Bài giảng vật lí 12 thao giảng phản ứng phân hạch (9)

COÙ THEÅ EM CHÖA BIEÁT



HẬU QUẢ CỦA BOM NGUYÊN TỬ

HÌNH ẢNH HOANG TÀN CỦA HI-RÔ-SI-MA (NHẬT) SAU VỤ NỔ BOM
NGUYÊN TỬ (1945)


Bài 38
38
Bài

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
NỘI DUNG CHÍNH

I . Cơ chế của phản ứng phân hạch
1.Phản ứng phân hạch là gì
2.Phản ứng phân hạch kích thích

II . Năng lượng phân hạch
1.Phản ứng phân hạch toả năng lượng
2.phản ứng phân hạch dây chuyền
3.phả ứng phân hạch có điều khiển


PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH


Bài 38

38
Bài

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

I . Cơ chế của phản ứng phân hạch
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 hạt nhân kích thích
Phải truyền cho hạt X một năng lượng đủ
lớn,giá trị tối thiểu này gọi là năng lượng kích
hoạt cỡ vài MeV
Phương pháp: Bắn nơtron vào hạt X , X chuyển
sang trạng thái kích thích và xảy ra phân hạch


2 . Phản ứng hạt nhân kích thích
SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

n + X → X → Y + Z + kn
*

( K = 1, 2 ,3 )


II . NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
1 Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng.
1
0

1
0

n+

n+

235
92

235
92

U→

U→

236
92

236
92

U → Y+
*

U →
*

95

39

139
54

138
53
95
38

1
0

I+3 n
1
0

Xe + Sr + 2 n

Năng lượng phân hạch là năng lượng tỏa ra
trong phản ứng phân hạch.


Năng lượng toả ra trong phản ứng gọi là
năng lượng phân hạch


Bảng phân bố của NL giải phóng trong
quá trình phân hạch của một hạt nhân U

Năng lượng giải
phóng ngay khi
phân hạch (trong
10-4s)
Năng Lượng tỏa
ra do phóng xạ của
các mảnh

Tổng NL tỏa ra

• ĐN của các mảnh : 167MeV
• ĐN của các nơtrôn : 5MeV
• ĐN của các prôtôn : 6Mev
• ĐN của các gamma : 6MeV
• ĐN của các nơtrinô : 12Mev
• ĐN của các êlectron : 8MeV
204MeV


II. NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
2. phản ứng phân hạch dây chuyền
* Mỗi sự phân hạch có kèm theo sự giải phóng
2,5 nơtron (tínhTB)
* Các nơtron này có thể kích thích các hạt
nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản
ứng mới kết quả là các phản ứng xảy ra liên tiếp
tạo thành 1 phản ứng dây chuyền
* Sau mỗi phân hạch có k nơtrôn sinh ra quay lại kích
thích các hạt nhân 235U tạo nên những phân hạch mới,
sau n lần phân hạch có k n nơtrôn giải phóng và tạo ra k n

phân hạch mới.


SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN


II. NĂNG LƯƠNG PHÂN HẠCH
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
Đặc điểm:
- Nếu k < 1: PƯPH dây chyền tắt nhanh
- Nếu k = 1: PƯPH dây chuyền tự duy trì năng lượng
phát ra không đổi theo thời gian
- Nếu k > 1: PƯPH dây chuyền tự duy trì năng lượng
phát ra tăng nhanh va có thể gây nên bùng nổ ( như bom
nguyên tử.)

Điều kiện:
* k ≥ 1 ( m ≥ mth ) Muốn thế khối lượng chất phân
hạch phải đủ lớn khối lượng tối thiểu của chất phân hạch
để phản ứng duy trì được trong đó gọi là khối lượng tới
hạn (mth).
VD: Với 235U: mth = 15kg; Với 239Pu: mth = 5kg


II . NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
3 Phản ứng phân hạch có điều khiển (khi k = 1)
Thực hiện phản ứng trong lò phản ứng hạt
nhân
Dùng thanh điều khiển có chứa bo, cađimi để
điều khiển cho k luôn bằng 1.

Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng được dùng
để sản xuất điện năng trong nhà máy điện nguyên
tử,
Với lò phản ứng vừa phải có thể đặt lên máy
bay, hay tàu thủy.


