Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử

Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử. Pin nguyên tử có độ tin cậy cao, dung lượng pin có thể duy trì được ở mức cao trong thời gian dài khi sử dụng khi sử dụng nguồn phóng xạ có chu kì bán rã lớn. Pin thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế đặc biệt hoặc các chuyến du hành vũ trụ dài ngày,... Dựa vào các thông tin được ghi trên Hình 24.2 em hãy:

Sách bài tập Vật Lí 12 Bài 24: Công nghiệp hạt nhân - Kết nối tri thức

Câu 24.3 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử. Pin nguyên tử có độ tin cậy cao, dung lượng pin có thể duy trì được ở mức cao trong thời gian dài khi sử dụng khi sử dụng nguồn phóng xạ có chu kì bán rã lớn. Pin thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế đặc biệt hoặc các chuyến du hành vũ trụ dài ngày,... Dựa vào các thông tin được ghi trên Hình 24.2 em hãy:

a) Xác định khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ được cho vào pin nguyên tử, biết rằng đồng vị ²³⁸Pu có chu kì bán rã là 87,7 năm.

b) Suất điện động của pin tỉ lệ thuận với độ phóng xạ. Người ta sẽ thay pin khi công suất pin giảm 50% so với giá trị công suất ban đầu. Sau bao lâu người bệnh mới cần mổ để thay pin nguyên tử cho thiết bị điều hoà điện tim?

Lời giải:

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

$H=\lambda N\Rightarrow 2,5Ci=\frac{\ln 2}{T}.N\Rightarrow 2,5.3,{7.10}^{10}=\frac{\ln 2}{87,\mathrm{7.365.86400}}N\Rightarrow N=3,{69.10}^{20}$

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

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

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.

Lời giải SBT Vật Lí 12 Bài 24: Công nghiệp hạt nhân hay khác:

• Câu 24.1 trang 82 Sách bài tập Vật Lí 12: Đánh dấu (x) vào các cột (đúng) hoặc (sai) tương ứng với các nội dung trong bảng dưới đây.....

• Câu 24.2 trang 82 Sách bài tập Vật Lí 12: Máy cán vật liệu thô thành lá vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là một sản phẩm ứng dụng tính chất đâm xuyên của tia phóng xạ ....

• Câu 24.4 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Vì sao các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển? ....

• Câu 24.5 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: 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.....

• Câu 24.6 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Nêu vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống.....

• Câu 24.7 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân.....

• Câu 24.8 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Tại sao người ta sử dụng tia gamma trong chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể?....

• Câu 24.9 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Nêu vai trò của y học hạt nhân trong đời sống....

• Câu 24.10 trang 83 Sách bài tập Vật Lí 12: Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân.....