Phóng xạ là gì? Chất phóng xạ là gì? Ứng dụng trong đời sống

Chất phóng xạ là một trong những chất được ứng dụng nhiều trong cuộc sống, tuy nhiên chất này cũng vô cùng nguy hiểm đến sức khỏe của con người. Vậy phóng xạ là gì, chất phóng xạ là gì cũng như những ứng dụng cụ thể trong đời sống của loại chất này như thế nào, mời bạn đọc cùng tìm hiểu ngay sau đây.

Phóng xạ hạt nhân là gì? Chất phóng xạ là gì?

Phóng xạ hay còn gọi là phóng xạ hạt nhân là quá trình các hạt nhân nguyên tử mất ổn định, vì thế nên đã tự biến đổi, sau đó phát ra các bức xạ hạt nhân. Vật chất chứa các hạt nhân không bền chính là chất phóng xạ.

Các chất phóng xạ rất nguy hiểm, mặc dù chất phóng xạ có những lợi ích nhất định đối với ngành công nghiệp, y tế. Tuy nhiên, những chất này cũng có những ảnh hưởng không nhỏ tới sức khoẻ con người.

Henry Becquerel chính là người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng phóng xạ khi đang làm việc với vật liệu phát quang. Hợp chất Uranium được đặt trong ngăn kéo với những tấm ảnh, được bọc trong một tờ giấy đen. Khi kiểm tra những tấm ảnh, ông thấy có những tấm ảnh bị đen đi trong khi đó những hợp chất khác lại không. Chính sự tiếp xúc này đã dẫn tới khái niệm về sự phóng xạ. Từ đó đã có thêm nhiều nghiên cứu hơn về phóng xạ.

Định luật phóng xạ

Đặc tính quá trình phóng xạ

Chất phóng xạ có những đặc tính cơ bản như sau:

• Bản chất chính là quá trình của sự biến đổi hạt nhân.
• Mang tính tự phát, không điều khiển được (không phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ,…) 
• Đây là quá trình ngẫu nhiên (không có thời gian phân rã xác định).

Công thức định luật phóng xạ

Đặc trưng cho mỗi chất phóng xạ là thời gian T, được gọi là chu kỳ bán rã. Sau thời gian 1 chu kỳ bán rã T, một nửa lượng chất phóng xạ bị phân rã sau đó biến thành một chất khác.

Định luật phóng xạ được diễn tả theo công thức sau đây: 

Ta có, ông thức về định luật phân rã phóng xạ như sau: N = N0e-λt

 -> Số hạt nhân phân rã: ΔN = N${}_0$ – N = N${}_0$(1 – e${}^{}$)

Chu kì bán rã của các chất phóng xạ

Chu kì bán rã là gì? Chu kì bán rã là thời gian mà qua đó số lượng của các hạt nhân còn lại 50% (có nghĩa là phân rã 50%).

Công thức chu kì bán rã T: T = ln2 / λ = 0,693 / λ

Xem thêm: Phản ứng hạt nhân là gì? Phân loại, đặc tính, ứng dụng

Các nguồn phóng xạ?

Nguồn phóng xạ là những khối vật chất có khả năng phát ra tia bức xạ như: tia gamma, hạt alpha, hạt beta, neutron,… Những nguyên tử có tính phóng xạ là đồng vị phóng xạ, còn nguyên tử không có tính chất này là đồng vị bền. 

Các nguyên tố hóa học chỉ chứa các đồng vị phóng xạ, không có bất kỳ đồng vị bền nào được gọi là nguyên tố phóng xạ. Vật chứa các nguyên tử này là chất phóng xạ. Theo đó ta có một số nguồn phóng xạ cụ thể sau:

• Nhà máy điện đốt than: Than là nhiên liệu không tinh khiết, có thể chứa những chất phóng xạ như Uranium, Thorium,… Vì thế, khi cháy chúng có thể phóng xạ và thải ra bầu khí quyển và tồn tại trong hệ sinh thái của chúng ta.
• Vụ nổ vũ khí hạt nhân: Với những vụ thử vũ khí hạt nhân sẽ để lại các đồng vị phóng xạ tồn tại vô cùng lâu ở trong khí quyển. Cho đến nay một số chất vẫn còn đang tồn tại.

• Ở trong tự nhiên: Bên cạnh đó còn có các chất phóng xạ trong tự nhiên. Những hạt tích điện phản ứng với bầu khí quyển của trái đất nhằm tạo ra tia phóng xạ thứ cấp chiếu tới trái đất. Bầu khí quyển giúp che chắn chúng ta khỏi các tia này.

Các loại tia phóng xạ là gì?

Tia phóng xạ là các bức xạ hạt nhân được phát ra từ quá trình phóng xạ. Chúng chính là các dòng hạt được chuyển động nhanh chóng thành 1 dòng.

