Phóng xạ là gì? Điểm nổi bật và ứng dụng của phóng xạ

Bức xạ là gì? Bức xạ được biết đến với đặc tính gì nổi bật và nó có ứng dụng gì trong cuộc sống? Chắc hẳn với những ai quan tâm đến bức xạ thì đây chính là những câu hỏi cần được giải đáp nhất. Vì vậy để có thêm những thông tin hữu ích về bức xạ, mời các bạn cùng tham gia những chia sẻ thú vị sau đây từ LabTrường Lê Hồng Phong.

1. Khái niệm

Bức xạ là gì? Trên thực tế, phóng xạ là hạt nhân nguyên tử mất ổn định rồi tự biến đổi, phát ra bức xạ hạt nhân trong quá trình hoạt động. Người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng phóng xạ này là Henri Becquerel.

Ông phát hiện ra nó khi đang nghiên cứu các vật liệu phát quang. Hợp chất Uranium được bọc trong một tờ giấy đen để trong ngăn kéo có dán ảnh bên cạnh. Một thời gian sau, ông phát hiện ra rằng hợp chất này không hề bị ảnh hưởng gì. Nhưng khi kiểm tra các bức ảnh, một số bức ảnh có màu đen rõ ràng.

Điều này giúp ông rút ra kết luận rằng sự tiếp xúc giữa hợp chất Uranium và tấm ảnh dẫn đến bức xạ. Từ đó người ta nghiên cứu thêm về chất phóng xạ này. Cho đến nay con người vẫn tiếp xúc với nguồn phóng xạ nhân tạo và tự nhiên này.

Hiện tượng phóng xạ

2. Định luật bức xạ

Năm 1896, người ta phát hiện ra rằng các hợp chất Uranium có khả năng phát ra các tia tự phát mà mắt thường không nhìn thấy được. Người đầu tiên là nhà vật lý người Pháp tên là Henri Becquerel. Sau đó, Marie Curie và Pierre Curie đã phát hiện và gọi những tia này là tia phóng xạ. Khi nó có thể xuyên qua những vật thể mà ngay cả ánh sáng bình thường cũng không thể xuyên qua được.

Mỗi chất phóng xạ có chu kỳ bán rã theo một thời gian đặc trưng T. Và sau khoảng thời gian 1 chu kỳ bán rã T thì ½ số nguyên tử của chất phóng xạ đó sẽ biến đổi thành chất khác. Trong trường hợp:

2.1. Bức xạ đơn

Trong trường hợp phóng xạ đơn lẻ chỉ có một phân rã, nghĩa là số hạt nhân còn lại bằng số hạt nhân ban đầu nhân với e. Công thức như sau:

N

Trong đó, λ là hằng số phân rã (còn gọi là xác suất phân rã). Để mô tả hiện tượng phân rã phóng xạ, người ta đưa hằng số phân rã sao cho một hạt nhân phân rã trong 1 đơn vị thời gian.

2.2. Bức xạ chuỗi

Trong trường hợp bức xạ chuỗi, 2 lần trong quá trình này sẽ có bức xạ liên tục.

N1

Ngoài ra, nhiều nghiên cứu về bản chất của hiện tượng phóng xạ còn cho thấy hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ không ổn định. Chúng sẽ tự phân hủy và giải phóng các hạt khác nhau như hạt alpha và beta. Kèm theo đó là bức xạ điện từ như tia gamma.

Bức xạ chuỗi

3. Các loại bức xạ

Các loại bức xạ hiện nay được phân chia dựa trên tia bức xạ. Theo đó, phân loại bức xạ sẽ bao gồm:

3.1. Bức xạ alpha

Bức xạ alpha là hạt nhân nguyên tử helium được phát ra bởi một số hạt nhân phóng xạ có số nguyên tử cao như uranium, plutonium và radium. Loại bức xạ này sẽ bao gồm các hạt alpha có điện tích gấp đôi điện tích của proton. Cùng với đó là tốc độ khoảng 20.000 km/s.

