Giải SGK Vật lí 12 KNTT Bài 24. Công nghiệp hạt nhân có đáp án

Ưu điểm:

- Tạo ra một số lượng lớn năng lượng

Phản ứng hạt nhân giải phóng hơn một triệu lần năng lượng so với các năng lượng khác. Một lượng điện năng lớn được tạo ra, nguồn năng lượng này chiếm khoảng 10 -15% sản lượng điện của thế giới.

- Nguồn năng lượng xanh

Trong quá trình phản ứng hạt nhân không tạo ra các khí thải nhà kính, ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Với 1 kilogam uranium-235 có thể sản xuất ra một lượng năng lượng điện tương đương với 1 500 tấn than. Đốt một lượng lớn than trong quá trình sản xuất điện sẽ sinh ra một lượng lớn CO rất độc hại.

- Không làm ô nhiễm không khí

Đốt than đá tạo ra khí CO là một mối đe dọa đối với môi trường cũng như đời sống con người. Sản xuất năng lượng hạt nhân không sinh ra khí CO nên không gây ô nhiễm không khí trực tiếp. Nhưng quá trình xử lý chất thải phóng xạ là một vấn đề lớn.

- Nhiên liệu độc lập

Lò phản ứng hạt nhân sử dụng uranium làm nhiên liệu. Việc sử dụng nguồn năng lượng này giúp cho nhiều quốc gia độc lập về năng lượng.

Nhược điểm:

- Bức xạ

Một trong những hạn chế lớn nhất của năng lượng hạt nhân chính là sự phóng ngẫu nhiên các bức xạ có hại. Mặc dù quá trình phân hạch giải phóng bức xạ được kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Nếu các biện pháp an toàn không được đảm bảo, các bức xạ có thể tiếp xúc với môi trường sẽ dẫn đến những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và con người.

- Năng lượng không thể tái tạo

Một lượng lớn năng lượng được tạo ra tại các lò phản ứng hạt nhân. Chúng đều phụ thuộc vào uranium. Trong tương lai có thể uranium có thể bị cạn kiệt. Điều này sẽ làm cho các lò phản ứng ngừng hoạt động, chúng sẽ chiếm một lượng lớn diện tích và làm ô nhiễm môi trường.

- Phát triển vũ khí hạt nhân

Năng lượng này có thể được sử dụng cho sản xuất và phổ biến vũ khí hạt nhân. Vũ khí hạt nhân sử dụng phản ứng phân hạch, nhiệt hạch, hoặc kết hợp cả hai phải ứng cho các mục đích phá hủy. Đây là mối đe dọa lớn đối với thế giới vì chúng gây ra sự tàn phá với quy mô lớn.

- Chi phí xây dựng khổng lồ

Để xây dựng một nhà máy điện hạt nhân đòi hỏi có một chi phí đầu tư lớn và tốn rất nhiều thời gian. Một nhà máy điện hạt nhân cần 10 - 15 năm để xây dựng.

Các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển. Vì

- Nước dùng để vận hành các thiết bị, năng lượng sinh ra từ phản ứng hạt nhân làm nóng nước, hơi nước sinh ra làm quay tua bin, từ đó chuyển hoá cơ năng thành điện năng.

- Trong quá trình phản ứng hạt nhân xảy ra, năng lượng sinh ra là rất lớn, nước cần dùng để làm mát thiết bị.

- Lượng nước cần sử dụng rất lớn nên cần xây dựng nhà máy gần hồ, sông, bờ biển, đặc biệt là bờ biển, vì nước biển dồi dào và rất lạnh.

