Bài 24. Công nghiệp hạt nhân trang 114, 115, 116 Vật Lí 12 Kết nối tri thức

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 điêm và nhược điểm gì?

Câu hỏi tr 114 CHMĐ Câu hỏi tr 116 CH Câu hỏi tr 116 HĐ Câu hỏi tr 117 HĐ Câu hỏi tr 117 CH Câu hỏi tr 118 HĐ Lý thuyết

Câu hỏi tr 114 CHMĐ

💡 Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng hạt nhân, phản ứng phân hạch và các vấn đề về an toàn, môi trường, kinh tế trong công nghiệp hạt nhân để phân tích, so sánh ưu điểm và nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân.

📝 Lời giải chi tiết:

Nhà máy điện hạt nhân hoạt động dựa trên nguyên lí sử dụng năng lượng giải phóng từ phản ứng phân hạch (thường là hạt nhân Uranium-235 hoặc Plutonium-239) để đun nóng nước, tạo ra hơi nước áp suất cao làm quay tuabin máy phát điện.

Hình minh họa: Sơ đồ nguyên lí chuyển hóa năng lượng trong nhà máy điện hạt nhân

Việc phân tích ưu và nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân được chi tiết như sau:

1. Ưu điểm:

Hiệu suất năng lượng cực cao: Một lượng nhỏ nhiên liệu hạt nhân (Uranium) có thể tạo ra năng lượng lớn gấp hàng triệu lần so với cùng một khối lượng nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ) nhờ hiệu ứng chuyển hóa khối lượng thành năng lượng ($E = mc^2$).
Thân thiện với khí hậu (ít phát thải khí nhà kính): Trong quá trình vận hành, nhà máy điện hạt nhân không phát thải khí $CO_2$, $SO_x$ hay $NO_x$, giúp giảm thiểu hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí so với nhiệt điện.
Độ ổn định cao: Khác với năng lượng mặt trời hay năng lượng gió (phụ thuộc thời tiết), điện hạt nhân cung cấp nguồn điện nền (baseload) ổn định, hoạt động liên tục 24/7.

2. Nhược điểm:

Rác thải phóng xạ: Quá trình phân hạch tạo ra các đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã rất dài, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường trong hàng nghìn năm. Việc lưu trữ an toàn rác thải hạt nhân là một thách thức cực lớn về kỹ thuật và địa chất.
Nguy cơ sự cố hạt nhân: Mặc dù hệ thống an toàn rất nghiêm ngặt, nhưng nếu xảy ra sự cố (như Chernobyl hay Fukushima), hậu quả sẽ mang tính thảm họa, gây ô nhiễm phóng xạ diện rộng và kéo dài.
Chi phí đầu tư và thời gian xây dựng: Chi phí xây dựng một nhà máy điện hạt nhân ban đầu cực kỳ đắt đỏ và thời gian triển khai kéo dài nhiều năm. Ngoài ra, chi phí tháo dỡ nhà máy khi hết hạn vận hành cũng rất lớn.
Vấn đề an ninh: Nguy cơ phổ biến vũ khí hạt nhân nếu công nghệ làm giàu Uranium bị lợi dụng cho mục đích quân sự.

Kết luận: Việc một số quốc gia phát triển dự định đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân là kết quả của sự cân nhắc giữa lợi ích năng lượng và những rủi ro tiềm tàng về môi trường, an toàn, cũng như xu hướng chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo (gió, mặt trời) bền vững và an toàn hơn.

Câu hỏi tr 116 CH

💡 Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết về quy trình vận hành nhà máy điện hạt nhân (chu trình nhiệt) và kiến thức về tác hại của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sống và môi trường sinh thái.

📝 Lời giải chi tiết:

1. Vì sao các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển?

Các nhà máy điện hạt nhân hoạt động dựa trên nguyên lí chuyển hóa năng lượng: Năng lượng hạt nhân $\rightarrow$ Nhiệt năng $\rightarrow$ Cơ năng (quay turbine) $\rightarrow$ Điện năng.

