Khởi động: Nhà máy điện hạt nhân có thể giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng. Tuy vậy, một số quốc gia phát triển dự định sẽ đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Nhà máy điện hạt nhân có những ưu điểm và nhược điểm gì?
Lời giải:
- Ưu điểm: sản xuất lượng điện lớn với ít nhiên liệu, giảm khí thải nhà kính ( không thải CO2 ra ngoài trong quá trình hoạt động), giúp cung cấp nguồn điện ổn định, không bị phụ thuộc vào thời tiết, các nhà máy điện hạt nhân hiện đại được trang bị nhiều hệ thống an toàn tiên tiến.
- Nhược điểm: chi phí đầu tư rất cao cùng với đó là xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân tốn kém. Chất thải phát sinh trong quá trình nếu không được xử lí an toàn thì sẽ gây nguy hiểm cho hệ sinh thái và môi trường con người. Có nguy cơ xảy ra tai nạn như nổ nhà máy ( trường hợp này rất hiếm).
I. Nhà máy điện hạt nhân
Câu hỏi 1: Vì sao các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển?
Lời giải:
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.
Câu hỏi 2: Liệt kê các nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường nếu không may xảy ra sự cố tại lò phản ứng hạt nhân.
Lời giải:
Nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường:
Sự cố tại lò phản ứng hạt nhân có thể gây ra nhiều nguy cơ nghiêm trọng cho sức khoẻ con người và môi trường, bao gồm:
- Đối với con người:
+ Phơi nhiễm phóng xạ: Gây ra các triệu chứng như buồn nôn, nôn, tiêu chảy, rụng tóc, suy giảm hệ miễn dịch, ung thư và tử vong.
+ Bệnh tim mạch: Do căng thẳng và lo lắng sau sự cố.
+ Bệnh tâm lý: Do ảnh hưởng tâm lý của sự cố.
- Đối với môi trường:
+ Ô nhiễm phóng xạ: Gây ô nhiễm đất, nước và không khí, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người trong thời gian dài.
+ Hủy diệt môi trường sống: Do sự cố có thể dẫn đến cháy nổ, hỏa hoạn, ảnh hưởng đến môi trường sống của các sinh vật.
+ Giảm đa dạng sinh học: Do ảnh hưởng của ô nhiễm phóng xạ.
Hoạt động: Thảo luận để thực hiện các yêu cầu sau:
1. Nêu vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống.
2. Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân.
Lời giải:
1. Vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống là:
- Cung cấp năng lượng điện dồi dào, ổn định, không bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng, đặc biệt ở các quốc gia có nhu cầu sử dụng điện cao.
- Giảm khí thải nhà kính: trong quá trình sản xuất điện hạt nhân thì không thải ra khí CO2, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu, góp phần bảo vệ môi trường, hệ sinh thái.
- Đa dạng hoá nguồn năng lượng: giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ và khí đốt.
- Phát triển khoa học kỹ thuật: góp phần nâng cao trình độ khoa học kỹ thuật và năng lực cạnh tranh của quốc gia.
2.
- Ưu điểm: sản xuất lượng điện lớn với ít nhiên liệu, giảm khí thải nhà kính (không thải CO2 ra ngoài trong quá trình hoạt động), giúp cung cấp nguồn điện ổn định, không bị phụ thuộc vào thời tiết, các nhà máy điện hạt nhân hiện đại được trang bị nhiều hệ thống an toàn tiên tiến.
- Nhược điểm: chi phí đầu tư rất cao cùng với đó là xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân tốn kém. Chất thải phát sinh trong quá trình nếu không được xử lí an toàn thì sẽ gây nguy hiểm cho hệ sinh thái và môi trường con người. Có nguy cơ xảy ra tai nạn như nổ nhà máy (trường hợp này rất hiếm).
* Cơ hội phát triển của các nhà máy hạt nhân:
- Nhu cầu sử dụng điện ngày càng nhiều thúc đẩy phát triển ngành năng lượng hạt nhân.
- Công nghệ tiên tiến: các tiến bộ khoa học kỹ thuật giúp nâng cao hiệu quả, an toàn và giảm chi phí của nhà máy điện hạt nhân.
- Hợp tác quốc tế: Hợp tác quốc tế trong lĩnh vực an toàn hạt nhân và phát triển công nghệ năng lượng hạt nhân.
