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

Phóng xạ là gì? Phóng xạ được biết đến với những đặc điểm nổi bật nào và có ứng dụng gì trong cuộc sống? Chắc hẳn với những người quan tâm về phóng xạ thì đây là những thắc mắc cần được giải đáp nhất. Vậy để có thêm những thông tin hữu ích về phóng xạ, mời bạn hãy cùng đến với những chia sẻ thú vị sau đây của LabVIETCHEM. 

1. Khái niệm

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

Ông phát hiện ra khi đang làm việc với vật liệu phát quang. Hợp chất Uranium được bọc trong 1 tờ giấy đen để trong ngăn kéo có những bức ảnh đặt cạnh. Một thời gian sau ông phát hiện ra 1 điều đó là hợp chất không bị ảnh hưởng gì. Nhưng khi kiểm tra những tấm ảnh thì có những tấm lại bị đen đi trông thấy.

Điều này giúp cho ông rút ra được kết luận là do sự tiếp xúc giữa hợp chất Uranium và tấm ảnh dẫn đến phóng xạ. Từ đó về sau, người ta nghiên cứu nhiều hơn về chất phóng xạ này. Cho đến hiện tại thì con người vẫn đang tiếp xúc với nguồn phóng xạ nhân tạo và tự nhiên này.

Hiện tượng phóng xạ

2. Định luật của phóng xạ

Năm 1896, có phát hiện các hợp chất Uranium có khả năng tự phát ra những tia mà mắt thường không nhìn thấy được. Đầu tiên là nhà vật lý người Pháp tên là Henri Becquerel. Rồi tiếp sau đó là vợ chồng Marie Curie - Pierre Curie đã tìm ra và gọi các tia này tia phóng xạ. Khi mà nó có thể xuyên qua những vật mà ngay cả tia sáng bình thường không thể đi xuyên qua được.

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

2.1. Phóng xạ đơn

Trường hợp phóng xạ đơn chỉ có 1 lần phân rã, có nghĩa số hạt nhân còn lại bằng với số hạt nhân ban đầu rồi nhân với e. Công thức như sau:

N(t)=N0e-λt

Mà trong đó,  λ là hằng số phân rã (hay còn được biết tới là xác suất phân rã). Nhằm mô tả hiện tượng phân rã phóng xạ mà người ta đưa vào đại lượng hằng số phân rã để 1 hạt nhân phân rã trong 1 đơn vị thời gian.

2.2. Phóng xạ chuỗi

Trường hợp phóng xạ chuỗi thì trong quá trình này có 2 lần sẽ phóng xạ liên tục.

N1(t) = N10e-λ1t

Ngoài ra, nhiều nghiên cứu về bản chất các hiện tượng phóng xạ cũng cho biết rằng, hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ không bền. Chúng sẽ tự phân hủy và phóng ra các hạt vật chất khác nhau như hạt anpha, beta. Kèm theo đó là bức xạ điện từ như tia gamma.

Phóng xạ chuỗi 

3. Các loại tia phóng xạ 

Các loại phóng xạ hiện nay được phân chia dựa theo các tia phóng xạ. Theo đó, phân loại phóng xạ sẽ bao gồm: 

3.1. Tia phóng xạ anpha

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

3.2. Tia phóng xạ beta 

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

3.3. Phóng xạ tia gamma

Ký hiệu là γ, tia gamma được biết đến là quang tử có tần số vô cùng cao hay loại bức xạ điện từ. Không lệch về cực nào của tụ điện, tia gamma có bản chất như tia sáng.

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

- Ánh sáng.

- Tia X.

- Tia hồng ngoại.

- Sóng Radio.

- Tia cực tím…

Tia gamma có khả năng ion hóa mạnh, nhất là trong môi trường vật chất. Dẫn đến nó cực nguy hiểm với các sinh vật sống. Nó sinh ra từ các phản ứng hạt nhân, bao gồm:

- Quá trình tương tác giữa các hạt cơ bản như hủy cặp Electron - Positron, va đập của hạt Neutron vào Uranium khiến gây vỡ hạt nhân này.

