Sự phóng xạ

Sự phân rã hạt nhân - phóng xạ và phân hạch

Tính phóng xạ là tính chất của một số hạt nhân nguyên tử không bền có thể tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các đồng vị không phóng xạ là các đồng vị bền. Các nguyên tố chỉ gồm các đồng vị phóng xạ gọi là nguyên tố phóng xạ.

Tự phân hạch là quá trình hạt nhân của các nguyên tử có khối lượng như ²³⁵U tự vỡ ra thành các mảnh hạt nhân kèm theo sự thoát ra nơtron và một số hạt cơ bản khác, cũng là một dạng của sự phân rã hạt nhân.

Trong tự phân hạch và phân ra hạt nhân đều có sự hụt khối lượng, tức là tổng khối lượng của hạt được tạo thành nhỏ hơn khối lượng của hạt nhân ban đầu. Khối lượng bị hao hụt này được chuyển hóa thành năng lượng khổng lồ được tính theo phương trình nổi tiếng của Anh - xtanh (A. Einstein) là: D E = D m.c ². Trong đó, D E là năng lượng thoát ra khi phân rã hạt nhân và năng lượng của bức xạ g ; D m là độ hao hụt khối lượng; c = 2,988.10 ⁸m/s là vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không.

Phóng xạ tự nhiên

Năm 1896, nhà vật lý người Pháp Béc - cơ - ren (A. Becquerel) và sau đó là vợ chồng ông bà Pi-e Quy-ri và Ma-ri Quy-ri (Pièrre Curie và Marie Curie) đã phát hiện ra rằng các hợp chất của U (uranium) có khả năng tự phát ra những tia không nhìn thấy được, gọi là các tia phóng xạ. Dưới tác động của điện trường, tia phóng xạ bị tách ra làm ba tia là: Tia a lệch về phía cực âm của điện trường, gồm các hạt a mang điện tích dương và khối lượng bằng khối lượng của nguyên tử He. Tia b lệch về phía cực dương của điện trường gồm các hạt electron mang điện tích âm. Tia g không bị lệch về phía cực nào của điện trường, cơ bản chất như tia sáng.

Những nghiên cứu về bản chất của hiện tượng phóng xạ chứng tỏ rằng hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ không bền, tự phân hủy và phóng ra các hạt vật chất khác nhau như hạt a , b ; kèm theo bức xạ điện tử tia g . Đồng thời với hiện tượng phóng xạ tự nhiên, người ta cũng phát hiện ra một số loại nguyên tử của số nguyên tử nhân tạo cũng có khả năng phóng xạ.

Sử dụng năng lượng phân hạch

Sự phân hạch giải phóng ra một năng lượng khổng lồ. Từ phương trình của Anh - xtanh, người ta tính ra rằng năng lượng phân hạch của 1kg ²³⁵U, có thể tích cỡ 1 quả bóng ten - nít tương đương với năng lượng đốt cháy 2.000 tấn than hoặc bằng sự nổ của 20.000 tấn thuốc nổ TNT. Năng lượng phân hạch của U được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Năm 2005, năng lượng này đã cung cấp khoảng 16% tổng sản lượng điện của thế giới. Điện hạt nhân hầu như không thải ra các khí độc hại, chi phí nhiên liệu thấp. Có thể là sự lựa chọn hợp lý cho sự phát triển bền vững của nước ta và nhiều quốc gia khác.

Bảo vệ phóng xạ

Tia phóng xạ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và các loài sinh vật khác. Khi làm việc với các đồng vị phóng xạ, phải tuyệt đối tôn trọng các quy định về an tòan hạt nhân. Các chất thải phóng xạ phải được xử lý theo các quy trình nghiêm ngặt và chôn chất thải trong các kho được xây dựng đặc biệt. Đối với chất thải hoạt độ cao, các kho thải phải an toàn trong thời gian dài, thậm chí đến hàng vạn năm.