Trong quá trình này, hơi nước áp suất cao được tạo ra từ lò phản ứng sẽ làm quay turbine. Sau khi đi qua turbine, hơi nước này cần được làm lạnh để ngưng tụ thành nước rồi mới có thể bơm ngược trở lại lò phản ứng để tiếp tục chu trình. Quá trình ngưng tụ này đòi hỏi một lượng nước làm mát khổng lồ để hấp thụ nhiệt dư thừa từ bình ngưng.

Việc xây dựng cạnh hồ, sông hoặc bờ biển giúp nhà máy:

Tận dụng nguồn nước dồi dào và tự nhiên để làm mát hệ thống.
Giảm chi phí xây dựng và vận hành hệ thống làm mát nhân tạo phức tạp.
Đảm bảo hiệu suất nhiệt của nhà máy thông qua việc duy trì sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa hơi nước và nước làm mát.

Hình minh họa: Sơ đồ đơn giản hóa chu trình nhiệt và vai trò của nguồn nước làm mát trong nhà máy điện hạt nhân

2. Các nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường khi xảy ra sự cố lò phản ứng hạt nhân:

Khi xảy ra sự cố (ví dụ: vỡ lõi lò phản ứng, rò rỉ hệ thống làm mát), các chất phóng xạ (như $\text{I-131}, \text{Cs-137}, \text{Sr-90}$) sẽ phát tán ra môi trường, gây ra các hậu quả nghiêm trọng:

Đối với sức khoẻ con người:
Hội chứng chiếu xạ cấp tính: Tiếp xúc với liều lượng bức xạ cao trong thời gian ngắn gây bỏng phóng xạ, buồn nôn, tổn thương tủy xương và tử vong.
Gây đột biến gene: Bức xạ ion hóa phá hủy cấu trúc DNA, dẫn đến các dị tật bẩm sinh ở thế hệ sau.
Gây ung thư: Tăng tỉ lệ mắc các bệnh ung thư (đặc biệt là ung thư tuyến giáp do hít phải hoặc ăn thực phẩm nhiễm $\text{I-131}$).
Đối với môi trường:
Ô nhiễm đất và nước: Các đồng vị phóng xạ thấm sâu vào đất và mạch nước ngầm, khiến đất trở nên độc hại và không thể canh tác trong hàng chục, hàng trăm năm.
Phá hủy hệ sinh thái: Động thực vật bị nhiễm phóng xạ gây chết hàng loạt hoặc biến đổi hình thái, làm mất cân bằng sinh thái nghiêm trọng.
Chuỗi thức ăn bị nhiễm độc: Chất phóng xạ tích tụ qua các cấp bậc dinh dưỡng (từ cỏ $\rightarrow$ gia súc $\rightarrow$ con người), gây ngộ độc phóng xạ mãn tính.

Câu hỏi tr 116 HĐ

💡 Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về phản ứng phân hạch hạt nhân (giải phóng năng lượng khổng lồ), quy trình chuyển hóa năng lượng (Nhiệt năng $\rightarrow$ Cơ năng $\rightarrow$ Điện năng) và các đặc điểm của bức xạ ion hóa để phân tích vai trò, ưu nhược điểm cũng như tiềm năng phát triển của công nghiệp điện hạt nhân.

