Slide vật lý lớp 12 bài phản ứng phân hạch _N.T.T Phương

UBND TỈNH ĐIỆN BIÊN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Cuộc thi thiết kế bài giảng điện tử e-Learning

Bài giảng:
Tiết 65: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Chương trình Vật lý, lớp 12
Giáo viên: Nguyễn Thị Thu Phương
Trường THPT Mùn Chung
Huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên
Tháng 1/2015
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
MỤC TIÊU BÀI HỌC
1) Nêu được phản ứng phân hạch là gì.
2) Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản
ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
3) Lý giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để
có phản ứng dây chuyền.
4) Có hứng thú học Vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học; có thái độ khách
quan, trung thực; có tác phong cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NỘI DUNG BÀI HỌC
Năng lượng phân hạch gồm:
-
Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
-
Phản ứng phân hạch dây chuyền
-
Phản ứng phân hạch có điều khiển
II
Bài tập củng cố

Cơ chế của phản ứng phân hạch gồm:
-
Phản ứng phân hạch là gì?
-
Phản ứng phân hạch kích thích
I
III
Câu 1: Chọn câu trả lời đúng nhất
Quá trình phóng xạ hạt nhân là quá trình
KIỂM TRA BÀI CŨ:
Đúng rồi
Đúng rồi
Sai rồi
Sai rồi
You answered this correctly!
You answered this correctly!
Your answer:
Your answer:
The correct answer is:
The correct answer is:
You did not answer this
question completely
You did not answer this
question completely
Bạn phải trả lời câu hỏi trước
khi sang phần tiếp theo
Bạn phải trả lời câu hỏi trước
khi sang phần tiếp theo
Trả lời
Trả lời

Xóa
Xóa
A) Thu năng lượng.
B) Tỏa năng lượng.
C) Không thu, không tỏa năng lượng.
D) Có trường hợp thu năng lượng, có
trường hợp tỏa năng lượng.
Câu 2: Chọn câu trả lời đúng nhất
Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để
Đúng rồi
Đúng rồi
Sai rồi
Sai rồi
KIỂM TRA BÀI CŨ:
You answered this correctly!
You answered this correctly!
Your answer:
Your answer:
The correct answer is:
The correct answer is:
You did not answer this
question completely
You did not answer this
question completely
Bạn phải trả lời câu hỏi trước
khi sang phần tiếp theo
Bạn phải trả lời câu hỏi trước
khi sang phần tiếp theo
Trả lời
Trả lời

Xóa
Xóa
A)
Quá trình phóng xạ lặp lại như lúc ban
đầu.
B) Một nửa số nguyên tử chất ấy biến đổi
thành chất khác.
C) Khối lượng chất ấy giảm đi một phần tư.
D) Hai phần ba số nguyên tử chất ấy hết
khả năng phóng xạ.
Câu 3: Chọn câu trả lời đúng nhất
Một chất phóng xạ nguyên chất ban đầu có N hạt nhân. Chu kì bán rã
của chất phóng xạ này là T. Sau thời gian 4T kể từ thời điểm ban đầu,
số hạt nhân chưa phân rã của mẫu chất phóng xạ này là
Đúng rồi
Đúng rồi
Sai rồi
Sai rồi
KIỂM TRA BÀI CŨ:
You answered this correctly!
You answered this correctly!
Your answer:
Your answer:
The correct answer is:
The correct answer is:
You did not answer this
question completely
You did not answer this
question completely
Bạn phải trả lời câu hỏi trước

khi sang phần tiếp theo
Bạn phải trả lời câu hỏi trước
khi sang phần tiếp theo
Trả lời
Trả lời
Xóa
Xóa
A)
0,7500N
B)
0,2500N
C)
0,1250N
D)
0,0625N
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I
1) Phản ứng phân hạch là gì?
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I
1) Phản ứng phân hạch là gì?
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I
1) Phản ứng phân hạch là gì?
- Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh
nhẹ hơn.
2) Phản ứng phân hạch kích thích

?Em hãy giải thích sơ đồ
sau?
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I
1) Phản ứng phân hạch là gì?
2) Phản ứng phân hạch kích thích
- Dùng n bắn vào hạt nhân X.
Hạt X “bắt” n và chuyển sang trạng thái
Hạt X “bắt” n và chuyển sang trạng thái
kích thích X*. Trạng thái này không bền và xảy ra phân hạch. X* vỡ thành
kích thích X*. Trạng thái này không bền và xảy ra phân hạch. X* vỡ thành
hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra.
hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra.
*
( 1,2,3)n X X Y Z kn k+ → → + + =
- Quá trình phân hạch hạt nhân X không trực tiếp xảy ra mà phải qua
- Quá trình phân hạch hạt nhân X không trực tiếp xảy ra mà phải qua
trạng thái kích thích X*.
trạng thái kích thích X*.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I
Hãy theo dõi hình ảnh về sự phân hạch của một hạt nhân urani:
?Tại sao không dùng prôtôn thay cho nơtron?
- Vì prôtôn mang điện tích dương, chịu tác dụng lực đẩy của hạt nhân
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
- Trong chương trình này chúng ta xét các phản ứng phân hạch của