3.2. Bức xạ bêta

Phóng xạ được hiểu là các electron mang năng lượng phát ra từ hạt nhân của các nguyên tử không ổn định như iốt-131, Caesium-137. Loại bức xạ này bao gồm các electron tự do, tương tự như tia cathode. Tuy nhiên, chúng sẽ được phóng với vận tốc lớn hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng, khoảng 270.000 km/s.

3.3. Bức xạ tia gamma

Được ký hiệu là γ, tia gamma được gọi là photon tần số cực cao hoặc bức xạ điện từ. Bất kể cực tính của tụ điện là gì, tia gamma đều có bản chất giống như tia sáng.

Chưa kể, bước sóng của tia cực kỳ thấp nhưng lại có tần số cao nhất trong số các sóng điện tử. Vì vậy, gamma mang lại nhiều năng lượng nhất, vượt qua:

– Ánh sáng.

– X-quang.

– Tia hồng ngoại.

– Sóng vô tuyến.

– Tia cực tím…

Tia gamma có khả năng ion hóa mạnh, đặc biệt trong môi trường vật lý. Điều này làm cho nó cực kỳ nguy hiểm đối với các sinh vật sống. Nó được tạo ra từ các phản ứng hạt nhân, bao gồm:

– Quá trình tương tác giữa các hạt cơ bản như sự hủy cặp Electron – Positron, sự va chạm của hạt neutron lên Uranium khiến hạt nhân này bị vỡ.

– Quá trình phân rã của các đồng vị phóng xạ như K (đồng vị Kali).

3.4. bức xạ tia X

Nó là một dạng bức xạ điện từ có thể xuyên qua các vật thể rắn, thậm chí là cơ thể. Tùy thuộc vào mật độ của chúng, tia X có thể xuyên qua các vật thể khác nhau ít hay nhiều. Nó được sử dụng trong lĩnh vực y tế khi dùng để ghi lại các cấu trúc khác trong cơ thể hoặc hình ảnh của xương.

Được phát hiện lần đầu tiên bởi giáo sư vật lý người Đức – Wilhelm Conrad Roentgen. Tia X mà ông nghiên cứu có khả năng xuyên qua mô người để nhìn thấy hình ảnh các xương bên trong.

Tia bức xạ

4. Công thức phóng xạ

Bạn có thể tham khảo công thức tính độ phóng xạ sau:

H = λ.N = H0.e-λt = H0. 2-T/T

Trong đó:

– H: là độ phóng xạ của chất phóng xạ tại thời điểm T.

– λ: Hằng số bức xạ (s-1).

– N: Lượng hạt nhân phóng xạ tại thời điểm t.

– H0: Hoạt độ phóng xạ ban đầu của chất phóng xạ, tại thời điểm t0.

– T: Là chu kỳ bán rã của hạt nhân (tính bằng giây, ngày, giờ…).

Ngoài ra các bạn cũng có thể tham khảo cách tính đơn vị phóng xạ Becquerel bằng 2 công cụ chính như sau:

4.1. Sử dụng Google

Cách tính đơn vị đo bức xạ này rất đơn giản. Bạn chỉ cần truy cập trang chủ Google và gõ vào ô tìm kiếm số đơn vị Becquerel muốn quy đổi sang curie.

Ví dụ: Nếu bạn muốn đổi 9 becquerel sang curie thì gõ “9 becquerel = curie” rồi nhấn Enter. Sau đó Google sẽ trả về cho bạn kết quả chính xác nhất.

4.2. Sử dụng công cụ Convert World

– Bước 1: Vào website Convert World để chuyển đổi đơn vị.

– Bước 2: Bấm tìm kiếm curie sau đó nhập số đơn vị C cần chuyển đổi > Chọn đơn vị C > Chọn đơn vị mới cần chuyển đổi.

– Bước 3: Sau đó, nhấn Enter hoặc chọn mũi tên màu cam để tiến hành chuyển đổi.