📝 Lời giải chi tiết:
Dưới đây là lời giải chi tiết cho các yêu cầu thảo luận trang 116 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức:
1. Vai trò của các nhà máy điện hạt nhân trong đời sống
Các nhà máy điện hạt nhân đóng vai trò then chốt trong hệ thống năng lượng toàn cầu, cụ thể:
Cung cấp nguồn điện năng khổng lồ: Sản xuất điện với công suất cực lớn, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện cho các thành phố lớn, khu công nghiệp và các trung tâm dữ liệu.
Đảm bảo an ninh năng lượng: Giảm sự phụ thuộc vào việc nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt) từ nước ngoài.
Hỗ trợ chuyển dịch năng lượng: Là nguồn năng lượng nền (baseload power) ổn định, bù đắp cho tính chập chờn của các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời.
Hình minh họa: Sơ đồ nguyên lý chuyển hóa năng lượng trong nhà máy điện hạt nhân
2. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển
Việc triển khai điện hạt nhân là một bài toán cân bằng giữa lợi ích kinh tế - môi trường và rủi ro an toàn. Cụ thể:
Tiêu chí Nội dung chi tiết
Ưu điểm - Hiệu suất năng lượng cực cao (1kg Uranium giải phóng năng lượng tương đương hàng chục tấn than). - Không phát thải khí nhà kính ($ ext{CO}_2, ext{SO}_x, ext{NO}_x$) trong quá trình vận hành, giúp chống biến đổi khí hậu. - Hoạt động liên tục 24/7, không phụ thuộc vào thời tiết.
Nhược điểm - Nguy cơ sự cố rò rỉ phóng xạ (như Chernobyl, Fukushima) gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe và môi trường. - Bài toán xử lý chất thải phóng xạ tồn tại trong hàng nghìn năm. - Chi phí đầu tư xây dựng ban đầu rất lớn và thời gian xây dựng kéo dài.
Cơ hội phát triển - Công nghệ mới: Phát triển các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) an toàn hơn, chi phí thấp hơn. - Hợp tác quốc tế: Chia sẻ kinh nghiệm vận hành và quản lý an toàn hạt nhân. - Năng lượng tương lai: Nghiên cứu về phản ứng hợp hạch (fusion) hứa hẹn nguồn năng lượng sạch, vô tận và an toàn tuyệt đối.
Kết luận: Điện hạt nhân là một giải pháp năng lượng quan trọng cho tương lai, nhưng đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cao và quy trình quản lý nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho con người và hệ sinh thái.

Tiêu chí	Nội dung chi tiết
Ưu điểm	- Hiệu suất năng lượng cực cao (1kg Uranium giải phóng năng lượng tương đương hàng chục tấn than). - Không phát thải khí nhà kính ($ ext{CO}_2, ext{SO}_x, ext{NO}_x$) trong quá trình vận hành, giúp chống biến đổi khí hậu. - Hoạt động liên tục 24/7, không phụ thuộc vào thời tiết.
Nhược điểm	- Nguy cơ sự cố rò rỉ phóng xạ (như Chernobyl, Fukushima) gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe và môi trường. - Bài toán xử lý chất thải phóng xạ tồn tại trong hàng nghìn năm. - Chi phí đầu tư xây dựng ban đầu rất lớn và thời gian xây dựng kéo dài.
Cơ hội phát triển	- Công nghệ mới: Phát triển các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) an toàn hơn, chi phí thấp hơn. - Hợp tác quốc tế: Chia sẻ kinh nghiệm vận hành và quản lý an toàn hạt nhân. - Năng lượng tương lai: Nghiên cứu về phản ứng hợp hạch (fusion) hứa hẹn nguồn năng lượng sạch, vô tận và an toàn tuyệt đối.

Câu hỏi tr 117 HĐ

💡 Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về đặc điểm của các tia phóng xạ ($\alpha, \beta, \gamma$) và ứng dụng của đồng vị phóng xạ trong y học (y học hạt nhân) để giải thích cơ chế chẩn đoán, điều trị và đánh giá hiệu quả của công nghệ này.

