Bài giảng bài phản ứng nhiệt hạch vật lý 12 (3)

I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
1. Phản ứng nhiệt hạch là gì?
lạiPhản
định nghĩa
phảnhạch
ứnglà
phân
hạch?
a/. Hãy
Đinhnhắc
nghĩa:
ứng nhiệt
phản
ứng
Phân
là phản
trong nhẹ
đó một
nhân
trong
đó hạch
hai hay
nhiềuứng
hạt nhân
tổnghạt
hợp
lại
nặng
vỡhạt
thành

2 mãnh
nhẹ .Thường
hơn.
thành
một
nhân
nặng hơn
chỉ xét
các hạt nhân có số A≤10.
b/. Ví dụ về phản ứng nhiệt hạch :

2
1

3
1

4
2

1
0

H + H = He + n


MÔ TẢ QUÁ TRÌNH NHIỆT HẠCH

2
1

2
1

4
2

H

He

3
1

H

H  H  He  n  17, 6MeV
3
1

4
2

1
0


Phản ứng trên tỏa năng lượng:
Wtỏa = 17,6MeV/1 hạt nhân
Hãy tìm ra kết quả này dựa vào các số liệu cho

trong bảng ở cuối sách

2. Điều kiện thực hiện.
Để phản ứng nhiệt hạch xảy ra thì nó tuân theo
những điều kiện nào?
Nhiệt độ cao từ 50 đến 100 triệu độ.
 Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn
 Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ
cao 100 triệu độ phải đủ lớn .


II – NĂNG LƯỢNG NHIỆT HẠCH
Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch
được gọi là năng lượng nhiệt hạch
1
1
2
1

3
1

4
2

H + H = He
2
1

4

2

H + H = He

2
1

3
1

4
2

1
0

H + H = He + n

Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g He gấp 10
lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1g U, gấp
200 triệu lần năng lượng tỏa ra khi đốt 1g C.


3,8.10 26 W

Hiểu thêm
Phản ứng phải thực hiện ở nhiệt độ rất cao (hàng chục,
hàng trăm triệu độ), nên còn gọi là phản ứng nhiệt hạch, vì
chỉ ở nhiệt độ cao các hạt nhân nhẹ mới có động năng đủ
lớn để thắng lực đẩy Colomb và tiến lại gần nhau đến mức

lực hạt nhân tác dụng và kết hợp chúng lại.
Trong thiên nhiên có tồn tại những phản ứng nhiệt hạch.
Nguồn gốc của năng lượng Mặt Trời là do các phản ứng
nhiệt hạch vì trong lòng Mặt trời có nhiệt độ rất cao, cho
phép các phản ứng nhiệt hạch xảy ra
Chẳng hạn: Mặt trời có công suất bức xạ lên tới là
3,8.1026W do sự tạo thành hạt nhân Heli từ các hạt nhân
Hidro
2 
0

4 H  H  e  26,8MeV
1
1

4
2


Hãy tìm ra những ưu điểm và nhược điểm của phản ứng
nhiệt hạch?

Ưu điểm:
* Phản ứng nhiệt hạch toả ra năng lượng rất lớn.
* Nguồn nhiên liệu tạo nên các phản ứng nhiệt hạch là dồi dào.

* Phản ứng nhiệt hạch không làm ô nhiễm môi trường
Nhược điểm:
Điều kiện thực hiện khó khăn hơn: Nhiệt độ rất cao
Vậy: _ Phản ứng nhiệt hạch toả ra năng lượng rất lớn.

_ Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của
hầu hết các sao
Những ưu việt của năng lượng nhiệt hạch
_ Nguồn nhiên liệu tạo nên các phản ứng nhiệt hạch là dồi
dào.
_ Phản ứng nhiệt hạch không làm ô nhiễm môi trường.


- Con người cũng thực hiện được
phản ứng nhiệt hạch dưới dạng
không kiểm soát được, ví dụ sự nổ
của bom khinh khí
- Một mục tiêu quan trọng của vật lý
là thực hiện phản ứng nhiệt hạch
dưới dạng kiểm soát được, năng
lượng tỏa ra khi đó sẽ dùng phục vụ
cho cuộc sống con người


Lý do khiến con người quan tâm đến năng
lượng nhiệt hạch:
-Nhiên liệu tạo năng lượng nhiệt hạch hầu như vô
tận: đó là đơtêri và triti có rất nhiều trên Trái đất
(trong nước sông, biển)
-Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch “sạch” hơn
phản ứng phân hạch vì ít có bức xạ hay cặn bã
phóng xạ làm ô nhiễm môi trường


III – PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH TRÊN TRÁI ĐẤT

Đây là phần giảm tải


Củng cố
* Phản ứng nhiệt hạch là quá trình trong đó hai hay nhiều hạt
nhân nhẹ hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
* Thực tế chỉ quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch tạo nên
Hêli

* Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch :
* Nhiệt độ cao từ 50 đến 100 triệu độ.
* Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu
hết các sao.

* Năng lượng nhiệt hạch trên trái đất, với những ưu việt
không gây ô nhiễm và nguyên liệu dồi dào sẽ là nguồn năng
lượng của thế kỉ XXI


III – PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH TRÊN TRÁI ĐẤT

Một số hình ảnh về bom khinh khí


2. Phản ứng nhiệt hạch có điều khiển

2
1

3
1

4
2

1
0

H + H = He + n +17,6MeV

T bám vào một tấm đồng; D được gia tốc đến
2MeV đập vào T. Phản ứng xảy ra phát ra n và
năng lượng 14,1MeV


Các vụ thử bom nhiệt hạch


• LÒ PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH JET

Mặt cắt của lò PƯNH JET- chỉ ra thể plasma


• ỨNG DỤNG
4. JET (Joint European
Torus) là thí nghiệm vật
lý nhân tạo lớn nhất của
Châu Âu để giam giữ
plasma đang hoạt

động. Được đặt tại Anh,
mục đích chính của nó
là để mở
đường cho tương lai các
lò phản ứng tổng hợp hạt
nhân thí nghiệm như
ITER và DEMO.


ỨNG DỤNG
Thành phần cơ bản của lò phản ứng nhiệt hạch.
1. Bộ phận tạo từ trường
2. Buồng phản ứng
3. Divertor
4. Buồng chân không
5. Buồng lạnh
6. Hệ thống điều khiển và đo đạc


- Việc tìm kiếm giải pháp để tạo ra phản ứng
nhiệt hạch nhân tạo, có kiểm soát là khả thi.
- Thông qua các thí nghiệm con người đang dần
làm chủ được công nghệ và kỹ thuật sản xuất
điện từ phản ứng nhiệt hạch.
- Trong tương lai không xa các nhà máy điện
nhiệt hạch sẽ được hình thành và đóng góp
đáng kể vào nguồn năng lượng của thế giới.


Câu 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói

về phản ứng nhiệt hạch?
A.Chỉ xẩy ra ở nhiệt độ rất cao

B. Phản ứng nhiệt hạch là một phản ứng hạt
nhân tỏa năng lượng
C. Hiện nay, phản ứng nhiệt hạch không thể
kiểm soát được

D.
D. Tất
Tất cả
cả đều
đều đúng.
đúng.


Câu 2:
Nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì năng
lượng toả ra bởi phản ứng phân hạch
A. Bằng với phản ứng nhiệt hạch.
B. Lớn hơn phản ứng nhiệt hạch.
C. Nhỏ hơn phản ứng nhiệt hạch .
D. Không so sánh được.


Dặn dò
• Làm các bài tập SGK trang 203.
• Ôn tập chương VI,VII

CHÀO TẠM BIỆT !