II. Y học hạt nhân
Hoạt động: Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Tại sao người ta sử dụng tia gamma trong chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể?
2. Nêu vai trò của y học hạt nhân trong đời sống.
3. Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân.
Lời giải:
1. Tia gamma có năng lượng lớn, tính đâm xuyên cao, không mang điện nên không bị lệch trong điện trường, từ trường. Năng lượng truyền qua tế bào, xương tuỳ theo mật độ sẽ cho ta biết vùng nào có khuyết tật và hình ảnh rõ ràng, độ chính xác cao.
2. Vai trò của y học hạt nhân:
- Chẩn đoán bệnh: Chụp ảnh PET, SPECT, X-quang,...
- Điều trị bệnh: Xạ trị ung thư, điều trị cường giáp,...
- Nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu về sinh học, sinh lý, bệnh học,...
3. Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân như sau:
- Ưu điểm: chẩn đoán chính xác, điều trị hiệu quả, ít xâm lấn, đa dạng ứng dụng (y học hạt nhân được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như chẩn đoán, điều trị, nghiên cứu khoa học,…)
- Nhược điểm: chi phí rất cao, tiếp xúc với bức xạ thường xuyên gây nguy cơ tiểm ẩn dù cho liều lượng sử dụng trong y học hạt nhân thường thấp, nhu cầu về nhân lực có trình độ chuyên môn cao, cần có những thiết bị phù hợp để sử dụng các kỹ thuật y học hạt nhân.
- Cơ hội phát triển của y học hạt nhân: các tiến bộ khoa học kĩ thuật giúp nâng cao hiệu quả, an toàn và giảm chi phí của các kĩ thuật y học hạt nhân; hợp tác quốc tế trong lĩnh vực y học hạt nhân giúp chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm phát triển các kĩ thuật mới; đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về lợi ích cũng như rủi ro của y học hạt nhân.
Câu hỏi: Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, tia phóng xạ có tác động lên các tế bào khoẻ mạnh không? Hãy tìm thông tin về các triệu chứng của bệnh nhân sau khi xạ trị.
Lời giải:
Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, tia phóng xạ có tác động lên các tế bào khoẻ mạnh một phần nào đó.
Các triệu chứng của bệnh nhân sau khi xạ trị:
- Mệt mỏi: Khi bắt đầu xạ trị, sau khoảng một thời gian bệnh nhân sẽ có cảm giác mệt mỏi. Nguyên nhân là vì xạ trị ngoài việc tiêu diệt tế bào ung thư còn tác động tới những tế bào khỏe mạnh. Liệu trình điều trị càng kéo dài thì người bệnh sẽ càng mệt mỏi.
- Rụng tóc: Tia xạ có thể ảnh hưởng tới các tế bào sừng như tóc và móng, đặc biệt là chân tóc khiến tóc trở nên xơ yếu, dễ gãy rụng. Tình trạng này thường kéo dài từ 2 - 3 tuần sau khi bệnh nhân tiến hành đợt xạ trị đầu tiên.
- Đối với da: Khi người bệnh bắt đầu xạ trị từ 3 - 4 tuần, thường sẽ xuất hiện các triệu chứng như ngứa, phát ban, khô, phồng rộp, nứt, sẫm màu da, ... Phản ứng này là tất yếu khi xạ trị vì tia X làm ảnh hưởng tới các tế bào da.
- Tác dụng phụ vùng miệng và họng: Xạ trị còn có khả năng làm tổn thương tế bào niêm mạc khu vực họng miệng, nhú vị giác và các tuyến nước bọt bên trong miệng nên thường gây cho người bệnh các phản ứng như khô miệng và mất vị giác. Thông thường sau khi ngừng xạ trị từ 4 - 8 tuần, tình trạng mất vị giác, viêm niêm mạc sẽ được cải thiện, còn đối với khô miệng thì sẽ chậm hơn nhưng đôi khi là không thể hồi phục vì tuyến nước bọt đã bị tổn thương vĩnh viễn.
- Đối với hệ tiêu hoá: Nếu xạ trị khối u vùng bụng và vùng ngực có thể dẫn tới viêm, phù nề thực quản, dạ dày và ruột. Đây là nguyên nhân của các biểu hiện như buồn nôn, nôn, đau bụng hay tiêu chảy.