235
92
U
nIYUUn
1
0
138
53
95
39
*236
92
235
92
1
0
3++→→+
nSrXeUUn
1
0
95
38
139
54
*236
92
235
92
1
0

2++→→+
Hình ảnh về phản ứng phân hạch của một hạt nhân urani
235
92
U
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
- Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là
- Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là
năng lượng phân hạch.
năng lượng phân hạch.
Bảng 38.1
Bảng 38.1
Năng lượng giải
phóng ngay khi
phân hạch (trong
10
-14
s)
• Động năng của các mảnh: 167 MeV
• Động năng của nơtrôn: 5 MeV
• Động năng của các prôtôn: 6 MeV
Năng lượng toả ra
do phóng xạ của các
mảnh

• Động năng của các electron: 8 MeV
•
Động năng của các γ: 6 MeV
• Động năng của các nơtrinô: 12
MeV
Tổng năng lượng
toả ra
204 MeV
204 MeV
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
- Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là
- Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là
năng lượng phân hạch.
năng lượng phân hạch.
Nhận xét sự phân bố năng lượng giải phóng
trong quá trình phân hạch của một hạt nhân
urani?
- Năng lượng giải phóng trong
- Năng lượng giải phóng trong
quá trình phân hạch chủ yếu
quá trình phân hạch chủ yếu
dưới dạng động năng của các
dưới dạng động năng của các
mảnh.
mảnh.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH

II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
nnn
sự phân hạch
DÂY CHUYỀN
DÂY CHUYỀN
n
U
nnn
U
nnn
U
U
U
U
U
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
2) Phản ứng phân hạch dây chuyền
- Khi xảy ra sự phân hạch, các nơtron được giải phóng có thể kích thích các hạt
- Khi xảy ra sự phân hạch, các nơtron được giải phóng có thể kích thích các hạt
nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng phân hạch mới. Kết quả
nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng phân hạch mới. Kết quả
là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền.
là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH

II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
2) Phản ứng phân hạch dây chuyền
- Khi xảy ra sự phân hạch, các nơtron được giải phóng có thể kích thích
- Khi xảy ra sự phân hạch, các nơtron được giải phóng có thể kích thích
các hạt nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng phân
các hạt nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng phân
hạch mới. Kết quả là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành
hạch mới. Kết quả là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành
một phản ứng dây chuyền.
một phản ứng dây chuyền.
-


Số nơtron được giải phóng sau mỗi lần phân hạch
Số nơtron được giải phóng sau mỗi lần phân hạch
235
235
U là k sẽ kích
U là k sẽ kích
thích các hạt nhân
thích các hạt nhân
235
235
U khác:
U khác:
Nếu k<1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tắt ngay.
Nếu k<1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tắt ngay.
Nếu k=1 thì phản ứng phân hạch tự duy trì và công suất phát ra
Nếu k=1 thì phản ứng phân hạch tự duy trì và công suất phát ra

không đổi theo thời gian.
không đổi theo thời gian.
Nếu k>1 thì phản ứng phân hạch tự duy trì, công suất tăng
Nếu k>1 thì phản ứng phân hạch tự duy trì, công suất tăng
nhanh và có thể gây bùng nổ.
nhanh và có thể gây bùng nổ.
- Khối lượng tới hạn
- Khối lượng tới hạn


là khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản
là khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản
ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó.
ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
2) Phản ứng phân hạch dây chuyền
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
II
1) Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
2) Phản ứng phân hạch dây chuyền
3) Phản ứng phân hạch có điều khiển
-


Phản ứng phân hạch có điều khiển được thực hiện trong các lò phản
Phản ứng phân hạch có điều khiển được thực hiện trong các lò phản

ứng hạt nhân (k=1). Sử dụng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi
ứng hạt nhân (k=1). Sử dụng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi
nhằm đảm bảo phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì.
nhằm đảm bảo phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì.
-


Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian.
Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian.
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Sơ đồ cấu tạo nhà máy điện nguyên tử
Sơ đồ cấu tạo nhà máy điện nguyên tử
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Sơ đồ cấu tạo nhà máy điện nguyên tử
Sơ đồ cấu tạo nhà máy điện nguyên tử
nhiên
liệu
điều
chỉnh
Chất làm
chậm
Chất
tải
nhiệt
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin

lò sinh
hơi
Tiết 65 – Bài 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
BOM NGUYÊN TỬ
BOM NGUYÊN TỬ
Julius Robert
Oppenheimer
(1904 – 1967)