Bài 38. Phản ứng phân hạch

PHẢN ỨNG
PHÂN HẠCH
Kiểm tra bài cũ
Câu1: 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 nghỉ trong phản ứng hạt nhân.
Các phản ứng hạt nhân đều toả năng lượng.
Trong phản ứng hạt nhân toả 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
Câu2: Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa năng lượng
Hai hạt nhân rất nhẹ, như Hiđrô, heli. kết hợp với nhau thành hạt nhân nặng hơn ở nhiệt độ rất cao gọi là phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tỏa năng lượng.
Một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn. Phản ứng này gọi là phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng.
Chỉ có phản ứng A tỏa năng lượng
Cả hai phản ứng A và B trên đều tỏa năng lượng
Bài 56: Phản ứng phân hạch
1. Sự phân hạch.
a) Sự phân hạch của Urani.
Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình.
Sự phân hạch là gì?
+ Sự phân hạch của 235U.
Bài 56: Phản ứng phân hạch
1. Sự phân hạch.
a) Sự phân hạch của Urani.
* Sự phân hạch của 235U.
Dùng nơtron nhiệt ( nơtron chậm) có năng lượng cỡ 0,01eV bắn vào 235U, ta có phản ứng phân hạch:
Hai hạt nhân X1 và X2 có số khối trung bình và hầu như là các hạt nhân phóng xạ.
Phản ứng sinh ra 2 hoặc 3 ( trung bình 2,5) nơtron.
Phản ứng toả năng lượng khoảng 200 MeV dưới dạng động năng các hạt.
Phản ứng không xảy ra trực tiếp mà thường phải qua trạng thái kích thích.
Quá trình phân hạch
Đặc điểm của X1 và X2
Đặc điểm
+Ví dụ về phản ứng phân hạch của 235U.
* Sự phân hạch của 235U.
Bài 56: Phản ứng phân hạch
1. Sự phân hạch.
a) Sự phân hạch của Urani.
Bài 56: Phản ứng phân hạch
1. Sự phân hạch.
a) Sự phân hạch của Urani.
* Sự phân hạch của 238U và 239Pu.
Hạt nhân 238U chỉ phân hạch khi hấp thụ nơtron nhanh có năng lượng lớn hơn 1MeV.
Hạt nhân 239Pu khi hấp thụ nơtron chậm sẽ bị vỡ tương tự như 235U và có 2,98 nơtron giải phóng.
* Chú ý: Khi 238U hấp thụ nơtron ( mà không bị phân hạch) thì nó biến thành 239U sau 2 phóng xạ ?- tạo thành 239Pu cũng là chất phân hạch .
Bài 56: Phản ứng phân hạch
1. Sự phân hạch.
a) Sự phân hạch của Urani.
b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch.
Sau mỗi phản ứng đều có hơn 2 nơtron được phóng ra.
Mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn. Gọi là năng lượng hạt nhân.
Vậy đặc điểm chung của các
phản ứng phân hạch là gì?
Bài 56: Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền.
a) Phản ứng phân hạch dây chuyền.
Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch
ảnh hưởng gì đến khối Urani còn lại?
* Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani có thể gây ra các phân hạch khác, số phân hạch tăng lên rất nhanh trong thời gian ngắn ta có phản ứng phân hạch dây chuyền.
nơtron
Bài 56: Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền.
b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền .
* Hệ số nhân nơtron: Là số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch và tiếp tục gây ra sự phân hạch.
Hệ số k
Nếu k < 1
Nếu k = 1
Nếu k > 1
Chiều hướng Phản ứng
ứng dụng
Phản ứng dây chuyền không xảy ra
Phản ứng dây chuyền điều khiển được
Phản ứng dây chuyền không điều khiển được
Xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân
Xảy ra ở bom hạt nhân
Điều kiện cần thiết là: k ? 1
Liệu toàn bộ các nơtron sinh ra đều có thể
gây ra sự phân hạch tiếp theo ?
Hệ số nhân nơtron k ảnh hưởng gì
đến chiều hướng của phản ứng?
Thế hệ 1
N = 21
Thế hệ 2
N= 22
Thế hệ 3
N= 23
Bài 56: Phản ứng phân hạch
Phản ứng dây chuyền ứng với k = 2
Bài 56: Phản ứng phân hạch
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền.
b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền .
* Để có phản ứng dây chuyền xảy ra ( k ? 1) thì khối lượng của nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu.
? m ? mth
(với mth là khối lượng tới hạn)
Đối với 235U thì mth = 15kg.
Đối với 239Pu thì mth = 5kg.
Hình ảnh về vụ nổ bom hạt nhân
Hình ảnh lò phản ứng hạt nhân ở Đà lạt
BOM NGUYÊN TỬ
Julius Robert Oppenheimer
(1904–1967)
Julius Robert Oppenheimer
(1904–1967)
SỰ NỔ CỦA BOM NGUYÊN TỬ
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin
Câu1:Đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ một nơtron chậm là:
A.
B.
C.
D.


Câu2:Gọi k là hệ số nhân nơtron, thì điều kiện cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể xảy ra là:
k < 1
k = 1
k > 1
k ? 1
Câu3:Dùng nơtron chậm có năng lượng cỡ 0,01eV bắn vào hạt nhân 235U thì thông tin nào sau đây là sai?
Các hạt nhân sản phẩm hầu hết là các hạt ?, ?+, ?-.
Phản ứng sinh ra 2 hoặc 3 nơtron.
Phản ứng hạt nhân toả ra năng lượng khoảng 200MeV dưới dạng động năng của các hạt.
Các hạt nhân sản phẩm có số khối thuộc loại trung bình nằm trong khoảng từ 80 đến 160.
Câu4:Phản ứng hạt nhân nào dưới đây được coi là sự phân hạch?
A.

B.

C.

D.
Câu5: Phản ứng dây chuyền muốn xảy ra được thì khối lượng nhiên liệu phải có một giá trị m ? mth là để :
Hấp thụ hết những nơtron sinh ra.
Giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ?1.
Giảm số nơtron nhanh.
Tăng số nơtron nhanh.
Câu6: Coi rằng sau mỗi phân hạch của hạt nhân 235U thì năng lượng toả ra là 200MeV. Nếu có 1g 235U nguyên chất mà phân hạch hết thì năng lượng toả ra bằng bao nhiêu Jun? Năng lượng đó tương đương với năng lượng toả ra của bao nhiêu tấn xăng cháy hết, biết năng suất toả nhiệt của xăng là 46.106 J/kg, coi khối lượng hạt nhân 235U gần đúng bằng số khối của nó.
E = 8,2.1010J; m = 1,78 tấn xăng.
E = 8,2.109J; m = 0,178 tấn xăng.
E = 82.1010J; m = 17,8 tấn xăng.
E = 16,4.1010J; m = 3,56 tấn xăng.