Một sự cố hạt nhân lớn có thể dẫn đến việc thoát khí và hạt nhân phóng xạ dễ bay hơi từ nhiên liệu vào trong hệ thống làm nguội của lò phản ứng hạt nhân. Trường hợp vỏ lò bị hư hỏng có thể có phát thải vào không trung và chất phóng xạ bị gió cuốn hòa lẫn vào không khí. Một số hạt nhân phóng xạ có thể rơi xuống mặt đất theo mưa gió rồi thâm nhập dần vào nguồn nước, động, thực vật (thực phẩm)…. Một sự cố hạt nhân lớn có thể làm ô nhiễm nặng khu vực quanh lò phản ứng và khu vực xung quanh. Vì vậy dân chúng có thể phải chịu liều phóng xạ rất cao do hậu quả của sự cố hạt nhân xảy ra trong vùng hay ở nơi khác. Tùy theo liều bức xạ cao hay thấp và cách thức bị chiếu xạ (nhiễm xạ ngoài hay nhiễm xạ trong) mà có các tổn thương cấp tính hay mãn tính, bệnh nhân có thể tử vong nhanh nếu bị chiếu xạ với liều lớn, toàn thân... Bệnh phóng xạ có thể sinh ra do bị chiếu ngoài hoặc nhiễm vào trong cơ thể các chất phóng xạ hoặc do cả hai. Người ta chia bệnh phóng xạ thành bệnh phóng xạ cấp tính và bệnh phóng xạ mãn tính và từ đó có các phác đồ điều trị thích hợp.

Khi xảy ra các sự cố, tai nạn hạt nhân thì các chất phóng xạ thoát ra môi trường gồm nhiều loại do các sản phẩm phân hạch phóng xạ, nhưng trong đó có hai chất có nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe là iốt phóng xạ (I-131) và Cs-137. Đặc biệt người ta nhấn mạnh tới nguy cơ bị ung thư, trong đó đặc biệt là ung thư tuyến giáp do iốt phóng xạ. Bởi vì khi có sự cố hạt nhân thì khí iốt phóng xạ sẽ thoát ra ngoài và hòa vào môi trường, làm nhiễm xạ bầu không khí, sau đó thành bụi lắng có chứa phóng xạ và con người chúng ta hít phải không khí có chứa iốt phóng xạ này sẽ có nguy cơ bị ung thư tuyến giáp đặc biệt là ở trẻ nhỏ. Vì vậy có thể sử dụng viên iốt để phòng tránh nguy cơ bị ung thư tuyến giáp.  Sở dĩ như vậy là vì tuyến giáp người bình thường có thể hấp thu iốt qua nhiều đường khác nhau như từ thức ăn, nước uống, không khí... Khi iốt vào cơ thể, ví dụ qua đường hô hấp, nó sẽ vào dòng tuần hoàn sau đó tập trung chủ yếu tại tuyến giáp và tồn tại ở đó vài ngày đến vài tuần.

Nếu iốt phóng xạ (I-131...) vào được tuyến giáp thì tia phóng xạ của I-131 (tia gamma, đặc biệt tia beta) sẽ có thể làm tổn hại tuyến giáp hoặc gây ung thư tuyến giáp.

Do tuyến giáp không phân biệt được iốt thường (không phóng xạ) hay là iốt phóng xạ (I-131...) và tuyến giáp chỉ có thể hấp thụ một lượng hạn chế iốt, nên nếu ta chủ động đưa trước iốt thường với một liều lượng thích hợp (qua đường uống chẳng hạn) thì iốt này sẽ tập trung chủ yếu tại tuyến giáp mà sẽ không vào hoặc vào rất ít các cơ quan khác trong cơ thể. Điều đó sẽ làm tuyến giáp được bão hòa iốt nên giảm, hoặc ngừng không hấp thu iốt trong một khoảng thời gian nhất định. Cho nên nếu sau đó có iốt phóng xạ xâm nhập vào cơ thể thì nó sẽ không còn cơ hội tập trung tại tuyến giáp. Lượng iốt phóng xạ này sẽ được cơ thể đào thải nhanh qua con đường tự nhiên (nước tiểu...), nên chúng ta có thể tránh được nguy cơ ung thư tuyến giáp một cách chủ động.

