Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch -Tài liệu Vật lý 12

Khóa hc Vt lí 12
Thy ngVit Hùng

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 1


I. PHN NG PHÂN HCH
1. Khái nim
+ Là phn ng trong đó mt ht nhân nng hp th mt ntron chm v thành hai ht nhân trung bình đng thi
phóng ra mt s ntron và ta ra mt nng lng rt ln (khong 200 MeV).
+ Nng lng ta ra di dng đng nng ca các ht.
+ Các nhiên liu ch yu thc hin phn ng nhit hch là
235
92
U
và
239
94
Pu.

2. C ch ca phn ng phân hch
 phn ng có th xy ra đc thì phi truyn cho ht nhân m X mt nng lng đ ln (giá tr ti thiu ca nng
lng này gi là nng lng kích hot).
Cách đn gin nht đ truyn nng lng kích hot cho ht nhân m X là cho mt ntron bn vào X đ X bt (hoc
hp th) ntron đó và chuyn sang trng thái kích thích. Trng thái này không bn và kt qu xy ra phân hch theo
s đ
*
n X X Y Z kn

Nh vy quá trình phân hch ca ht nhân X không trc tip mà phi qua trng thái kích thích.
Ví d:
236 95
1 235 138 1
92 39
0 92 53 0
n U U Y I 3 n

3. c đim
+ Sau mi phn ng phân hch đu có hn 2 notron chm đc sinh ra.
+ Phn ng phân hch ta nng lng ln, khong 200 MeV.
4. Phn ng dây chuyn
Các ntron to thành sau phân hch có đng nng ln (ntron nhanh) thng b U238 hp th ht hoc thoát ra ngoài
khi Urani. Nu chúng đc làm chm li thì có th gây ra s phân hch tip theo cho các ht U235 khác khin cho
s phân hch tr thành phn ng dây chuyn.
Trên thc t không phi mi ntron sinh ra đu có th gây ra s phân hch (vì có nhiu n tron b mt mát do b hp
th bi các tp cht trong nhiên liu, b U238 hp th mà không gây nên phân hch, hoc bay ra ngoài khi nhiên
liu ). Vì vy mun có phn ng dây chuyn ta phi xét đn s ntron trung bình k còn li sau mi phân hch.
Gi k là s ntron còn li
sau phân hch tip tc đc U235 hp th.
+ Nu k >1: s phân hch tng lên rt nhanh vi tc đ k
1
, k
2
, k
3
…Phn ng dây chuyn tr thành thác l không th
không ch. H thng gi là vt hn. ây chính là c ch n ca bom nguyên t.
+ Nu k < 1: Phn ng dây chuyn không th xy ra. H thng gi là di hn.
+ Nu k =1: Phn ng dây chuyn có th khng ch. H thng gi là ti hn. âychính là c ch hot đng ca nhà

máy đin nguyên t.
Mun k 1 thì khi lng Urani hoc Plutoni phi đt đn mt tr s ti thiu gi là khi lng ti hn m
th

iu kin đ phn ng dây chuyn xy ra là k
1 và m > m
th
.
5. Lò phn ng ht nhân
+ Là thit b đ to ra các phn ng phân hch dây chuyn t duy trì và điu khin đc.
+ Nhiên liu phân hch trong các lò phn ng ht nhân thng là U235 hoc Pu239.
PHN NG PHÂN HCH, PHN NG NHIT HCH
Môn: Vt lí
Thy ng Vit Hùng
ây đ thi đi kèm vi Bài ging phn ng phân hch, phn ng nhit hch
, thuc khóa hc Vt lí 12 ti website
Hocmai.vn.  có th nm vng ni dung kin thc trong Bài ging phn ng phân hch, phn ng nhit hch, Bn cn
kt hp xem tài liu bài ging cùng vi bài ging này.

Khóa hc Vt lí 12
Thy ngVit Hùng

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 2

+  đm bo cho k = 1 ngi ta dùng các thanh điu khin cha Bo hay Cd, là các cht có tác dng hp th ntron
(khi s ntron trong lò tng lên quá nhiu thì ngi ta cho các thanh điu khin ngp sâu vào khu vc cha nhiên liu
đ hp th s ntron tha).
+ Nng lng ta ra t lò phn ng không đi theo thi gian.