📝 Lời giải chi tiết:
Dưới đây là lời giải chi tiết cho các câu hỏi thảo luận trang 117 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức:
1. Tại sao người ta sử dụng tia gamma trong chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể?
Người ta sử dụng tia gamma ($\gamma$) vì những lý do vật lí sau:
Khả năng xuyên thấu mạnh: Tia gamma là sóng điện từ có năng lượng rất cao và bước sóng cực ngắn. So với tia $\alpha$ (bị chặn bởi một tờ giấy) và tia $\beta$ (bị chặn bởi một tấm nhôm mỏng), tia gamma có khả năng xuyên qua các mô dày của cơ thể người mà không bị hấp thụ hoàn toàn.
Khả năng ghi nhận bên ngoài: Khi đưa một dược chất phóng xạ (phát ra tia $\gamma$) vào cơ thể, các tia gamma xuyên từ bên trong cơ thể ra ngoài, nơi các máy dò (detector) có thể thu nhận và xử lý tín hiệu để tái tạo hình ảnh 3D của cơ quan nội tạng.
Độ phân giải và độ nhạy: Tia gamma cho phép xác định chính xác vị trí tập trung của dược chất phóng xạ, giúp phát hiện các bất thường về chức năng hoặc cấu trúc của mô (ví dụ: khối u).
\n \n
Hình minh họa: Sơ đồ nguyên lí chụp ảnh cắt lớp phóng xạ bằng tia Gamma
\n
\n\n
2. Vai trò của y học hạt nhân trong đời sống
Y học hạt nhân đóng vai trò then chốt trong y tế hiện đại với hai nhóm vai trò chính:
Trong chẩn đoán: Sử dụng các đồng vị phóng xạ thời gian bán rã ngắn (như Technetium-99m) gắn vào các phân tử sinh học để theo dõi hoạt động của các cơ quan (tim, thận, gan, não). Ví dụ: Chụp PET/CT giúp phát hiện sớm tế bào ung thư thông qua việc theo dõi mức tiêu thụ glucose của tế bào.
Trong điều trị: Sử dụng các nguồn phóng xạ năng lượng cao để tiêu diệt tế bào bệnh lý (đặc biệt là tế bào ung thư). Ví dụ: Sử dụng Iốt-131 để điều trị ung thư tuyến giáp hoặc dùng các chùm tia gamma hội tụ (dao Gamma) để phá hủy khối u mà không cần phẫu thuật xâm lấn.
\n\n
3. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển
\n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n
Tiêu chí Chi tiết
Ưu điểm - Chẩn đoán chính xác ở mức độ phân tử/chức năng (không chỉ là hình thái học).
- Điều trị nhắm mục tiêu, giảm thiểu tổn thương cho mô lành xung quanh.
- Không xâm lấn (đối với chẩn đoán hình ảnh).
Nhược điểm - Gây nhiễm xạ cho bệnh nhân và nhân viên y tế nếu không kiểm soát tốt.
- Chi phí đầu tư trang thiết bị và vận hành rất cao.
- Yêu cầu quy trình quản lý chất thải phóng xạ nghiêm ngặt để tránh ô nhiễm môi trường.
Cơ hội phát triển - Phát triển các hạt nano mang đồng vị phóng xạ để dẫn thuốc chính xác đến tế bào ung thư (Theranostics).
- Cải tiến các máy gia tốc hạt nhỏ gọn để sản xuất đồng vị tại chỗ.
- Kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích hình ảnh phóng xạ chính xác hơn.

Tiêu chí	Chi tiết
Ưu điểm	- Chẩn đoán chính xác ở mức độ phân tử/chức năng (không chỉ là hình thái học). - Điều trị nhắm mục tiêu, giảm thiểu tổn thương cho mô lành xung quanh. - Không xâm lấn (đối với chẩn đoán hình ảnh).
Nhược điểm	- Gây nhiễm xạ cho bệnh nhân và nhân viên y tế nếu không kiểm soát tốt. - Chi phí đầu tư trang thiết bị và vận hành rất cao. - Yêu cầu quy trình quản lý chất thải phóng xạ nghiêm ngặt để tránh ô nhiễm môi trường.
Cơ hội phát triển	- Phát triển các hạt nano mang đồng vị phóng xạ để dẫn thuốc chính xác đến tế bào ung thư (Theranostics). - Cải tiến các máy gia tốc hạt nhỏ gọn để sản xuất đồng vị tại chỗ. - Kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích hình ảnh phóng xạ chính xác hơn.

Câu hỏi tr 117 CH

💡 Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về tính chất của bức xạ ion hóa và tác động sinh học của tia phóng xạ. Tập trung vào cơ chế gây tổn thương DNA của tế bào khi tiếp xúc với năng lượng cao từ tia $\gamma$, tia X hoặc chùm hạt (proton, electron).