Các loại tia được phát ra từ các chất phóng xạ bao gồm:

• Tia alpha: Đây là các hạt alpha có điện tích bằng 2 lần điện tích proton được phóng ra với vận tốc khoảng 20.000 km/s. Loại tia này có thể dễ dàng bị chặn lại bởi 1 tờ giấy.
• Tia beta: Đây là dòng các electron tự do mang điện tích âm, chúng được chuyển động với vận tốc lớn, lên tới khoảng 270.000 km/s. Tia này sẽ bị chặn lại được bởi 1 tấm kim loại.
• Tia gamma: Đây là các hạt photon không mang điện tích với tính chất giống như ánh sáng, tuy nhiên bước sóng nhỏ hơn, tốc độ khoảng 100.000 km/s. Tia này có thể xuyên qua được những vật chất cao, vì thế nên cần phải có 1 vật liệu có mật độ dày để chặn lại, ví dụ như tấm chì dày.
• Bên cạnh đó còn có 1 số loại tia khác như các neutron không có điện tích, những hạt neutrino không có điện tích phóng ra với vận tốc gần bằng với tốc độ của ánh sáng. Hạt neutrino phát ra cùng với hạt beta trong phóng xạ phân rã beta.

• Không chỉ tìm thấy tia phóng xạ từ các chất phóng xạ, các tia này còn được quan sát thấy ở các nguồn khác nhau như va chạm của các tia trong khí quyển trái đất hay các lò phản ứng hạt nhân,… 

Xem thêm: Phản ứng nhiệt hạch là gì? Ứng dụng, ví dụ phản ứng nhiệt hạch

Ứng dụng của phóng xạ ở trong đời sống

Ứng dụng trong y học

Chất phóng xạ được dùng rộng rãi ở trong phỏng đoán, điều trị riêng được gọi là y học hạt nhân. Chúng là chất để đánh dấu một số quy trình chẩn đoán. Bởi các đồng vị phóng xạ có tính chất giống với những đồng vị ổn định của một nguyên tố, cho nên có thể thay thế các đồng vị này ở trong quá trình sinh lý. Bên cạnh đó chúng có thể dễ dàng tìm lại được cả với những số lượng rất nhỏ.

Ví dụ:

• I 131: Dùng để xác định cung lượng tim, thể tích huyết tương hay đo hoạt động của tuyến giáp.
• P32: Dùng để xác định khối u ác tính, vì chúng có xu hướng hay tích lũy Photpho nhiều hơn các tế bào bình thường…
• Technetium-99m: Dùng cho các thiết bị quét ảnh phóng xạ, đặc biệt có giá trị trong việc nghiên cứu cấu trúc giải phẫu của các cơ quan.
• Cobalt-60 và cesium-137: Dùng phổ biến trong việc điều trị ung thư. Chúng được dùng 1 cách có chọn lọc với những khối u ác tính, giúp làm giảm thiểu thiệt hại đến các mô khỏe mạnh lân cận.

Ứng dụng trong công nghiệp

Ứng dụng quan trọng nhất của phóng xạ trong công nghiệp là sản xuất điện dựa trên việc giải phóng năng lượng phân hạch Uranium, đây là các lò phản ứng hạt nhân.

Bên cạnh đó, đồng vị phóng xạ còn được dùng để nhằm đo độ dày, mật độ của tấm kim loại hay là các đột biến ở thực vật, nhờ đó giúp bảo tồn các thực phẩm có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh,… 

Ứng dụng trong việc thực hiện nghiên cứu khoa học

Trong nghiên cứu khoa học, các chất phóng xạ được vận dụng trong việc xác định tuổi thọ cũng các loại vật liệu địa chất, các loại đá,… Thường thì các phương pháp này sẽ thường hay sử dụng đồng vị C-14.

Xem thêm: Phản ứng phân hạch là gì? Phương trình, ứng dụng, ví dụ

Trong nông nghiệp

Chất phóng xạ được ứng dụng trong nền nông nghiệp nhằm để góp phần giúp tạo ra hàng nghìn các giống cây trồng mới với năng xuất cao, cùng với đó là khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt hiệu quả.

Nhờ kỹ thuật vô sinh côn trùng, dùng chất phóng xạ giúp làm mất khả năng sinh sản của chúng có chọn lọc cao nhưng vẫn đảm đảm bảo không gây ra tình trạng bị ô nhiễm.

Phóng xạ hạt nhân nguy hiểm như thế nào đến sức khỏe

Mặc dù chất phóng xạ được ứng dụng nhiều trong những ngành nghề khác nhau, nhưng đặc tính của nó vẫn gây ra các độc hại đối với sức khỏe con người. Chất phóng xạ sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe, tùy vào lượng bức xạ mà mỗi người tiếp xúc. Lượng tiếp xúc với chất phóng xạ càng lớn sẽ càng có nhiều nguy cơ làm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. 

Khi tiếp xúc với lượng lớn chất phóng xạ sẽ có thể gây ra các hiện tượng như buồn nôn, nôn, rụng tóc, tiêu chảy, xuất huyết, tổn thương hệ thần kinh trung ương và tử vong. 

Việc tiếp xúc với phóng xạ trong khoảng thời gian nhiều năm sẽ làm tăng nguy cơ mắc các bệnh ung thư. Đồng thời gây tổn thương DNA, đặc biệt là ở trẻ nhỏ và thai nhi, từ đó gây ra các khiếm khuyết di truyền nghiêm trọng.

Như vậy, bài viết trên chúng tôi đã giúp bạn đọc tìm hiểu được phóng xạ là gì, cũng như những điều cơ bản về chất phóng xạ. Hy vọng những thông tin này sẽ hữu ích, giúp bạn có thể làm tốt được các bài tập phóng xạ hạt nhân. Đừng quên theo dõi chúng tôi để cập nhật thêm nhiều thông tin hữu ích khác nhé!