Bài 38. Phản ứng phân hạch

Phản ứng phân hạch
Vật lý lớp 12 cơ bản
Thực hiện: Thạch Ngọc Chinh, giáo viên trường THPT Trà Cú, tỉnh Trà Vinh.
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 1: Phản ứng hạt nhân là gì ? Có mấy loại phản ứng hạt nhân ? Kể tên.
Trả lời: Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân. Có 2 loại phản ứng hạt nhân: phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng và phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
Câu 2: Chọn phát biểu sai về phản ứng hạt nhân:
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
Không có định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng hạt nhân.
Các phản ứng hạt nhân đều tỏa năng lượng.
Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt ban đầu, nghĩa là các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt ban đầu.
KIỂM TRA BÀI CŨ
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:
Phản ứng phân hạch
Nội dung
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 ra thành hai hạt nhân nhẹ hơn.
Quá trình phóng xạ có phải là phân hạch không ?
Trả lời: Không phải.
Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng phân hạch kích thích:
Xét phản ứng phân hạch của
Phản ứng phân hạch
Để tạo nên phản ứng phân hạch của hạt X, phải truyền cho hạt X một năng lượng đủ lớn, giá trị tối thiểu của năng lượng này gọi là năng lượng kích hoạt, vào cỡ vài MeV. Bằng cách cho hạt X hấp thụ 1 nơtrôn.
Phản ứng phân hạch
Tại sao không dùng prôtôn thay cho nơtrôn ?
Prôtôn tích điện dương, chịu tác dụng lực đẩy do các hạt nhân tác dụng.
Trả lời:
Phản ứng phân hạch
Sơ đồ phản ứng phân hạch.
Quá trình phân hạch xảy ra trực tiếp hay gián tiếp ?
Trả lời: Xảy ra gián tiếp, qua trạng thái kích thích X*.
Phản ứng phân hạch
II. Năng lượng phân hạch:
Xét phản ứng sau:
1. Phản ứng tỏa năng lượng:
Các phản ứng trên là phản ứng tỏa năng lượng.
Năng lượng này được gọi là năng lượng phân hạch.
Phản ứng phân hạch
Trong phản ứng trên, năng lượng tỏa ra xấp xỉ bằng 210 MeV đối với một hạt nhân Urani phân hạch.
1 g Urani khi phân hạch sẽ giải phóng một năng lượng bằng 8,5.1010 J, tương đương năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu hỏa tỏa ra khi cháy hết.
Bảng 38.1 cho ta thấy sự phân bố của năng lượng trong quá trình phân hạch của hạt nhân Urani tương ứng với các sản phẩm sau phản ứng:
Phản ứng phân hạch
Bảng 38.1 SGK.
Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền:
Sự phân hạch của Urani có kèm theo sự giải phóng 2,5 nơtrôn ( tính trung bình ) với năng lượng lớn.
Đối với hạt nhân , con số này là 3.
Các nơtrôn sinh ra sau mỗi phân hạch có ảnh hưởng gì
đến khối lượng Urani còn lại ?
Các nơtrôn sinh ra sau mỗi phân hạch của Urani có thể gây ra các phân hạch khác, số phân hạch tăng lên rất nhanh. Ta có phản ứng phân hạch dây chuyền.
Phản ứng phân hạch
phản ứng phân hạch dây chuyền.
Phản ứng phân hạch
Cứ sau một phân hạch, có k nơ trôn được giải phóng và kích thích các hạt nhân khác tạo thành phản ứng phân hạch mới. Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrôn được giải phóng là và kích thích phân hạch mới.
- Khi k<1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh.
Phản ứng phân hạch
- Khi k=1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra không thay đổi theo thời gian.
- Khi k>1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây bùng nổ.
Phản ứng phân hạch
Muốn cho k 1: khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơ trôn bị “bắt” nhỏ hơn nhiều so với số nơtrôn được giải phóng. Khối lượng đó được gọi là khối lượng tới hạn.
Phản ứng phân hạch
3. Phản ứng phân hạch có điều khiển:
Là phản ứng được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, ứng với k=1.
Để đảm bảo cho k=1, người ta dùng những thanh điều khiển có chứa Bo hay Cađimi.
Phản ứng phân hạch
Nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động.
Phản ứng phân hạch
Hình ảnh vụ nổ bom nguyên tử ở Nhật năm 1945.
Phản ứng phân hạch
Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt.
Phản ứng phân hạch
Mô hình nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam
Tại Xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận
Phản ứng phân hạch
Củng cố
Câu 1: Đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ một nơtrôn là:
A.
B.
C.
D.
Phản ứng phân hạch
Câu 2: Gọi k là hệ số nhân nơtrôn, điều kiện cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể xảy ra là:
A. k< 1.
D. k 1.
C. k> 1.
B. k= 1.
Phản ứng phân hạch
Câu 3: Các phản ứng dây chuyền muốn xảy ra được thì khối lượng nhiên liệu có một giá trị m  mth là để:
A. Hấp thụ hết những nơ trôn sinh ra.
B. Giảm thiểu số nơtrôn bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k  1.
C. Giảm số nơtrôn nhanh.
D. Tăng số nơtrôn nhanh.
Phản ứng phân hạch
Bài học kết thúc
Trong bài giảng có sử dụng các hình ảnh, phim tư liệu được sưu tầm từ internet.