Chất phóng xạ cobalt \(_{}^{60}Co\) dùng trong y tế có chu kì bán rã 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là 58,9 amu. Ban đầu có 500 g \(_{}^{60}Co\).

Khối lượng \(_{}^{60}Co\) còn lại sau 12 năm là

Để làm tăng tốc độ phân rã của một chất phóng xạ, người ta sẽ tiến hành

Khối chất của đồng vị phóng xạ, sau một khoảng thời gian  phân rã và ghi nhận độ phóng xạ của khối chất theo đồ thị sau:

Phóng xạ là quá trình hạt nhân

Trong nghiên cứu thủy văn, các nhà khoa học thường sử dụng đồng vị phóng xạ Triti để nghiên cứu chuyển động của nước ngầm. Họ bơm một lượng nhỏ triti vào nguồn nước như giếng hoặc sông, sau đó định kỳ lấy mẫu ở các vị trí khác nhau để đo nồng độ triti. Dựa vào sự thay đổi nồng độ triti theo thời gian, người ta có thể xác định hướng chảy, tốc độ và tuổi của nước ngầm. Triti là một đồng vị phóng xạ của hydro, phát ra bức xạ beta yếu và có chu kỳ bán rã khoảng 12,3 năm. Giả sử ban đầu người ta đưa vào mạch nước một lượng 1,00 mg Triti tinh khiết tại một điểm A đã được đánh dấu.

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai. 

Người ta tiêm dược chất phóng xạ FDG vào người bệnh để chụp ảnh PET bên trong cơ thể bệnh nhân. FDG chứa đồng vị \({ }_{9}^{18} \mathrm{~F}\) phóng xạ \(\beta^{+}\) với chu kỳ bán rã khoảng \(\frac{11}{6}\) giờ.

Trong thành phần sữa bò có chứa potassium với nồng độ \(2 \mathrm{~g} / \ell\). Trong đó có \(0,0117 \%\) là đồng vị phóng xạ potassium \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) với chu kì bán rã là \(1,25.10^{9}\) năm.

Sau tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl vào năm 1986, người ta phát hiện có các đồng vị phóng xạ \({ }_{53}^{131}\) I trong khí quyển. Mưa sẽ làm cỏ nhiễm đồng vị phóng xạ này và cuối cùng nó xuất hiện trong sữa bò. Người ta đo được độ phóng xạ \({ }_{53}^{131} \mathrm{I}\) trong sữa bò ở Ba Lan lúc đó là \(2 \mathrm{kBq} / \ell\). Biết chu kì bán rã của \({ }_{53}^{131} \mathrm{I}\) là 8,02 ngày.

Khối lượng của nguyên tử được xem gần bằng số khối của nguyên tử tính theo đơn vị amu. Lấy một năm có 365 ngày.

Sau bao lâu thì độ phóng xạ của đồng vị phóng xạ \({ }_{53}^{131} \mathrm{I}\) có trong 3 lít sữa bò ở Ba Lan khi đó giảm xuống bằng độ phóng xạ của đồng vị phóng xạ \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) được tính ở Câu 5?

Trong hình bên, bệnh nhân được đo chức năng thông khí phổi bằng phương pháp xạ hình phổi. Xạ hình phổi là phương pháp sử dụng một số đồng vị phóng xạ dạng khí hoặc hợp chất đánh dấu phóng xạ ở dạng khí dung aerosol có kích thước hạt 0,1 - 0,5 μm. Sau khi cho người bệnh hít khí dung phóng xạ, thuốc phóng xạ vào phổi, đi vào phế nang và lắng đọng ở đó với thời gian đủ dài để có thể ghi hình thông khí phổi theo nhiều hướng. Dựa vào đó giúp bác sĩ đánh giá thông khí phổi từng vùng và chẩn đoán một số bệnh về phổi.

Đồng vị phóng xạ xenon \({}_{54}^{133}\text{Xe}\) được sử dụng phổ biến trong xạ hình phổi. Xenon \({}_{54}^{133}\text{Xe}\) là chất phóng xạ \(^{{}}\) có chu kì bán rã là 5,24 ngày đêm. Một bệnh nhân được chỉ định sử dụng liều xenon có độ phóng xạ 3,18.108 Bq. Coi rằng 85% lượng xenon trong liều đó lắng đọng tại phổi. Bệnh nhân được chụp ảnh phổi lần thứ nhất ngay sau khi hít khí và lần thứ hai ngay sau đó 2 giờ. Biết khối lượng nguyên tử xenon là 133 amu.

