Bài 38. Phản ứng phân hạch

Môn Vật Lý
Kiểm tra bài cũ

Chọn phát biểu sai về phản ứng hạt nhân.
Phản ứng hạt nhân là sự tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác.
Phản ứng hạt nhân không có định luật bảo toàn khối lượng.
Phản ứng hạt nhân là phản ứng toả năng lượng.
Phản ứng dùng hạt anpha bắn vào lá nhôm là phản ứng hạt nhân nhân tạo.

Kiểm tra bài cũ

2. Điền vào phần chấm chấm
Một phản ứng hạt nhân toả năng lượng thì tổng khối lượng các hạt trước phản ứng .......tổng khối lượng các hạt sau phản ứng.
nhỏ hơn
lớn hơn
bằng
lớn hơn hoặc bằng

Ngày nay vấn đề hạt nhân nguyên tử và năng
lượng hạt nhân nguyên tử là vấn đề nóng bỏng
trên toàn thế giới. Các nước tiên tiến đang chạy
đua và tìm cách đưa năng lượng hạt nhân phục
vụ lợi ích với những mục tiêu khác nhau.
Vậy có những cơ chế, nguyên tắc nào mà con người có thể chế tạo ra vũ khí hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Cơ chế của phản ứng phân hạch
Năng lượng phân hạch
Tiết 68 - Bài 38
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
Phản ứng phân hạch
Phản ứng phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
Phản ứng phân hạch là gì ?
Quá trình phóng xạ ? có phải là quá trình phân hạch không ?
1. Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng hạt nhân kích thích
Phải truyền cho hạt X một năng lượng đủ lớn, giá trị tối thiểu này gọi là năng lượng kích hoạt (cỡ vài MeV).
Phương pháp: Bắn nơtron vào hạt nhân X, X chuyển sang trạng thái kích thích và xảy ra phân hạch.
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
Cách tạo ra phản ứng phân hạch ?
n
X
X*
Y
Z
n
n
Tại sao không dùng prôton thay cho nơtron ?
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch
Xét phản ứng phân hạch urani
Các phản ứng phân hạch trên là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng ?
1. Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
Năng lượng tỏa ra gọi là năng lượng phân hạch.
Một hạt nhân urani khi phân hạch tỏa ra năng lượng khoảng 210 MeV.
Xem bảng 38.1, cho biết phần lớn năng lượng giải phóng trong phân hạch dưới dạng gì ?
Cho biết năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân urani.
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch
Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
Phản ứng phân hạch dây chuyền
Mỗi phân hạch giải phóng k nơtron. Các nơtron này có thể tạo nên những phân hạch mới. Các phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền.
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch
Tìm hiểu phản ứng phân hạch dây chuyền.
U
U
U
U
U
U
U
Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
Phản ứng phân hạch dây chuyền
- k<1 phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh.
- k=1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra không đổi.
- k>1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh (bùng nổ năng lượng).
Cho biết điều kiện để phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra.
k ? 1
m ? mth
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch
k < 1
k = 1
k > 1
Một vụ nổ bom hạt nhân
Bom nguyên tử ném xuống Nagasaki, nhìn từ trên cao.
Mẫu� bom nguyên tử "Cậu bé gầy" dược thả xuống Hiroshima và Nagasaki.
Một số hình ảnh vụ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima ngày 6/8 và Nagasaki ngày 9/8/1945
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Bom nguyên tử
Nagasaki 9- 8-1945 Ñaùm maây naám cao 18km
Hirosima:6-8-1945
74 000 ngöôøi cheát
Phá hủy hơn 90% thành phố
Khoảng 80 000 người chết
100 000 người bị thương
200 000 người khác bị ảnh
hưởng lâu dài
Thảm họa
Vào sáng ngày 6/8/1945, quả bom nguyên tử đã phát nổ từ độ cao 580m trên bầu trời thành phố Hiroshima với một ánh sáng chói lòa, tạo ra quả cầu lửa khổng lồ và nhiệt độ bề mặt tăng lên đến 40000C. Sức nóng và phóng xạ vỡ tung ra theo nhiều hướng, tạo thành những cột khói áp suất cực cao ngay lập tức làm bốc hơi hàng chục vạn người và động vật, làm tan chảy những tòa nhà và xe cộ trên đường, biến một thành phố 400 năm tuổi thành tro bụi.
Phụ nữ và trẻ em bị thiêu rụi ngay lập tức khi đang làm những công việc quen thuộc hàng ngày; các cơ quan nội tạng của họ bị luộc chín và các khớp xương bị cháy thành tro. Bên dưới trung tâm của vụ nổ, nhiệt độ nóng đến mức đủ làm tan chảy bê tông và thép. Trong vòng ít giây, 75000 người bị giết và bị thương rất nặng, 65% trong số đó mới chỉ 9 tuổi hoặc nhỏ hơn.

Sự nguy hiểm chết người của các chất phóng xạ thậm chí còn tiếp diễn nhiều ngày sau đó. “Không vì lý do gì rõ ràng, sức khỏe của họ bắt đầu suy giảm nghiêm trọng.
Họ không muốn ăn. Tóc rụng. Các vết thâm tím xuất hiện khắp cơ thể. Và máu bắt đầu chảy ra từ tai, miệng và mũi.”



Các bác sỹ đã tiêm cho họ những mũi tiêm Vitamin A. Hậu quả vô cùng khủng khiếp! Thịt bắt đầu rữa ra từ các vết tiêm. Và trong tất cả các trường hợp, nạn nhân đều tử vong.
Quang cảnh sau ném bom
Một em bé còn sống sót sau thảm họa
Thả dù tưởng nhớ các nạn nhân trên sông Motoyasu - Hiroshima ngày nay.
Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
Phản ứng phân hạch dây chuyền
3. Phản ứng phân hạch có điều khiển
Thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, ứng với k = 1. Năng lượng tỏa ra không đổi theo thời gian.
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin
Sơ đồ lò phản ứng hạt nhân
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin
A : những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng hợp kim chứa urani đã làm giàu.
B : chất làm chậm (nước nặng D2O).
C : các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà không phân hạch).
Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự động giữ độ cao sao cho s=1.
Phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng dưới dạng động năng của các mảnh hạt nhân và các hạt khác, động năng này chuyển thành nhiệt, nhờ chất tải nhiệt cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi, hơi nước làm chạy tua bin phát điện.
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
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).
Một số hình ảnh nhà máy điện hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt
Củng cố
1. Hạt nhân nào dưới đây không thể phân hạch ?
a.

b.

c.

d.
Củng cố
2. Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, những phần tử nào sau đây đóng năng lượng lớn nhất ?
a. Động năng của các nơtron.
b. Động năng của các prôton.
c. Động năng của các mảnh.
d. Động năng của các electron.
Củng cố
3. Trong lò phản ứng hạt nhân, hệ số nhân nơtron có trị số
a. k = 1.
b. k > 1 nếu lò cần tăng công suất.
c. k < 1 nếu lò cần giảm công suất.
d. k ? 1.
Trân trọng kính chào