5. Cảnh báo an toàn

Tìm hiểu bức xạ là gì, chắc chắn nhiều người sẽ quan tâm đến việc bức xạ có an toàn hay không. Hoặc tại sao bức xạ lại nguy hiểm và có cảnh báo an toàn nào không?

Trên thực tế, bức xạ có khả năng hủy diệt cơ thể ở cấp độ tế bào. Hơn nữa, nó có thể làm hỏng các phân tử DNA. Cơ thể bị ảnh hưởng khác nhau tùy theo từng cấp độ. Mức độ tác hại phụ thuộc vào thời gian con người tiếp xúc và cường độ tiếp xúc với bức xạ.

>> Xem thêm: Ô nhiễm phóng xạ là gì? Nguyên nhân, tác dụng và cách phòng ngừa

Vì vậy, các nhà nghiên cứu khoa học đã đưa ra những cảnh báo mà người tiếp xúc với bức xạ có thể gặp phải như:

– Da và tóc: Rụng tóc, ung thư da.

– Mắt: Đục thủy tinh thể.

– Tuyến giáp: Cường giáp, ung thư tuyến giáp.

– Phổi: Ung thư phổi.

– Huyết học và miễn dịch: Số lượng tế bào lympho trong máu giảm, tăng nguy cơ nhiễm trùng.

– Hệ tiêu hóa: Gây tiêu chảy, buồn nôn hoặc nôn.

– Thần kinh: Bức xạ phá hủy các tế bào thần kinh và các mạch máu nhỏ, có thể gây co giật và tử vong ngay lập tức.

– Tim mạch: Đứt trực tiếp vào các mạch máu nhỏ, có thể gây suy tim và tử vong.

– Sinh dục: Suy giảm chức năng tuyến tiền liệt, tinh hoàn, buồng trứng, ung thư vú.

– Tủy xương: Tác động trực tiếp lên tủy xương nơi sản sinh ra tế bào máu dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh như bệnh bạch cầu, bệnh bạch cầu.

Các nhà khoa học đưa ra cảnh báo an toàn về phóng xạ đối với con người

6. Ứng dụng của bức xạ

Mặc dù có thể gây hại cho sức khỏe con người nhưng bức xạ cũng có những ứng dụng quan trọng và thiết thực trong cuộc sống. Theo đó, bức xạ được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

6.1. Ứng dụng bức xạ trong y học

Trong lĩnh vực y học, chất phóng xạ được sử dụng để chẩn đoán và điều trị một số bệnh. Vì có thể dễ dàng tìm thấy ngay cả với số lượng nhỏ nên đồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi.

Bức xạ được sử dụng trong y học để giúp chẩn đoán và điều trị bệnh

6.2. Ứng dụng bức xạ trong công nghiệp

Dựa trên sự giải phóng năng lượng phân hạch từ Uranium, con người sử dụng phóng xạ trong công nghiệp để sản xuất điện. Nổi bật là lò phản ứng hạt nhân.

Ngoài ra, đồng vị phóng xạ còn được ứng dụng trong công nghiệp để:

– Gây đột biến ở thực vật.

– Đo mật độ và độ dày của tấm kim loại…

6.3. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

Trong nghiên cứu khoa học, người ta sử dụng phương pháp này khi sử dụng đồng vị C-14 để xác định tuổi của đồ vật. Hoặc sử dụng các chất phóng xạ hữu ích để tìm ra tuổi của vật liệu như:

– Các loại đá.

– Vật liệu địa chất…

Có thể thấy, bên cạnh câu hỏi bức xạ là gì còn có rất nhiều vấn đề liên quan đáng quan tâm. Những vấn đề này đều mang đến những thông tin hữu ích, giúp chúng ta hiểu biết về bức xạ một cách chính xác và đầy đủ hơn. Từ đó, bạn có thể phòng ngừa và bảo vệ bản thân tốt nhất trước những rủi ro có thể xảy ra.