Tàu thăm dò không gian Galileo được phóng lên trong hành trình dài qua Sao Kim và Trái Đất vào năm 1989,

20/28

Tàu thăm dò không gian Galileo được phóng lên trong hành trình dài qua Sao Kim và Trái Đất vào năm 1989, với mục tiêu cuối cùng là Sao Mộc. Nguồn năng lượng của nó là \(11,0\;{\rm{k}}{{\rm{g}}^{238}}{\rm{Pu}}\), một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất vũ khí hạt nhân plutonium. Năng lượng điện sử dụng trên tàu được tạo ra theo phương pháp nhiệt điện, mỗi hạt nhân \(^{238}{\rm{Pu}}\) khi phân rã phóng ra hạt \(\alpha \) có động năng \(5,59{\rm{MeV}}\). Toàn bộ động năng của hạt \(\alpha \) được chuyển hóa thành nhiệt trong quá trình nó va chạm và dừng lại bên trong khối plutonium và lớp vỏ bảo vệ. Biết \(^{238}{\rm{Pu}}\) có khối lượng mol là \(238\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}\) và chu kì bán rã là 87,7 năm. Bỏ qua bất kì sự bổ sung năng lượng nào từ hạt nhân con.

Hằng số phóng xạ của \(^{238}{\rm{Pu}}\) là \(2,5 \cdot {10^{ - 10}}\;{{\rm{s}}^{ - 1}}\).

ĐúngSai

Tại thời điểm ban đầu, nguồn năng lượng của tàu có công suất phát nhiệt là \(6,2\;{\rm{kW}}\).

ĐúngSai

Sau 12 năm hoạt động, nguồn năng lượng của tàu có công suất phát nhiệt là \(5,7\;{\rm{kW}}\).

ĐúngSai

Vì cùng phát ra tia phóng xạ \(\alpha \) nên có thể thay thế nguồn phóng xạ \(^{238}{\rm{Pu}}\) trên bằng nguồn phóng xạ \(^{232}{\rm{Th}}\) có chu kì bán rã 14,05 tỷ năm.

ĐúngSai

Giải thích

\(\lambda = \frac{{\ln 2}}{T} = \frac{{\ln 2}}{{87,7 \cdot 365,25 \cdot 24 \cdot 60.60}} \approx 2,5 \cdot {10^{ - 10}}\;{{\rm{s}}^{ - 1}} \Rightarrow \)a) Đúng

\(n = \frac{m}{M} = \frac{{11 \cdot {{10}^3}}}{{238}} = \frac{{5500}}{{119}}\;{\rm{mol}}\)

\({H_0} = \lambda {N_0} = \lambda n{N_A} = 2,5 \cdot {10^{ - 10}} \cdot \frac{{5500}}{{119}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} \approx 6,96 \cdot {10^{15}}\;{\rm{Bq}}\)

\({P_0} = {H_0}K = 6,96 \cdot {10^{15}} \cdot 5,59 \cdot 1,6 \cdot {10^{ - 13}} \approx 6,23 \cdot {10^3}\;{\rm{W}} \Rightarrow \)b) Đúng

\(P = {P_0} \cdot {2^{\frac{{ - t}}{T}}} = 6,{23..2^{\frac{{ - 12}}{{87,7}}}} \approx 5,67\;{\rm{kW}} \Rightarrow \)c) Đúng

\(^{232}\) Th có chu kì bán rã T lớn \( \Rightarrow \lambda \) nhỏ \( \Rightarrow {\rm{H}}\) nhỏ \( \Rightarrow {\rm{P}}\) nhỏ \( \Rightarrow \) không đủ năng lượng cung cấp

\( \Rightarrow \) d) Sai