📝 Lời giải chi tiết:
Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, mục tiêu chính là tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách phá hủy cấu trúc DNA của chúng. Tuy nhiên, câu trả lời cho vấn đề này là: Có, tia phóng xạ có tác động lên cả các tế bào khỏe mạnh.
1. Giải thích bản chất vật lí và sinh học:
Bức xạ ion hóa (như tia X, tia $\gamma$) không có khả năng tự phân biệt tuyệt đối giữa tế bào ung thư và tế bào khỏe mạnh. Để tia phóng xạ tiếp cận được khối u nằm sâu trong cơ thể, chùm tia phải đi xuyên qua các lớp mô, da và các cơ quan khỏe mạnh xung quanh. Trong quá trình này, một phần năng lượng của tia phóng xạ sẽ tương tác với các phân tử trong tế bào khỏe mạnh, tạo ra các gốc tự do hoặc gây đứt gãy chuỗi DNA, dẫn đến tổn thương hoặc làm chết tế bào.
Hình minh họa: Sơ đồ tia phóng xạ xuyên qua mô khỏe mạnh để tiếp cận khối u
Để giảm thiểu tác động này, y học hiện đại sử dụng các kỹ thuật như Xạ trị điều biến cường độ (IMRT) hoặc Xạ trị Proton nhằm tập trung liều lượng bức xạ cao nhất vào khối u và giảm thiểu tối đa liều lượng tại các vùng mô lành.
2. Các triệu chứng thường gặp của bệnh nhân sau xạ trị:
Tùy vào vị trí xạ trị và liều lượng, bệnh nhân thường gặp các triệu chứng sau:
Triệu chứng chung: Mệt mỏi kéo dài (fatigue) do cơ thể tiêu tốn năng lượng để sửa chữa các tế bào bị tổn thương.
Tại vùng xạ trị (tác động cục bộ):
- Da: Đỏ, khô, bong tróc hoặc bỏng rát (tương tự như cháy nắng).
- Niêm mạc: Viêm loét (ví dụ: viêm niêm mạc miệng nếu xạ trị vùng đầu mặt cổ).
- Rụng tóc: Xảy ra nếu vùng xạ trị bao gồm nang tóc.
Tác động theo cơ quan:
- Xạ trị vùng bụng/chậu có thể gây buồn nôn, tiêu chảy hoặc viêm bàng quang.
- Xạ trị vùng ngực có thể gây ho hoặc khó nuốt.
Kết luận: Mặc dù gây tác dụng phụ lên tế bào khỏe mạnh, nhưng xạ trị được thực hiện dựa trên nguyên tắc cân bằng lợi ích: liều lượng được tính toán sao cho khả năng tiêu diệt khối u là cao nhất trong khi tổn thương mô lành vẫn nằm trong ngưỡng mà cơ thể có thể phục hồi được.

Câu hỏi tr 118 HĐ

💡 Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về tác dụng của bức xạ ion hóa đối với vật chất hữu cơ. Cốt lõi là khả năng của các tia phóng xạ (đặc biệt là tia $\gamma$ và chùm electron) trong việc phá vỡ các liên kết hóa học, gây tổn thương DNA của vi sinh vật hoặc gây đột biến gen ở sinh vật để tạo ra các đặc tính mong muốn.

📝 Lời giải chi tiết:
Dưới đây là lời giải chi tiết cho các yêu cầu trong hoạt động trang 118 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức:
1. Vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân
a. Trong công nghệ sinh học:
Tạo giống cây trồng, vật nuôi mới: Sử dụng bức xạ ion hóa để gây đột biến nhân tạo. Việc chiếu xạ vào hạt giống hoặc tế bào sinh dưỡng làm thay đổi cấu trúc DNA, từ đó tạo ra những biến dị di truyền có lợi (ví dụ: tăng năng suất, chịu hạn, kháng sâu bệnh).
Kỹ thuật đánh dấu phóng xạ: Sử dụng các đồng vị phóng xạ làm 'chất đánh dấu' để theo dõi quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng, nước trong cây trồng hoặc quá trình chuyển hóa dược chất trong cơ thể sinh vật, giúp hiểu rõ cơ chế sinh học.
Tiệt trùng dụng cụ y tế: Sử dụng tia $\gamma$ để tiêu diệt vi khuẩn, virus trên các thiết bị y tế mà không cần dùng nhiệt độ cao, tránh làm biến dạng vật liệu nhựa.
b. Trong bảo quản thực phẩm:
Tiêu diệt vi sinh vật: Tia $\gamma$ hoặc chùm electron xuyên sâu vào thực phẩm, phá hủy DNA của vi khuẩn, nấm mốc và ký sinh trùng, giúp thực phẩm sạch hơn và an toàn hơn.
Kéo dài thời gian bảo quản: Ức chế quá trình nảy mầm (ở khoai tây, hành tây) và làm chậm quá trình chín của trái cây, giúp giảm tổn thất sau thu hoạch và thuận tiện trong vận chuyển đường dài.
Hình minh họa: Sơ đồ nguyên lý chiếu xạ bảo quản thực phẩm bằng nguồn Co-60
2. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển
Tiêu chí Ưu điểm Nhược điểm
Công nghệ sinh học/Thực phẩm - Hiệu quả cao, chính xác.
- Không để lại dư lượng hóa chất (như thuốc trừ sâu, chất bảo quản).
- Xử lý được thực phẩm đã đóng gói. - Chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng (máy gia tốc, nguồn phóng xạ) rất đắt.
- Đòi hỏi quy trình an toàn bức xạ nghiêm ngặt.
- Tâm lý lo ngại của người tiêu dùng về 'thực phẩm phóng xạ'.
Cơ hội phát triển:
Công nghệ mới: Phát triển các nguồn phóng xạ an toàn hơn hoặc sử dụng máy gia tốc electron/tia X để thay thế nguồn phóng xạ Co-60, giúp giảm rủi ro rò rỉ hạt nhân.
Nông nghiệp bền vững: Tạo ra các giống cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu, đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu.
Số hóa và Tự động hóa: Áp dụng AI trong việc tính toán liều lượng chiếu xạ chính xác cho từng loại sản phẩm, tối ưu hóa chất lượng và thời gian bảo quản.

