Bài giảng vật lí 12 thao giảng phản ứng phân hạch (5)

13/04/2009

Đào Văn Tám


KIỂM TRA BÀI CŨ

Câu 1 : Thế nào là hiện tượng phóng xạ?
Câu 2 : Đặc tính của hiện tượng phóng xạ?
Câu 3 : Viết công thức định luật phóng xạ,
nêu tên các đại lượng?
Câu 4 : Một chất phóng xạ ban đầu có 1000g.
Sau 2 chu kỳ bán rã thì có bao nhiêu gam
chất đó đã bị biến đổi thành chất khác?
13/04/2009

Đào Văn Tám


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 tỏa năng lượng.
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền.
3. Phản ứng phân hạch có điều khiển.
13/04/2009

Đào Văn Tám

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 mãnh nhẹ hơn.
Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích.
Nhiên liệu cơ bản của CNNLHN :
235
92
13/04/2009

238
239 vỡ
Không
phải. Vì hai mảnh
92lượng khác xa
92nhiều
có khối

U ;

U ;

Đào Văn Tám

Pu

C1


I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

2. Phản ứng phân hạch kích thích.
+ Thực hiện phản ứng : cung cấp một năng lượng
kích hoạt (vài MeV)
+ Cách thực
hiện
bắn nơtrôn
vàodụng
hạt nhân,
Prôtôn
tích: điện
dương,chậm
chịu tác
hạt nhân chuyển
trạng
lực đẩy lên
do các
hạtthái
nhânkích
tác thích
dụng (không
bền vững), vỡ ra thành hai mảnh.
C2
+ Phân hạch phải qua trạng thái kích thích

(X → X )
*

13/04/2009

Đào Văn Tám

I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
2. Phản ứng phân hạch kích thích.

n + X → X → Y + Z + kn
*

( k =1, 2,3)

X* vỡ thành 2 mảnh Y và Z kèm theo vài
nơtrôn.
13/04/2009

Đào Văn Tám


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

n+

235
92

U→

n+

235
92

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.
13/04/2009

Đào Văn Tám


II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
1 Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng.
Một vài thí dụ :
1 hạt 235U phân hạch tỏa ra khoảng 210MeV.
1gam 235U phân hạch tỏa năng lượng bằng
8,5.1010J.
Tương đương sự tỏa nhiệt của 8,5 tấn than.
Văn Tám
Hoặc 2 tấn dầuĐàohỏa
cháy hoàn toàn.

13/04/2009

Bảng


II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
2 Phản ứng phân hạch 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 kn nơtrôn giải phóng và tạo ra kn phân
hạch mới.

13/04/2009

Đào Văn Tám


II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
2 Phản ứng phân hạch dây chuyền.
k < 1 : PƯ PH dây chuyền tắt nhanh.
k = 1 : PƯPH dây chuyền tự duy trì, NL phát ra
không đổi theo thời gian.

k ≥ 1 : PƯPH dây chuyền tự duy trì, NL phát ra
tăng nhanh gây bùng nổ. Khối lượng chất phân
hạch phải là khối lượng tới hạn.
Thí dụ với U thì m = 15kg; với Pu thì m = 5kg.

13/04/2009

Đào Văn Tám

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.
13/04/2009

Đào Văn Tám


LÒ PHẢN ỨNG HẠT
NHÂN NGUYÊN TỬ

13/04/2009

Đào Văn Tám


BOM NGUYÊN TỬ

Tại sao khi ném thì bom mới nổ? Bình thường thì không nổ?

Năm 1945, Mỹ ném xuống thành phố Hirôsima của Nhật
một quả bom nguyên tử với khối lượng Urani nguyên

chất với khối lượng tới hạn khoảng 50kg!
13/04/2009

Đào Văn Tám


Cảnh hoang tàn khi Mỹ ném 2 quả bom nguyên
tử xuống 2 thành phố Hidroshima và Nagashaki
tháng 8 năm 1945.
13/04/2009

Đào Văn Tám


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.
13/04/2009

Đào Văn Tám

Vận dụng
1
Xét phân hạch : 0

n+

235
92

U→ Y+
94
39

139
53

I + 3 n+ γ
1
0

Tính NL tỏa ra khi phân hạch 1 hạt 235U
Biết 235U=234,99332U; 139I=138,897U; 94Y=93,89014U
Hướng dẫn :
• Tính tổng khối lượng các hạt trước phản ứng
• Tính tổng khối lượng các hạt sau phản ứng
• Tính độ hụt khối
• Áp dụng biểu thức liên hệ giữa năng lượng và
khối lượng
• Đổi đơn vị

13/04/2009

Đào Văn Tám


Dặn dò
• Làm các bài tập SGK trang 198.
• Đọc thêm bài “Lò phản ứng PWR”.
• Đọc trước bài 39 : Phản ứng nhiệt hạch.

CHÀO TẠM BIỆT !

13/04/2009

Đào Văn Tám


Hình 38.1 : Sơ đồ phân hạch
Y
n

X

X*

n
n

Z

13/04/2009

Đào Văn Tám


Phản ứng phân hạch là gì?

Y

X

Z
HẠT
NHÂN
NẶNG

Y

X
13/04/2009

HAI
HẠT
NHÂN
NHẸ

X*
T Tám
TK
Đào Văn

T

Z


Phản ứng hạt nhân kích thích
Y
n

X

X*
Z

Y
n

13/04/2009

X

X*
Đào Văn Tám

n
n

Z

Phản ứng phân hạch dây chuyền
U
n
U

n

U

n
U

U

n
U

U
13/04/2009

Đào Văn Tám


Phản ứng phân hạch dây chuyền
k=2

U
U
U

n

U

U
U
U

13/04/2009

Đào Văn Tám


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

NL giải phóng
ngay khi phân
hạch (trong 10-4s)
NL tỏa ra do
phóng xạ của các
mảnh
Tổng NL tỏa ra
13/04/2009

• ĐN của các mảnh : 167MeV
• ĐN của các nơtrôn : 5MeV
• ĐN của các prôtôn : 6Mev
• ĐN của các êlectron : 8MeV

• ĐN của các gamma : 6MeV
• ĐN của các nơtrinô : 12Mev
204MeV

Đào Văn Tám


13/04/2009

Đào Văn Tám