Tài liệu Bài giảng bài phản ứng phân hạch vật lý 12

KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1 : Thế nào là hiện tượng phóng xạ? Câu 2 : Đặc tính của hiện tượng phóng xạ? Câu 3 : Viết công thức định luật phóng xạ, nêu tên các đại lượng? Câu 4 : Một chất phóng xạ ban đầu có 1000g. Sau 2 chu kỳ bán rã thì có bao nhiêu gam chất đó đã bị biến đổi thành chất khác? I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1. Phản ứng phân hạch là gì? 2. Phản ứng phân hạch kích thích. II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 1. Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng. 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền. 3. Phản ứng phân hạch có điều khiển. I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1. Phản ứng phân hạch là gì? Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn. Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích. Nhiên liệu cơ bản của CNNLHN : 235 92 U ; 238phải. Vì hai mảnh 239 vỡ Không 92 lượng khác xa92 có khối nhiều U ; Pu C1 I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 2. Phản ứng phân hạch kích thích. + Thực hiện phản ứng : cung cấp một năng lượng kích hoạt (vài MeV) + Cách thực hiện bắn nơtrôn vàodụng hạt nhân, Prôtôn tích: điện dương,chậm chịu tác hạt nhân chuyển trạng lực đẩy lên do các hạtthái nhânkích tác thích dụng (không bền vững), vỡ ra thành hai mảnh. C2 + Phân hạch phải qua trạng thái kích thích (X  X ) * I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 2. Phản ứng phân hạch kích thích. n + X  X  Y + Z + kn *  k 1, 2,3 X* vỡ thành 2 mảnh Y và Z kèm theo vài nơtrôn. II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 1 Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng. 1 0 n+ 1 0 n+ 235 92 U 235 92 U 236 92 236 92 U  Y+ * U  * 95 39 139 54 138 53 95 38 1 0 I+3 n 1 0 Xe + Sr + 2 n Năng lượng phân hạch là năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch. II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 1 Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng. Một vài thí dụ : 1 hạt 235U phân hạch tỏa ra khoảng 210MeV. 1gam 235U phân hạch tỏa năng lượng bằng 8,5.1010J. Tương đương sự tỏa nhiệt của 8,5 tấn than. Hoặc 2 tấn dầu hỏa cháy hoàn toàn. Bảng II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 2 Phản ứng phân hạch dây chuyền. Sau mỗi phân hạch có k nơtrôn sinh ra quay lại kích thích các hạt nhân 235U tạo nên những phân hạch mới, sau n lần phân hạch có kn nơtrôn giải phóng và tạo ra kn phân hạch mới. II – NĂNG LƢỢNG PHÂN HẠCH 2 Phản ứng phân hạch dây chuyền. k < 1 : PƯ PH dây chuyền tắt nhanh. k = 1 : PƯPH dây chuyền tự duy trì, NL phát ra không đổi theo thời gian. k  1 : PƯPH dây chuyền tự duy trì, NL phát ra tăng nhanh gây bùng nổ. Khối lƣợng chất phân hạch phải là khối lƣợng tới hạn. Thí dụ với U thì m = 15kg; với Pu thì m = 5kg. II – NĂNG LƢỢNG PHÂN HẠCH 3 Phản ứng phân hạch có điều khiển (khi k = 1) Thực hiện phản ứng trong lò phản ứng hạt nhân Dùng thanh điều khiển có chứa bo, cađimi để điều khiển cho k luôn bằng 1. Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng được dùng để sản xuất điện năng trong nhà máy điện nguyên tử, Với lò phản ứng vừa phải có thể đặt lên máy bay, hay tàu thủy. LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ BOM NGUYÊN TỬ Tại sao khi ném thì bom mới nổ? Bình thường thì không nổ? Năm 1945, Mỹ ném xuống thành phố Hirôsima của Nhật một quả bom nguyên tử với khối lượng Urani nguyên chất với khối lượng tới hạn khoảng 50kg! Cảnh hoang tàn khi Mỹ ném 2 quả bom nguyên tử xuống 2 thành phố Hidroshima và Nagashaki tháng 8 năm 1945. Nội dung bài học Phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình ( kèm theo một vài nơ trôn phát ra). Phân hạch của 235U dưới tác dụng của một nơ trôn tỏa ra NL vào cỡ 200MeV và được duy trì theo quá trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng u đủ lớn). Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều nơ tron và phóng xạ bê ta trừ. Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển được tạo ra trong lò phản ứng. Vận dụng Xét phân hạch : 1 0 n+ 235 92 U Y+ 94 39 139 53 I + 3 n+  1 0 Tính NL tỏa ra khi phân hạch 1 hạt 235U Biết 235U=234,99332U; 139I=138,897U; 94Y=93,89014U Hướng dẫn : • Tính tổng khối lượng các hạt trước phản ứng • Tính tổng khối lượng các hạt sau phản ứng • Tính độ hụt khối • Áp dụng biểu thức liên hệ giữa năng lượng và khối lượng • Đổi đơn vị Dặn dò • Làm các bài tập SGK trang 198. • Đọc thêm bài “Lò phản ứng PWR”. • Đọc trước bài 39 : Phản ứng nhiệt hạch. CHÀO TẠM BIỆT ! Hình 38.1 : Sơ đồ phân hạch Y n X X* n n Z Phản ứng phân hạch là gì? Y X Z HẠT NHÂN NẶNG HAI HẠT NHÂN NHẸ Y X X* TTKT Z Phản ứng hạt nhân kích thích Y n X X* Z Y n X X* n n Z