Tiêu chí	Ưu điểm	Nhược điểm
Công nghệ sinh học/Thực phẩm	- Hiệu quả cao, chính xác. - Không để lại dư lượng hóa chất (như thuốc trừ sâu, chất bảo quản). - Xử lý được thực phẩm đã đóng gói.	- Chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng (máy gia tốc, nguồn phóng xạ) rất đắt. - Đòi hỏi quy trình an toàn bức xạ nghiêm ngặt. - Tâm lý lo ngại của người tiêu dùng về 'thực phẩm phóng xạ'.

Lý thuyết

Lý thuyết tổng hợp: Bài 24 - Công nghiệp hạt nhân

I. Nhà máy điện hạt nhân

Ưu điểm: Không phát thải trực tiếp các khí gây ô nhiễm môi trường (như CO₂, CO...); có khả năng phát điện liên tục trong thời gian dài.
Hạn chế: Việc xử lý chất thải hạt nhân rất phức tạp và tốn kém. Do một số đồng vị trong nhiên liệu đã qua sử dụng có chu kì bán rã rất lớn (ví dụ: ⁹⁰Sr và ¹³⁷Cs có chu kì bán rã khoảng 30 năm), nên cần vật liệu lưu trữ có độ bền cực cao để bảo quản trong hàng trăm năm.

II. Y học hạt nhân

Chẩn đoán (Chụp ảnh phóng xạ cắt lớp):
Phương pháp: Đưa dược chất phóng xạ vào cơ thể $\rightarrow$ theo dõi vết phóng xạ bằng thiết bị phát hiện và máy vi tính.
Ví dụ: Tiêm dược chất phóng xạ vào tĩnh mạch để theo dõi quá trình sản xuất dịch mật của gan và sự di chuyển của dịch tới túi mật.
Điều trị bệnh:
Xạ trị trong: Sử dụng dược chất chứa đồng vị phóng xạ (ví dụ: ²²³Ra trong thuốc Xofigo, ¹⁷⁷Lu trong thuốc Lutathera) tiêm hoặc uống để tiêu diệt tế bào ung thư từ bên trong.
Xạ trị ngoài: Dùng máy xạ trị chiếu tia phóng xạ từ bên ngoài cơ thể vào khối u.
Ứng dụng khác: Sử dụng tia phóng xạ để khử trùng và khử khuẩn.

III. Ứng dụng trong công nghệ sinh học và bảo quản thực phẩm

Công nghệ sinh học:
Gây đột biến gene: Tạo ra các giống cây trồng mới có đặc tính vượt trội (kháng sâu bệnh, năng suất cao, trái mùa, không hạt...), giúp giảm thiểu việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu.
Đánh dấu phóng xạ: Ứng dụng trong nghiên cứu chuyên sâu về sinh học, nông nghiệp và lâm nghiệp.
Bảo quản thực phẩm: Sử dụng tia phóng xạ trong công nghệ tiệt trùng và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.