Đề tài năng lượng hạt nhân

Trường Đại học Thủ Dầu Một
Khoa Khoa học tự nhiên

Đề tài :

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

NHÓM 7:

KHỔNG THỊ AN
VÕ KHÁNH NGUYÊN

1


NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN


NỘI DUNG

Tổng quan

Lí thuyết cơ bản của năng lượng hạt nhân

Mô hình hạt nhân và phản ứng hạt nhân

Tốc độ phân rã phóng xạ

Đơn vị phóng xạ

Lò phản ứng hạt nhân

Chất thải hạt nhân

Tổng hợp hạt nhân


I. TỔNG QUAN

Hầu hết các quốc gia đã bắt đầu thực hiện chương trình phát triển năng lượng hạt nhân
Tính tới tháng 7 năm 2008, có tổng cộng 430 nhà máy điện hạt nhân trên

thế giới cung cấp tới 15% tổng số điện năng thế giới của năm 2007. Trong số 31 nước có
nhà máy điện hạt nhân thì có nhiều nước lệ thuộc nhiều vào lượng điện hạt nhân cung cấp

4


I. TỔNG QUAN

Ví dụ:

Địa điểm

Lượng điện tiêu thụ do hạt nhân cung ứng

Pháp

77%

Lithuania

Khoảng 65%

Hoa Kỳ

20%

( 104 nhà máy )


I. TỔNG QUAN

Do tai nạn ở Ukraine và Nhật trở thành mối lo ngại chính về khả năng an toàn từ lò phản ứng hạt
 nhân.
dù, nhiều quốc gia đã có lệnh cấm xây dựng nhà máy năng lượng hạt nhân, nhưng dự đoán
 chỉMặcra rằng
trên thế giới hiện nay sự sản xuất năng lượng hạt nhân là 22.7EJ sẽ đạt khoảng 30EJ vào
năm 2020.

gia tăng sử dụng năng lượng hạt nhân chủ yếu là do nó có sự thu hút như là nguồn năng lượng
 Sự
"sạch" không thể thay thế được.

6


Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level

Fifth level

Hiện trường nhà máy điện hạt nhân Chemobyl khi xảy ra thảm họa
7


Three Mile Island (Hoa kỳ)
8


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Năng lượng hạt nhân dựa vào công thức Einstein:
E = mc2
Trong đó:
E: năng lượng,
M: khối lượng
C: vận tốc ánh sáng trong chân không
N=A–Z
A= P + N
A: số khối của nguyên tử

9


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

 Khối lượng và điện tích của các hạt cơ bản được đưa ra trong bảng 7.1

10

II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

 Đồng vị của phân tử có cùng số proton (và electron) nhưng khác nhau số nơtron. Vì vậy, uranium tự
nhiên gồm 3 đồng vị, có 5 đồng vị của zirconium. Bảng 7.2:

11


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

•

Kí hiệu được sử dụng đại diện hạt nhân của một đồng vị là:
1/3
R = R 0A

•

Tại R0 = (1.5± 0.2) x 10

•

Năng lượng liên kết

-13

cm. Mật độ hạt nhân là rất cao, khoảng 10

ΔFB(A,Z) = {(Z Mp + (A-Z) Mn) - MN}c

14

3
8
3
g/cm hoặc 10 t/cm .

2

∆EB (A,Z): năng lượng liên kết của các hạt nhân với giá trị A,Z ( MeV)
MN: khối lượng đồng vị của hạt nhân.
Mp: khối lượng của proton.
Mn: khối lượng của nơtron.
12


III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

•

Một vài mô hình của hạt nhân tồn tại và thử nghiệm từ việc tính toán đến độ bền của những hạt nhân khác nhau.
Vỏ mô hình được dự đoán là một hạt nhân bền với N hoặc Z bằng 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 và 152.

•

Đồng vị trên đường ổn định trở nên bền bởi hạt β liên quan đến chuyển hóa 1 nơtron thành proton.

13

III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

•

Phản ứng mà hạt nhân có thể phóng xạ ra nơtron chỉ diễn ra khi hạt nhân ở trạng thái kích
thích và đó là nguồn gốc của kết quả phản ứng

•

Ở đó hạt α có thể được cung cấp bởi nguồn radium

14


III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

• Đồng vị sự phân hủy phóng xạ hạt β+

• Sự bắt điện tử, trong đó hạt nhân hút các electron từ lớp vỏ bên ngoài, lớp vỏ K
của phân tử (n=1, s=0, m1=0),

• Phóng xạ hạt α,
• Và các phóng xạ proton hiếm gặp.

15


IV. TỐC ĐỘ PHÂN RÃ PHÓNG XẠ

•

Phóng xạ hạt nhân phân rã tự phát với tỉ lệ tương ứng với số hạt nhân hoạt động

No linh động tại t=0.

•

Phản ứng bậc 1




λ: hằng số phân rã.
Chu kì bán rã
t1/2 = ln 2/λ hoặc 0.693/λ

16


Một vài chu kì bán rã của hạt nhân

17


IV. TỐC ĐỘ PHÂN RÃ PHÓNG XẠ


•

•
•
•

 

Đồng đẳng

được tạo thành bởi phản ứng tạo thành nơtron do phóng xạ khí quyển.

Kí hiệu viết tắt của phản ứng trên là
phản ứng với oxi và tạo thành CO2 kết hợp để tạo thành hoạt chất.
Tốc độ mà
phân rã cân bằng với tốc độ mà nó được hình thành khi trạng thái cân bằng được
 
thiết lập và được thay thế liên tục như sự phân rã của nó. Khi hoạt chất "chết", nó không còn hấp thụ
CO2, và như vậy, bắt đầu phân rã mà không bị thay thế.

 

18


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

- Phóng xạ hạt nhân phân rã bởi quá trình tự phát. Hoạt động đó được tính toán bằng một vài phương
pháp:
(1) bởi hoạt động của nguyên liệu. Đơn vị cơ bản là curie (Ci) tương đương 3.7 x 10 10 phân rã/giây
từ 1g radium. Đơn vị hiện đại, becquerel : 1Bq = 1 phân rã trong giây.
(2) năng lượng của phóng xạ trong điều kiện hấp thụ năng lượng.

19


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

Đơn vị của phóng xạ:

20


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

- Tia α độc hại hơn nhiều so với tia β. Tuy nhiên, RBE
( hiệu quả sinh học tương đối) của phóng xạ có thể bình thường hóa những tổn hại đến mô bởi các loại
phóng xạ khác nhau. Điều đó được minh họa bởi công thức :
Rem = (Rad)(RBE) .
- Giá trị RBE của một số loại phóng xạ:

21


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

•
•

Mức tổn hại phóng xạ khoảng 400- 500 Rem gây tử vong cho con người.

•

Một vài bằng chứng chỉ ra rằng 1 lượng nhỏ có thể có lợi và gợi ý rằng cơ chế trong cơ thể sống và động vật chịu
tác động bởi 1 lượng nhỏ phóng xạ.

Mức tổn hại phóng xạ đến sức khỏe con người:

22


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

 Trong cơ thể con người ngoài 14C còn chứa 1 vài đồng vị phóng xạ tự nhiên.

.

23


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

Năng lượng phóng xạ là rất thấp, và những thiệt hại sinh học do các đồng vị có tầm quan trong
thứ yếu. Mức độ tiếp xúc bình thường của con người

24


VI. LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Các đồng vị xuất hiện trong tự nhiên, chỉ có 235U là phân hạch. Phản ứng 235U với nơtron tạo ra
plutonium (Pu) bởi phản ứng liên tục.

25