BÀI 24: CÔNG NGHIỆP HẠT NHÂN

(14 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (5 CÂU)

Câu 1: Em hãy trình bày bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân ?

Trả lời:

Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân. Chất tải nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống như trong nhà máy điện thông thường.

Câu 2: Em có thể nêu ứng dụng của y học hạt nhân trong chẩn đoán và điều trị ?

Trả lời:

Y học hạt nhân là một chuyên ngành y tế sử dụng các đồng vị phóng xạ, hoặc các dược phẩm phóng xạ để chẩn đoán, quản lý, điều trị và nghiên cứu một số căn bệnh như cường giáp, ung thư tuyến giáp, u lympho và đau xương.

Câu 3: Em hãy kể tên những ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm ?

Trả lời:

Trong công nghệ sinh học: Tạo đột biến gen; Đánh dấu đồng vị phóng xạ ; Tiệt trùng dụng cụ y tế.

Trong bảo quản thực phẩm: Tiệt trùng thực phẩm; Ngăn chặn nảy mầm; Kiểm soát côn trùng.

Câu 4: Em hãy nêu ưu điểm của việc sử dụng phóng xạ trong công nghệ sinh học và bảo quản thực phẩm ?

Trả lời:

- Hiệu quả cao: Tiêu diệt được hầu hết các loại vi sinh vật gây hại.

- Không để lại dư lượng: Sau khi chiếu xạ, thực phẩm không chứa chất phóng xạ dư thừa.

- Bảo quản được lâu hơn: Giúp giảm thiểu lãng phí thực phẩm.

- Nâng cao chất lượng sản phẩm: Giúp sản phẩm tươi ngon hơn, an toàn hơn.

Câu 5: Em hãy nêu nhược điểm của việc sử dụng phóng xạ trong công nghệ sinh học và bảo quản thực phẩm ?

Trả lời:

- Chi phí đầu tư cao: Thiết bị chiếu xạ có giá thành khá lớn.

- An toàn: Cần có quy trình kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho người vận hành và môi trường.

Một số loại thực phẩm có thể bị thay đổi về màu sắc, mùi vị sau khi chiếu xạ.

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Hạt proton có động năng K_p = 2MeV, bắn vào hạt nhân đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau:

. Viết phương trình đầy đủ của phản ứng ?

Trả lời:

Ta có

Áp dụng định luật bảo toàn số nuclôn => 1+7 = 2.A =>A= 4 =>

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích => 1+ 3 = 2.Z => Z=2

Ta có phương trình

Câu 2: Bắn hạt vào hạt nhân đứng yên thì thu được một hạt proton và một hạt nhân X. Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo của hạt nhân X.

Trả lời:

Phương trình phản ứng:

Hạt nhân con là đồng vị của oxy cấu tạo bởi 17 nuclon trong đó có 8 proton và 8 nơtron.

Câu 3: Phản ứng phân rã của urani có dạng: . Tính x và y.

Trả lời:

Ta có:

;

Câu 4: phóng xạ và biến đổi thành lưu huỳnh S. Viết phương trình của sự phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lưu huỳnh.

Trả lời:

Ta có:

Hạt nhân lưu huỳnh có cấu tạo gồm 32 nuclon, trong đó có 16 proton và 16 nơtron.

3. VẬN DỤNG ( 3 CÂU)

Câu 1: Hạt nhân đang đứng yên thì phóng xạ α (không kèm bức xạ γ). Ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt α như thế nào ?

Trả lời:

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có

Vì m_X < m_α (X có số khối 206, α có số khối 4) nên W_đα > W_đX

Câu 2: Đồng vị là chất phóng xạ β^- với chu kỳ bán rã T = 5,33 năm, ban đầu một lượng Co có khối lượng m₀. Sau một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm?

Trả lời:

Khối lượng Co còn lại sau 1 năm là , khối lượng Co bị phân rã trong thời gian đó là m₀ – m → Số phần trăm chất phóng xạ bị phân rã trong 1 năm là

Câu 3: Một lượng chất phóng xạ ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Chu kỳ bán rã của Rn là bao nhiêu ?

Trả lời:

Độ phóng xạ của tại thời điểm t là , độ phóng xạ giảm trong thời gian 12,5 ngày là , từ đây ta tính được T = 3,8 ngày.

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một pho tượng cổ bằng gỗ biết rằng độ phóng xạ của nó bằng 0,42 lần độ phóng xạ của một mẫu gỗ tươi cùng loại vừa mới chặt có khối lượng bằng 2 lần khối lượng của pho tượng cổ này. Biết chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ là 5730 năm. Tuổi của pho tượng cổ này gần bằng bao nhiêu ?

Trả lời:

Theo bài ta có:

H = 0,42.2H₀ = 0,84H₀

Theo định luật phóng xạ:

năm.

Câu 2: Nhà máy điện nguyên tử dùng U235 có công suất 600 MW hoạt động liên tục trong 1 năm. Cho biết 1 hạt nhân bị phân hạch toả ra năng lượng trung bình là 200 MeV, hiệu suất nhà máy là 20%

a) Tính lượng nhiên liệu cần cung cấp cho nhà máy trong 1 năm ?

b) Tính lượng dầu cần cung cấp cho nhà máy công suất như trên và có hiệu suất là 75%. Biết năng suất toả nhiệt của dầu là 3.10⁷ J/kg. So sánh lượng dầu đó với urani ?

Trả lời:

a) Vì H = 20% nên công suất urani cần cung cấp cho nhà máy là

P_n = 100.P/20 = 5P

Năng lượng do nhiên liệu cung cấp cho nhà máy trong 1 năm là:

W = P_n.t = 5.6.10⁸. (365.24.60.60) = 9,4608.10¹⁶J

Số hạt nhân U235 phân dã để được năng lượng đó là :

Khối lượng U235 cung cấp cho nhà máy là

b) Vì H = 75% nên công suất dầu cần cung cấp cho nhà máy là

Năng lượng dầu cung cấp cho 1 năm là W' = (4.6.10⁸/3).24.60.60.356 = 2,53.10¹⁵ J.

Lượng dầu cần cung cấp là m' = W;/3.10⁷ = 8,4.10⁷ kg = 84 000 tấn.

Ta có: m' / m = 7,30.10⁴