về electron phát ra, còn lại thuộc về tia gamma (γ). Tìm năng lượng của tia gamma theo đơn vị Jun. A. 1,06.10 –13 B. 2,06.10 –13 C. 1,06.10 –14 D. 2,06.10 –13 Viên nhiên liệu của NIF