Ví d 1:
Nhà máy đin nguyên t dùng U235 có công sut 600 MW hot đng liên tc trong 1 nm. Cho bit 1
ht nhân b phân hch to ra nng lng trung bình là 200 MeV, hiu sut nhà máy là 20% .
a) Tính lng nhiên liu cn cung cp cho nhà máy trong 1 nm ?
b) Tính lng du cn cung cp cho nhà máy công sut nh trên và có hiu sut là 75%. Bit nng sut to
nhit ca du là 3.10
7
J/kg. So sánh lng du đó vi urani ?
Hng dn gii:
a) Vì H = 20% nên công sut urani cn cung cp cho nhà máy là P
n
= 100.P/20 = 5P
Nng lng do nhiên liu cung cp cho nhà máy trong 1 nm là W = P
n
.t = 365.6.10
8
.24.3600 = 9,64.10
15
J
S ht nhân phân dã đc nng lng đó là N = W/200.1,3.10
—13
= 2,96.10
26
ht .
Khi lng U235 cung cp cho nhà máy là m = N.A/N
A
= 1153,7 kg.
b) Vì hiu sut nhà máy là 75% nên có công sut 600 MW du có công sut P
n
/

= P/H = 4P/3.
Nng lng du cung cp cho 1 nm là W
/
= P
n
/
t = (4.6.10
8
/3).24.3600.356 = 2,53.10
15
J.
Lng du cn cung cp là m
/
= W
/
/3.10
7
= 8,4.10
7
kg = 84 000 tn.
Ta có
5
m'
7,2.10
m
ln.
Ví d 2:
Nhà máy đin nguyên t dùng U235 có công sut 180 MW. Cho bit 1 ht nhân b phân hch to ra nng
lng trung bình là 200 MeV, hiu sut nhà máy là 25% .
a) Tính lng nhiên liu cn cung cp cho nhà máy trong 2 tháng (60 ngày) ?

b) Tính lng du cn cung cp cho nhà máy công sut nh trên và có hiu sut là 40%. Bit nng sut to nhit ca
du là 3.10
7
J/kg. So sánh lng du đó vi urani ?
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
/s: a) 4,55 kg. b) 7776 tn.
Ví d 3:
Trong phn ng v ht nhân urani U235 nng lng trung bình to ra khi phân chia mt ht nhân là 200
MeV. Mt nhà máy đin nguyên t dùng nguyên liu urani, có công sut 500000 kW, hiu sut là 20%. Lng tiêu
th hàng nm nhiên liu urani là bao nhiêu?
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
Khóa hc Vt lí 12
Thy ngVit Hùng

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 3

………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…
/s: 961 kg.
III. PHN NG NHIT HCH
1) Khái nim
Là phn ng kt hp hai ht nhân rt nh thành ht nhân nng hn.
2) c đim
Tuy mt phn ng nhit hch ta ra mt nng lng nh hn mt phn ng phn ng phân hch nhng nu tính theo
khi lng nhiên liu thì phn ng nhit hch ta nng lng ln hn.
Các phn ng nhit hch ch xy ra  nhit đ rt cao, khong 50 đn 100 triu đ vì ch  nhit đ cao các ht nhân
nh mi thu đc đng nng đ ln thng đc lc đy Culông tin li gn nhau đn mc lc ht nhân tác dng kt
hp chúng li
điu kin đ xy ra phn ng nhit hch là nhit đ phi rt ln (lên đn hàng triu đ).
Ngun gc nng lng mt tri và các sao là do phn ng nhit hch.
Con ngi dã thc hin đc hin đc phn ng nhit hch di dng s n ca bom khinh khí.
2) Lí do đ con ngi quan tâm nhiu đn phn ng nhit hch:

+ Có ngun nhiên liu vô tn, nc bin cha 0,015% là D
2
O có th đin phân ly D.
+ Phn ng nhit hch sch hn phn ng phân hch do không có các cn bã phóng x.

Giáo viên : ng Vit Hùng
Ngun : Hocmai.vn