Hạt \(^{{}}\) được định hướng cho bay vào trong điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song song, cách nhau một khoảng a = 10 cm, dài 20 cm, hiệu điện thế giữa hai bản là 10 V với vận tốc ban đầu \({{\text{v}}_{0}}={{2.10}^{6}}\) m/s, theo phương song song với hai bản và gần sát bản âm. Bỏ qua trọng lực và các loại lực cản tác dụng lên hạt \(^{{}}\). Biết hạt \(^{{}}\) có điện tích là - 1,6.10^-19 C và khối lượng là 9,1.10^-31 kg.

Tại một bệnh viện tuyến tỉnh, một bệnh nhân nữ 45 tuổi được chỉ định chụp PET để kiểm tra nghi ngờ di căn tuyến giáp. Do có sự chậm trễ trong quá trình vận chuyển và chuẩn bị, bệnh nhân được tiêm 1 ml dung dịch chứa đồng vị phóng xạ \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{18}\text{F}\) sau 3 giờ kể từ khi pha chế. Biết hoạt độ của mẫu tại thời điểm vừa pha chế là 150 MBq và chu kỳ bán rã của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{18}\text{F}\) là 110 phút.

Độ phóng xạ của mẫu tại thời điểm tiêm bằng bao nhiêu MBq? (Làm tròn đến chữ số hàng đơn vị)

Trong hình bên, N là một mẫu phóng xạ được đặt trong một điện trường đều do hai bản kim loại phẳng song song và tích điện trái dấu tạo ra. Các tia phóng xạ phát ra từ N đập vào màn huỳnh quang F gây ra các chấm sáng. Hệ thống được đặt trong chân không.

Phát biểu nào sau đây đúng?

Trong một khối mỏ quặng, người ta lấy ra một mẫu vật khối lượng \(1,2 \mathrm{mg}\) có chứa \(35 \%\) chất phóng xạ \({ }_{84}^{210} \mathrm{Po}\), phần còn lại không có chứa chất phóng xạ. Biết \({ }_{84}^{210} \mathrm{Po}\) là chất phóng xạ \(\alpha\) có chu kỳ bán rã 138 ngày đêm và hạt \(\alpha\) sinh ra sau phân rã thoát toàn bộ ra khỏi khối chất phóng xạ. Biết 1amu \(=931,5 \mathrm{MeV}\) (Bỏ qua bức xạ gamma trong quá trình phân rã)

Hình bên biểu diễn sơ đồ hoạt động của cảm biến báo khói ion hóa. Nguồn phóng xạ \(\alpha\) Americium \({ }_{95}^{241} \mathrm{Am}\) được đặt giữa hai bản kim loại nối với một pin. Các hạt \(\alpha\) được phóng ra làm ion hóa không khí giữa hai bản kim loại đặt song song và nối vào hai cực của nguồn điện, cho phép một dòng điện nhỏ chạy giữa hai bản kim loại đó và chuông báo không kêu. Nếu có khói bay vào giữa hai bản kim loại, các ion trong này sẽ kết hợp với các phân tử khói và dịch chuyển chậm hơn làm cuờng độ dòng điện giữa hai bản kim loại giảm đi. Khi dòng điện giảm tới mức nhất định thì cảm biến báo khói sẽ gửi tín hiệu kích hoạt đến chuông báo cháy.

Hiện nay, đồng vị phóng xạ \({ }_{9}^{18} \mathrm{~F}\) được sử dụng rộng rãi trong việc chẩn đoán các bệnh ung thư nhờ vào công nghệ chụp cắt lớp bằng phát xạ positron (Positron Emission Tomography - PET). Hình bên là máy PET. Giả sử rằng một bệnh nhân được tiêm một lượng chất phóng xạ \({ }_{9}^{18} \mathrm{~F}\) với độ phóng xạ là 320 Bq trước khi quá trình chụp ảnh diễn ra. Hỏi sau bao lâu kể từ thời điểm tiêm thì độ phóng xạ trong cơ thể bệnh nhân giảm còn 20 Bq ? Biết rằng chu kì bán rã của \({ }_{9}^{18} \mathrm{~F}\) là 110 ngày.

Hình bên là ảnh chụp một lọ thuốc Xofigo dùng để điều trị bệnh ung thư. Dung dịch trong lọ thuốc Xofigo chứa \({}_{88}^{223}\text{Ra}\) là một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã \(T\approx 11,4~\text{ng }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ y}\). Mỗi hạt nhân \({}_{88}^{223}\text{Ra}\) phóng ra một hạt alpha và biến đổi thành hạt nhân \(\text{X}\).

Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về các phóng xạ?

Người ta thường tính toán tuổi của các thiên thạch hay mẫu vật dựa vào độ phóng xạ của nó hay tỉ lệ giữa nó với các nguyên tố được tạo ra. Trong tình huống này ta xem xét một mẫu đá mặt trăng có tỉ lệ số nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) (bền) trong số nguyên tử \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 10,3 . Cho rằng các nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) được tạo ra bởi sự phóng xạ của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\), chu kỳ bán rã của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 1,251 tỉ năm. Biết 1 năm có 365 ngày, 1 ngày 24 giờ.

Phân rã của \({ }_{18}^{40} \mathrm{~K}\) là phân rã \(\beta^{+}\)phát ra tia gamma và một neutrino. Một nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{~K}\) phân rã sẽ tỏa ra năng lượng cỡ \(E_{1}=1460 \mathrm{MeV}\). Tính năng lượng tỏa ra trong 1 s của một mẫu vật tính theo đơn vị mJ (làm tròn đến hàng đơn vị). Cho biết mẫu vật chỉ có nguyên tử \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) và có số mol \(n=0,5 \mathrm{~mol}, 1 \mathrm{MeV}=1,6 \cdot 10^{-13} \mathrm{~J}\).

Thủy tinh pha thêm chì còn gọi là thủy tinh pha lê có tác dụng cản trở các … mạnh hơn thủy tinh thường. Vì thế pha lê ngoài được sử dụng làm các đồ vật trang trí nó còn được dùng làm tấm kính (như hình bên) giúp những người làm việc ở nơi có nguồn phóng xạ tránh nhìn trực tiếp vào nguồn phóng xạ. Cụm từ thích hợp điền vào dấu … ở trên là cụm từ gì?

Đồ thị trong hình bên biểu diễn sự thay đổi độ phóng xạ của một mẫu chất phóng xạ b+ theo thời gian. Ban đầu (tại thời điểm \(\text{t}=0\) s) mẫu chất phóng xạ này nguyên chất.

Poloni \({}_{84}^{210}\text{Po}\) là một chất phóng xạ α có chu kì bán rã 138 ngày và biến đổi thành hạt nhân chì \({}_{82}^{206}\text{Pb}\). Ban đầu \(\left( t~=~0 \right)\), một mẫu có khối lượng 85,0 g, trong đó 40% khối lượng của mẫu là chất phóng xạ \({}_{84}^{210}\text{Po}\), phần còn lại không có tính phóng xạ. Giả sử toàn bộ các hạt α sinh ra trong quá trình phóng xạ đều thoát ra khỏi mẫu.

Độ phóng xạ của mẫu tại thời điểm ban đầu là \(x{{.10}^{14}}\text{Bq}\). Tìm \(x\) (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).  

Trong mỗi ý a ), b), c ), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Hình bên biểu diễn sơ đồ hoạt động của cảm biến báo khói ion hóa. Nguồn phóng xạ \(\alpha\) Americium \({ }_{95}^{241} \mathrm{Am}\) được đặt giữa hai bản kim loại nối với một pin. Các hạt \(\alpha\) được phóng ra làm ion hóa không khí giữa hai bản kim loại đặt song song và nối vào hai cực của nguồn điện, cho phép một dòng điện nhỏ chạy giữa hai bản kim loại đó và chuông báo không kêu. Nếu có khói bay vào giữa hai bản kim loại, các ion trong này sẽ kết hợp với các phân tử khói và dịch chuyển chậm hơn làm cường độ dòng điện giữa hai bản kim loại giảm đi. Khi dòng điện giảm tới mức nhất định thì cảm biến báo khói sẽ gửi tín hiệu kích hoạt đến chuông báo cháy.

Nguồn phóng xạ \(\alpha\) Americium \({ }_{95}^{241} \mathrm{Am}\) chứa trong cảm biến báo khói ion hóa có khối lượng ban đầu là \(0,2025 \mu \mathrm{~g}\).

Biết hằng số phóng xạ của \({ }_{95}^{241} \mathrm{Am}\) bằng \(5,086 \cdot 10^{-11} \mathrm{~s}^{-1}\). Lấy khối lượng nguyên tử xấp xỉ bằng số khối của nguyên tử tính theo đơn vị amu và 1 năm \(=365\) ngày.

Hình bên là một biển báo thường thấy trong các phòng thí nghiệm có chứa nguồn phóng xạ. Khi thấy biển báo này, người ta cần tuân thủ quy tắc an toàn nào sau đây?