Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử
20/28
Các tính chất của phân rã phóng xạ được ứng dụng để chế tạo Pin nguyên tử. Pin nguyên tử có độ tin cậy cao, dung lượng pin có thể duy trì ở mức cao trong thời gian dài khi sử dụng nguồn phóng xạ có chu kì bán rã lớn. Pin thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế, các chuyến du hành vũ trụ dài ngày. Một Pin nguyên tử có các thông số kĩ thuật cho ở hình bên. Biết chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ sử dụng là 87,7 năm.
Pin nguyên tử này sử dụng đồng vị phóng xạ̣ \(^{238}{\rm{Pu}}\).
Thông số \(2,5{\rm{Ci}}\) cho biết độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ tại thời điểm ban đầu đưa vào pin.
Pin được sử dụng cho thiết bị điều hòa nhịp tim trong cơ thể bệnh nhân. Suất điện động của pin ti lệ thuận với độ phóng xạ. Người ta sẽ thay pin khi công suất giảm \(50\% \) so với giá trị công suất ban đầu. Sau 43,3 năm người bệnh cần mổ để thay pin nguyên tử cho thiết bị điều hòa điện tim.
Biết 1 năm có 365 ngày; \({{\rm{N}}_{\rm{A}}} = 6,02 \cdot {10^{23}}\;{\rm{mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}};1{\rm{Ci}} = 3,7 \cdot {10^{10}}\;{\rm{Bq}}\). Khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ đưa vào pin xấp xỉ là \(0,05\;{\rm{g}}\).
a) Đúng
b) Đúng
c) Sai. \(P = \frac{{{E^2}}}{R} \Rightarrow \frac{P}{{{P_0}}} = {\left( {\frac{E}{{{E_0}}}} \right)^2} = 0,5 \Rightarrow \frac{E}{{{E_0}}} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\)
\(\frac{H}{{{H_0}}} = \frac{E}{{{E_0}}} = {2^{\frac{{ - t}}{T}}} \Rightarrow \frac{1}{{\sqrt 2 }} = {2^{\frac{{ - t}}{{87,7}}}} \Rightarrow t = 43,85{\rm{ }}\)năm
d) Sai. \(n = \frac{m}{M} = \frac{{0,05}}{{238}} = \frac{1}{{4760}}\;{\rm{mol}}\)
\(N = n{N_A} = \frac{1}{{4760}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} \approx 1,265 \cdot {10^{20}}\)
\(H = \lambda N = \frac{{\ln 2}}{T} \cdot N = \frac{{\ln 2}}{{87,7 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60}} \cdot 1,265 \cdot {10^{20}} \approx 3,17 \cdot {10^{10}}\;{\rm{Bq}} \approx 0,86{\rm{Ci}}\) .Độ phóng xạ này không đạt yêu cầu để đưa vào pin.