Ứng dụng của phóng xạ và an toàn phóng xạ

Phương pháp nguyên tử đánh dấu. Đồng vị phóng xạ có tính chất hoá học y hệt đồng vị bền nhưng "phát tín hiệu", nên đo tia phóng xạ biết được chất ở đâu, lượng bao nhiêu.

Định tuổi bằng $^{14}\text{C}$. Tia vũ trụ liên tục tạo $^{14}\text{C}$ trong khí quyển; thực vật hấp thụ CO$_2$ nên tỉ lệ $^{14}\text{C}/^{12}\text{C}$ trong cây sống là hằng số. Khi chết, cây không hấp thụ thêm, $^{14}\text{C}$ ($T=5730$ năm) giảm theo hàm mũ. So độ phóng xạ của mẫu với mẫu sống cùng khối lượng cho ra tuổi:

$$t=T\log_2\dfrac{H_0}{H}=T\,\dfrac{\ln(H_0/H)}{\ln2}.$$

Phương pháp dùng được cho mẫu hữu cơ tới cỡ vài chục nghìn năm.

Định tuổi đá bằng U–Pb. Đá mới kết tinh chứa $^{238}\text{U}$, không có Pb. Theo thời gian $^{238}\text{U}$ ($T=4{,}47\cdot10^9$ năm) phân rã thành $^{206}\text{Pb}$ bền. Số hạt Pb sinh ra bằng số hạt U đã mất: $N_{\text{Pb}}=N_0-N_{\text{U}}$. Từ đo tỉ số $\dfrac{N_{\text{Pb}}}{N_{\text{U}}}=2^{t/T}-1$ ta có

$$t=T\log_2\left(1+\dfrac{N_{\text{Pb}}}{N_{\text{U}}}\right).$$

Tia phóng xạ ion hoá làm hỏng phân tử trong tế bào, gây bỏng, bệnh tật, ung thư. Ba nguyên tắc giảm liều:

• Thời gian: ở gần nguồn càng ngắn càng tốt (liều $=$ tốc độ liều $\times$ thời gian).
• Khoảng cách: ra xa nguồn. Với nguồn điểm, tốc độ liều tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách: $\dot D\propto\dfrac1{r^2}$.
• Che chắn: đặt vật chắn phù hợp ($\alpha$: giấy, da; $\beta$: nhôm, kính; $\gamma$: chì, bê tông dày). Mỗi lớp chắn nửa làm tốc độ liều của tia $\gamma$ giảm còn một nửa: sau $n$ lớp còn $2^{-n}$.

Ngoài ra: không ăn uống tại nơi có nguồn, dùng dụng cụ gắp, đeo liều kế, khu vực có biển báo nguy hiểm phóng xạ, cất giữ nguồn trong thùng chì có khoá, xử lí chất thải theo quy định.

• Ứng dụng: y học (chẩn đoán, xạ trị), công nghiệp, nông nghiệp, định tuổi.
• Tuổi: $t=T\log_2\dfrac{H_0}{H}$ ($^{14}\text{C}$); $t=T\log_2\left(1+\dfrac{N_{\text{Pb}}}{N_{\text{U}}}\right)$ (U–Pb).
• An toàn: giảm thời gian, tăng khoảng cách ($\propto1/r^2$), che chắn (mỗi lớp chắn nửa giảm một nửa).
• Hỗn hợp: cộng độ phóng xạ, không cộng chu kì.