Bài 38. Phản ứng phân hạch

1

TRƯỜNG THPT NGUYỄN BỈNH KHIỂM
TỔ VẬT LÝ
2
Câu 1: Mét h¹t nh©n phãng x¹
3
Câu 2: Hãy chọn câu đúng
Quá trình phóng xạ hạt nhân
Thu năng lượng
B. Tỏa năng lượng
C. Không thu, không tỏa năng lượng
D. Có trường hợp thu, có trường hợp tỏa năng lượng
4
Câu 3: Trong số các tia :
Tia nào đâm xuyên mạnh nhất? Tia nào đam xuyên yếu nhất?
video
5
BOM NGUYÊN TỬ
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!
Tại sao khi ném thì bom mới nổ? Bình thường thì không nổ?
Video
6
Bom nguyên tử
Vậy bom nguyên tử và các lò phản ứng hạt nhân hoạt động dựa trên hiện tượng gì?
7
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
8
Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968
Phát hiện ra phản ứng phân hạch trưuớc đại chiến thế giới 2
9
Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. Hai mảnh này gọi là sản phẩm phân hạch.
1. Phản ứng phân hạch là gì?
C1: Quá trình phóng xạ α có phải là phản ứng phân hạch không? Tại sao?
Trả lời: Không phải là phản ứng phân hạch
10
2. Phản ứng phân hạch kích thích
Xét các phản ứng phân hạch của các hạt nhân:
Đó là những nguyên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân
11
Hình 38.1. Sơ đồ phản ứng phân hạch
Như vậy: Quá trình phân hạch của X là không trực tiếp mà phải qua trạng thái trung gian X*
12
Hình 38.1. Sơ đồ phản ứng phân hạch
C2: Tại sao không dùng prôtôn thay cho nơtrôn?
Vì prôtôn mang điện dương, chịu tác
dụng lực đẩy của hạt nhân.
13
II. Năng lượng phân hạch
Bài toán
Tính k
b) Cho biết: m(U235) = 234,99332u, m(Y) =93,89014u, m(I) = 138,89700u, m(n) = 1,00866u; 1uc2 = 931,5 MeV. Tính năng lượng khi phân hạch một hạt nhân
c) Tính năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1g ( U 235) theo đơn vị MeV, Jun. Cho biết số Avôgađrô là 6,023.1023 mol-1; 1MeV = 1,6.10-13J. Cho rằng mỗi phân hạch tỏa ra năng lượng 200MeV.
14
1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng.
Tính toán cho thấy, sự phân hạch của 1g 235U giải phóng 1 năng lượng bằng 8,5.1010J, tương đương với năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu toả ra khi cháy hết.
15
Bảng 38.1.
Nhận xét sự phân bố năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch của một hạt nhân U?
Năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch chủ yếu dưới dạng động năng của các mảnh.
16
Hãy quan sát sự phân hạch của một hạt nhân:
17
n
n
n
n
U
n
n
n
U
n
n
n
U
U
U
U
U
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
18
Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch lại có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân ở gần đó, làm xảy ra phân hạch tiếp theo, và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền.
Phản ứng phân hạch dây chuyền.
Thế nào là phản ứng phân hạch dây chuyền?
a) Định nghĩa
19
* k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh
* k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, công suất phát ra không đổi theo thời gian
* k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, công suất phát ra tăng nhanh có thể gây bùng nổ
b) Điều kiện để xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền
- Phụ thuộc vào số nơtrôn trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch ( hệ số nhân nơtrôn)
20
c) Khối lượng tới hạn
Là khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó
VD: Với U235: khối lượng tới hạn vào cỡ 15kg
Với Pu(239): khối lượng tới hạn vào cỡ 5kg
21
3) Phản ứng phân hạch có điều khiển
Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, ứng với trường hợp k = 1
Dùng thanh điều khiển bằng Bo(B) hay Cadimi(Cd)
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin
Video
Nhiều nhà máy điện nguyên tử đã được xây dựng ở các nước công nghiệp.
Trên 35% tổng điện năng sản xuất hàng năm ở Pháp, Thụy Điển, Phần Lan…
Trên 30% ở Nhật.
Trên 12% ở Mỹ.
Nước ta có một lò phản ứng hạt nhân nhỏ ở Đà Lạt, dùng để nghiên cứu khoa học và sản xuất đồng vị phóng xạ (công suất 500kW, có 89 thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm giàu tới 36% U 235). Gần đây đã xây xong thêm 1 nhà máy nữa ở Ninh Thuận
25
HỆ THỐNG KIẾN THỨC
Phân hạch: Là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtrôn phát ra.
Phân hạch của 235U: dưới tác dụng của một nơtrôn toả ra năng lượng vào cỡ 200 MeV và được duy trì theo quá trình dây chuyền (trong điều khiện khối lượng 235U đủ lớn). Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều nơtrôn và phóng xạ β-.
Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều kiện được tạo ra trong lò phản ứng.
26
CỦNG CỐ
CÂU 1:
Phần lớn năng lượng giải phóng trong phân hạch là:
A. Động năng các nơtrôn phát ra.
B. Động năng các mảnh.
C. Năng lượng toả ra do phóng xạ của các mảnh.
D. Năng lượng các phôtôn của tia .
CÂU 2:
Hoàn chỉnh các phản ứng sau:
CÂU 3:
Xét phản ứng phân hạch:
Tính năng lượng toả ra khi phân hạch một hạt nhân 235U? Cho biết: 235U = 234,99332 u
139I = 138,89700 u ; 94Y = 93,89014 u
CÂU 4:
Tính năng lượng toả ra khi phân hạch 1 kg 235U. Cho rằng mỗi phân hạch toả ra năng lượng 200 MeV.
CỦNG CỐ
28
Một nhà máy điện hạt nhân
Nhà máy đang hoạt động
29