- Tác dụng phụ đối với não: Tia xạ còn có thể làm thay đổi chức năng não, gây giảm khả năng nhận thức, mất trí nhớ, thích ứng kém với thời tiết lạnh và giảm ham muốn tình dục. Một số triệu chứng khác như buồn nôn, thị giác thay đổi, loạng choạng cũng xuất hiện ở bệnh nhân xạ trị vùng não.
- Ảnh hưởng đến cơ quan sinh dục.
III. Ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm
Hoạt động: Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Nêu vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.
2. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển các ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.
Lời giải:
1. Vai trò:
- Công nghệ sinh học:
+ Gây đột biến gen: Tạo ra các giống cây trồng và vật nuôi có năng suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt.
+ Chẩn đoán và điều trị bệnh: Sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán và điều trị ung thư, các bệnh tim mạch,...
+ Nghiên cứu sinh học phân tử: Sử dụng đồng vị phóng xạ để theo dõi quá trình chuyển hóa trong cơ thể.
- Bảo quản thực phẩm:
+ Chiếu xạ thực phẩm: Diệt vi sinh vật, nấm mốc, côn trùng gây hại, giúp bảo quản thực phẩm lâu hơn.
+ Hạn chế nảy mầm: Ngăn chặn quá trình nảy mầm của các loại củ, quả.
+ Kiểm soát côn trùng: Diệt trừ côn trùng trong thực phẩm.
2.
• Ưu điểm:
- Cải thiện chất lượng nông, lâm sản
- Đảm bảo được nguồn cung thực phẩm sạch, chất lượng, đảm bảo sức khoẻ cho người tiêu dùng
- Đưa các mặt hàng chất lượng cao ra được thị trường quốc tế
• Nhược điểm:
- Đòi hỏi chi phí vận hành, thiết bị máy móc
- Kĩ thuật, tay nghề của chuyên gia cần phải được nâng cao hơn
- Sự cạnh tranh sản phẩm, thực phẩm với các thị trường nước ngoài
• Cơ hội phát triển các ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm:
- Các nghiên cứu chiếu xạ một số giống cây (ngô, khoai, lúa, một số loài hoa, dâu tằm, ...) ở liều kích thích hoặc đột biến để tạo giống có năng suất cao hơn hoặc thích hợp hơn với điều kiện môi trường khắc nghiệt, nghiên cứu quy trình nhân giống vô tính in-vitro, nuôi cấy tế bào một số loài hoa, cây đặc sản và cây rừng quý hiếm cũng được tiến hành.
- Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghệ nuôi trồng nấm là một thành quả có ý nghĩa thực tế. Từ các kết quả nghiên cứu, cho phép tuyển chọn, nuôi trồng và chuyển giao công nghệ trồng các loại nấm quý như linh chi, bào ngư, ... cho nông dân nhằm tận thu nguồn phụ phế liệu xơ - sợi nông nghiệp. Ngoài ra, sử dụng kỹ thuật hạt nhân để xử lý rác thải nông nghiệp như rơm rạ, bã mía để làm thức ăn cho động vật hoặc cơ chất cho phân bón vi sinh cũng được áp dụng vào thực tế.
- Tạo cơ hội việc làm cho nhiều người lao động, nâng cao được chất lượng sản phẩm, đồng thời nâng cao thu nhập.
Em có thể:
• Nêu được ví dụ về vai trò và ứng dụng phóng xạ của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống.
• Giải thích được vì sao cần khai thác năng lượng hạt nhân vào mục đích hoà bình.
Lời giải:
- Ví dụ: ngành điện hạt nhân
+ Vai trò: cung cấp nguồn điện sạch, an toàn và hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.
+ Ứng dụng: trong tàu điện ngầm (sử dụng lò phản ứng hạt nhân để cung cấp năng lượng cho tàu ngầm); nhà máy điện hạt nhân (sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện)
Ngành y học hạt nhân:
+ Vai trò: chẩn đoán và điều trị bệnh hiệu quả đặc biệt là ung thư.
+ Ứng dụng: xạ trị (sử dụng tia phón xạ để tiêu diệt tế bào ung thư).
- Cần khai thác năng lượng hạt nhân vào mục đích hoà bình vì: để áp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, cùng với đó khai thác năng lượng hạt nhân giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu và thúc đẩy phát triển kinh tế. Cần sử dụng năng lượng hạt nhân một cách an toàn, cần hợp tác quốc tế để ngăn ngừa việc sử dụng năng lượng hạt nhân cho mục đích quân sự.