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

3.4. Phóng xạ tia X

Là 1 dạng bức xạ điện từ có thể xuyên qua các vật rắn, cứng, ngay cả cơ thể cũng có thể xuyên qua. Tùy vào mật độ của chúng mà tia X xuyên qua các vật thể khác nhau ít hay nhiều. Nó được dùng trong lĩnh vực y học khi dùng để ghi lại các cấu trúc khác trong cơ thể hay hình ảnh của xương.

Được phát hiện lần đầu tiên bởi 1 giáo sư vật lý người Đức - Wilhelm Conrad Roentgen. Tia X được ông nghiên cứu có khả năng xuyên qua mô của con người để thấy hình ảnh xương bên trong.

Các tia phóng xạ

4. Công thức phóng xạ

Bạn có thể tham khảo về 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 phóng xạ (s-1).

- N: Lượng hạt nhân của chất phóng xạ tại thời điểm t.

- H0: Độ phóng xạ ban đầu của chất phóng xạ, tại thời điểm t0.

- T: Là chu kì bán rã của hạt nhân (tính theo đơn vị giây, ngày, giờ...).

Bên cạnh đó, bạn cũng có thể tham khảo thêm cách tính đơn vị đo phóng xạ Becquerel bằng 2 công cụ chính như sau:

4.1. Dùng Google

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

Ví dụ: Muốn đổi 9 becquerel sang curie thì gõ "9 becquerel = curie" và nhấn Enter. Sau đó, Google sẽ trả lại bạn kết quả gần như chính xác nhất. 

4.2. Dùng công cụ Convert World

- Bước 1: Vào website Convert World để thực hiện quy đổi đơn vị.

- Bước 2: Nhấn tìm kiếm curie rồi nhập số lượng đơn vị C cần chuyển đổi > Chọn đơn vị C > Chọn đơn vị mới để chuyển đổi.

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

5. Cảnh báo an toàn

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

Thực tế cho thấy, phóng xạ có khả năng phá hủy cơ thể ở cấp độ tế bào. Hơn nữa, nó có thể sẽ làm hư hại phân tử ADN. Cơ thể bị ảnh hưởng khác nhau tùy vào mỗi cấp độ không giống nhau. Mức độ tác hại phụ thuộc vào thời gian con người tiếp xúc và cường độ tiếp xúc với phóng xạ. 

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

Do đó, các nhà nghiên cứu khoa học đã đưa ra những cảnh báo mà con người khi nhiễm phóng xạ có thể gặp phải như: 

- Da, 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 hay nôn mửa.

- Thần kinh: Bức xạ  tiêu diệt các tế bào thần kinh và mạch máu nhỏ, có thể gây co giật và chết ngay lập tức.

- Tim mạch: Phá vỡ trực tiếp đến các mạch máu nhỏ, có thể gây suy tim và tử vong.

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

- Tủy xương: Tác động trực tiếp tới tủy xương nơi sản xuất ra các tế bào máu dẫn tới nguy cơ mắc các bệnh như máu trắng, ung thư máu.

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

6. Ứng dụng của phóng xạ

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

6.1. Ứng dụng của phóng xạ trong y học

Trong lĩnh vực y học, chất phóng xạ được sử dụng để chẩn đoán và điều trị cho 1 số loại bệnh. Bởi vì tìm được 1 cách dễ dàng ngay cả số lượng nhỏ nên các đồng vị phóng xạ được dùng nhiều.

Phóng xạ được ứng dụng trong y học giúp hỗ trợ chẩn đoán và điều trị bệnh

6.2. Ứng dụng của phóng xạ trong công nghiệp

Dựa trên việc giải phóng năng lượng phân hạch của Uranium mà người ta ứng dụng phóng xạ trong công nghiệp để sản xuất ra điện. Nổi bật như các lò phản ứng hạt nhân.

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

- Gây đột biến thực vật.

- Đo mật độ, độ dày của tấm kim loại…

6.3. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

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

- Các loại đá.

- Vật liệu địa chất…

Có thể thấy rằng, bên cạnh thắc mắc phóng xạ là gì thì còn rất nhiều những vấn đề liên quan được quan tâm. Những vấn đề này đều mang đến những thông tin hữu ích, giúp chúng ta hiểu đúng và đủ hơn về phóng xạ. Để từ đó có thể phòng tránh và bảo vệ bản thân tốt nhất trước những nguy cơ có thể xảy ra.