Bài 38. Phản ứng phân hạch

Các phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn nào dưới đây?
a/ Bảo toàn điện tích
b/ Bảo toàn khối lượng
c/ Bảo toàn năng lượng toàn phần
d/ Bảo toàn động lượng
Về năng lượng liên kết, phát biểu nào dưới đây là SAI?
Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng m thành các nuclon có tổng khối lượng m0>m thì cần năng lượng E=(m0-m).c2 để thắng lực hạt nhân.
Năng lượng liên kết tính cho một nuclon gọi là năng lượng liên kết riêng.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng nhỏ thì càng kém bền vững.
Hạt nhân có năng lượng liên kết E càng lớn thì càng bền vững.
VẬT LÝ 12
GV:LÂM MINH XUÂN TRƯỜNG
Trường THPT Võ Trường Toản
Sự phân hạch.
Nhà máy điện nguyên tử.
Bài 60

Sự phân hạch là gì?
Đặc điểm của sự phân hạch.
Thế nào là phản ứng hạt nhân dây chuyền.
Điều kiện để xảy ra phản ứng?
Lò phản ứng hạt nhân,cấu tạo.
Nguyên tắc hoạt động.
I.Sự phân hạch
1. Sự phân hạch:
Là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình.
Để sự phân hạch dễ xảy ra nơtron phải là những nơtron chậm (notron có động năng dưới 0,1eV)
Ví dụ sự phân hạch U 235 như sau:
I. Sự phân hạch
2. Đặc điểm của phân hạch:
Trung bình trong mỗi phân hạch có từ 2 đến 3 nơtrôn thứ cấp phát ra
Tỏa ra năng lượng cỡ 200MeV dưới dạng động năng của các hạt
Mô phỏng phản ứng phân hạch
II.Phản ứng dây chuyền
Phản ứng dây chuyền với S =2
II.Phản ứng dây chuyền
Gọi S là số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch Nếu S>1 thì S nơtron này đập vào các hạt nhân gây ra S phân hạch sinh ra S2 nơtron rồi S3,S4 ...nơtrôn.
Sự phân hạch cứ thế xảy ra rất nhanh trong một thời gian rất ngắn:Đó là phản ứng hạt nhân dây chuyền.
S gọi là hệ số nhân nơtron
Mô phỏng phản ứng dây chuyền
II.Phản ứng dây chuyền
S> 1 hệ thống vượt hạn, phản ứng dây chuyền không điều khiển được (chế tạo bom nguyên tử)
S=1 hệ thống là tới hạn phản ứng dây chuyền điều khiển được trong lò phản ứng của nhà máy điện nguyên tử.
S<1 hệ thống là dưới hạn:phản ứng dây chuyền không xảy ra
Mặt khác để S1 thì khối lượng m của khối chất hạt nhân phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mh.
Bom nguyên tử
Quả bom nguyên tử đầu tiên có mh= 50kg chia làm 2 khối đặt cách nhau,mỗi khối có khối lượng bé hơn mh.Làm chập 2 khối thì m > mh xảy ra vụ nổ

III.Nhà máy điện nguyên tử
III.Nhà máy điện nguyên tử
Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân:
Chất làm chậm(B): nước nặng,than chì,bereli.
Chất tải nhiệt
Thanh điều chỉnh(C):làm bằng chất hấp thụ nơtron mà không phân hạch.
Thanh nhiên liệu(A):Làm bằng hợp kim chứa Urani đã làm giàu
Hơi đi tới tua bin
Bơm
Lò sinh hơi (D).
Chất tải nhiệt
III.Nhà máy điện nguyên tử
Hoạt động:
Lò phản ứng hoạt động dựa trên nguyên tắc duy trì phản ứng phân hạch U 235 (S=1)dưới tác dụng của nơtron nhiệt.
III.Nhà máy điện nguyên tử
Khi lò hoạt động các thanh được điều chỉnh tự động 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 của lò. Nhiệt này mang đi bằng chất tải nhiệt là chất lỏng chảy qua lò và sau khi nóng lên thì cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi.
Hơi này làm chạy tubin của máy phát điện như trong nhà máy nhiệt điện thông thường.
Muốn phân hạch U235 thì phải làm chậm nơtrôn, nơtrôn được làm chậm gọi là nơtrôn nhiệt vì
Do nơtrôn ở trong môi trường có nhiệt độ quá cao.
Nơtrôn dễ gặp hạt nhân U235 hơn.
Nơtrôn chậm dễ được U235 hấp thụ.
Nơtrôn nhiệt có động năng bằng động năng trung bình của chuyển động nhiệt.
Điều kiện để các phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra là
Phải tăng tốc cho các nơtrôn.
Hệ số nhân nơtrôn s1
Hệ số nhân nơtrôn s≥1 và khối lượng U235 phải lớn hơn khối lượng tới hạn.
khối lượng U235 phải nhỏ hơn khối lượng tới hạn.
Trong lò phản ứng hạt nhân, hệ số nhân nơtrôn có trị số:
s=1
s<1 (nếu lò cần giảm công suất).
s≥1
s>1 (Nếu lò cần tăng công suất).