Nếu xảy ra sự cố hạt nhân, cơ quan thẩm quyền về bức xạ có thể khuyến cáo dân chúng trong vùng được nhanh chóng uống viên iốt ngay sau khi xảy ra sự cố hạt nhân.

Vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống:

- Sản lượng điện tạo ra lớn, năm 2021 trên thế giới có khoảng 445 lò phản ứng hạt nhân, tạo ra 10% sản lượng điện toàn cầu.

- Làm cho thực phẩm an toàn: Chiếu xạ cũng được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn và các mầm bệnh khác trong thực phẩm thông qua quá trình tiệt trùng.

- Khử trùng nước: ở nhiều nơi vẫn chưa có được nguồn nước sạch đáng tin cậy. Để làm cho nước sạch có thể uống, có thể sử dụng một quá trình gọi là khử muối, đòi hỏi một lượng năng lượng rất lớn. Các cơ sở năng lượng hạt nhân có thể cung cấp năng lượng này cho các nhà máy khử muối cung cấp nước sạch với chi phí thấp.

- Kiểm soát côn trùng: trong nông nghiệp có thể sử dụng bức xạ để ngăn côn trùng sinh sản nếu chúng gây ra mối đe dọa cho mùa màng. Việc bảo vệ mùa màng này là rất quan trọng vì nó đảm bảo việc cung cấp lương thực cho đời sống.

- Chẩn đoán và điều trị y tế: Chúng được sử dụng để cung cấp hình ảnh bên trong cơ thể con người giúp chẩn đoán chính xác hơn và thậm chí còn giúp điều trị một số bệnh. Các bác sĩ đã có thể dự đoán chính xác lượng bức xạ cần thiết để tiêu diệt khối u ung thư mà không làm tổn hại đến các tế bào khỏe mạnh. Và, cũng giống như trong ngành nông nghiệp, tia gamma khử trùng thiết bị y tế với giá rẻ và an toàn trong các bệnh viện trên.

Ưu điểm:

Nguồn năng lượng này mang lại khá nhiều lợi ích cho con người:

- Đây là một loại năng lượng khá sạch và không cần đến nhiên liệu hóa thạch. Nếu chất thải phóng xạ được kiểm soát tốt, nó sẽ không thải ra bất kỳ loại chất ô nhiễm nào. Điều này giúp giảm thiểu các khí gây ô nhiễm vào bầu khí quyển và sự nóng lên toàn cầu.

- Nó không phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên hoặc môi trường như năng lượng tái tạo

- Điện hạt nhân rẻ nếu ta tính đến lượng năng lượng mà nó có thể tạo ra. Để sản xuất năng lượng hạt nhân, cần ít nguyên liệu thô hơn nhiều (uranium hoặc plutonium) với việc tiết kiệm nguyên liệu (uranium chiếm gần một phần tư chi phí để sản xuất năng lượng hạt nhân) mà còn trong vận chuyển, lưu trữ, cơ sở hạ tầng để khai thác,…

- Đảm bảo cung cấp điện là không đổi, tức là nó cung cấp điện 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm.

Nhược điểm:

Bên cạnh những ưu điểm trên thì năng lượng hạt nhân vẫn còn tồn tại một số hạn chế như sau:

- Vấn đề an toàn và mối lo ngại của cộng đồng về chất thải phóng xạ.

- Tốn kém chi phí để xây dựng nhà máy hạt nhân.

- Dễ xảy ra tai nạn trong sản xuất.

- Quá trình khai thác và tinh chế Uranium gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe

- Tuổi thọ lò phản ứng trung bình 60 năm

- Vấn đề vận chuyển và xử lý chất thải hạt nhân cần được đầu tư nhiều.

Cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân:

- Giải quyết được các vấn đề về thiếu hụt năng lượng

- Phục vụ cho các ngành công nghiệp…