SƠ ĐỒ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUN TỬ
Hơi đi tới tuabin

điều
chỉnh

lò sinh

nhiên
liệu

hơi

Nước

chấtlàm
chậm

Bơm

Năng lượng toả ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian

EM CÓ BIÊT ?
Nhiều nhà máy điện nguyên tử đã được xây
dựng ở các nước công nghiệp.
Trên 35% tổng điện năng sản xuất hàng năm
ở Pháp, Thụy Điển, Phần Lan…
Trên 30% ở Nhật. Trên 12% ở Mỹ.
Nước ta có một lò phản ứng hạt nhân nhỏ ở
Đà Lạt, dùng để nghiên cứu khoa học và sản
xuất đồng vị phóng xạ (công suất 500kW, có 89
thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm
giàu tới 36% U 235).


BÀI TẬP CỦNG CỐ
CÂU 1 : Tìm phát biểu SAI sau đây về tính
chất của phản ứng phân hạch :
Là phản ứng tỏa năng lượng

SAI

Xảy ra do sự hấp thụ nơtron

SAI

Chỉ xảy ra với nguyên tử

235

92

U

00s
30s
20s
09s
10s
06s
07s
01s
02s
03s
21s
22s
23s
24s
25s
26s
27s
28s
29s
11s
12s
13s
14s
15s
16s
17s
18s
19s

08s
04s
05s

Tạo ra hai hạt nhân có số khối trung bình

SAI


BÀI TẬP CỦNG CỐ
CÂU 1 : Tìm phát biểu SAI sau đây về tính
chất của phản ứng phân hạch :
Là phản ứng tỏa năng lượng
RẤT
GIỎI

Xảy ra do sự hấp thụ nơtron
Chỉ xảy ra với nguyên tử

235

U

92

Tạo ra hai hạt nhân có số khối trung bình


BÀI TẬP CỦNG CỐ
CÂU 2 : Phản ứng phân hạch phần tử nào sau đây có

đóng góp năng lượng lớn nhất khi xảy ra phản ứng
Động năng của các nơtron

SAI

Động năng của các prôtôn

SAI

Động năng của êlectron

SAI

Động

năng của các mảnh

00s
30s
20s
09s
10s
06s
07s
01s
02s
03s
21s
22s
23s

24s
25s
26s
27s
28s
29s
11s
12s
13s
14s
15s
16s
17s
18s
19s
08s
04s
05s


BÀI TẬP CỦNG CỐ

CÂU 2 : Phản ứng hạt nhân phân hạch phần tử nào sau
đây có đóng góp năng lượng lớn nhất khi xảy ra phản
ứng
Động năng của các nơtron
Động năng của các prôtôn
Động năng của các êlectron

Động năng của các mảnh

RẤT
GIỎI


NỘI DUNG BÀI HỌC
Phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành
hai hạt nhân trung bình ( kèm theo một vài nơ trôn
phát ra).
Phân hạch của 235U dưới tác dụng của một nơ
trôn tỏa ra NL vào cỡ 200MeV và được duy trì theo
quá trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng u
đủ lớn). Các sản phẩm của phân hạch là những hạt
nhân chứa nhiều nơ tron và phóng xạ bê ta trừ.
Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển
được tạo ra trong lò phản ứng.
Làm bài tập 4 ,5 ,6 Trang198 SGK
Bài 38 trong sách bài tập



BÀI TOÁN
CHO PHẢN ỨNG
1
0

n+ U →
235
92

U→ Y+

236
92

95
39

138
53

I+3 n
1
0

Phản ứng toả hay thu năng lượng , tính năng
lượng toả ra (hay thu vào) Cho biết khối
lượng của các hạt
U = 234,99332u, I = 138,89700u

235

139

Y = 93,89014u , n = 1, 00866u

94

1

KẾT QUẢ BÀI TOÁN
1
0

n+ U →
235
92

U→ Y+ I+3 n

236
92

95
39

138
53

1
0

W = {1,00866+234,99332 –(138,89700
+93,89014 + 3 . 1,00866)}.931,5
MeV = 175,923 MeV

Là phản ứng toả năng lượng