Giáo dục Môi trường Trong các bài Vật Lý

Trờng thpt y jut BàI SON: phản ứng hạt nhân
Ngời soạn: Phạm Bá Bộ Ban nâng cao Vật lí 12
I. Mục tiêu.
1. Kiến thức:
- Nêu đợc định nghĩa phản ứng hạt nhân và sơ đồ phản ứng.
- Nêu đợc các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.
- Nêu đợc các đặc điểm của phản ứng hạt nhân tỏa năng lợng và thu năng lợng và viết đợc
biểu thức tính năng lợng phản ứng.
- Nêu khái niệm về phản ứng nhiệt hạch và phân hạch.
2. Kỹ năng.
- Vận dụng đợc các định luật bảo toàn vào hiện tợng phóng xạ và các phản ứng hạt nhân để
viết đợc phơng trình.
- Biết cách xác định hạt nhân trong các phản ứng hạt nhân.
- Xác định đợc năng lợng trong phản ứng hạt nhân và dạng của năng lợng ấy.
3. Thái độ: Nghiêm túc, thận trọng trong nghiên cứu; Giáo dục kĩ thuật tổng hợp, lòng say mê, yêu
thích môn học; Trách nhiệm bảo vệ môi trờng.
II. Chuẩn bị cho bài giảng.
1. Giáo viên:
- Xem SGK môn Hóa học 10 để tham khảo kiến thức liên hệ môn.
- Nghiên cứu tái liệu vật lý đại cơng về phản ứng hạt nhân.
- Bảng hệ thống tuần hoàn, phiếu học tập theo nội dung bài học.
- Su tầm tranh ảnh, t liệu về phản ứng hạt nhân và các tác động môi trờng của nó.
2. Học sinh:
- Ôn lại: Cấu tạo nguyên tử, hiện tợng phóng xạ, phản ứng hạt nhân, năng lợng liên
kết và công thức Anhxtanh giữa năng lợng với khối lợng.
III. Tiến trình dạy học
1. Kiến thức:
- Các qui tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ
- Năng lợng trong phản ứng hạt nhân.
2. Sơ đồ lô gíc xây dựng kiến thức.
sơ đồ logic xây dựng đơn vị kiến thức:

4. năng lợng trong phản ứng hạt nhân


1. Hoạt động dạy học
(Học viên nghiên cứu SGK và biên soạn)
Trong phản ứng hạt nhân, chuyển
hóa năng lượng diễn ra như thế
nào?
Có tận dụng được năng lượng đó
không?
A + B C + D
M
0
= m
A
+ m
B
M = m
C
+ m
D
M < M
0
Phản ứng tự xảy ra và tỏa ra
năng lượng: Q = (M
0
- M)C
2
Năng lượng đó có dạng động
năng của hạt C, D hoặc năng

lượng của
M > M
0
Phản ứng không tự xảy ra cần
phải cung cấp năng lượng:
W = (M
0
- M)C
2
+ E
d
Năng lượng đó có dạng động
năng của hạt A bằn phá B
M < M
0
Phản ứng hạt nhân tỏa ra
năng lượng gọi là năng
lượng hạt nhân
M > M
0
Cần cung cấp cho các hạt tham gia
phản ứng một năng lượng dạng
động năng ban đầu của các hạt
Sử dụng năng lượng hạt nhân:
SX điện năng
Năng lượng nhiệt,
- Tàu phá băng
GDMT: Năng lượng hạt nhân và bảo vệ môi trường
IV. T liÖu phôc vô GDMT
( T liªu nµy cã thÓ sö dông khi d¹y c¸c néi dung: HiÖn tîng phãng x¹, ®ång vÞ phãng x¹ vµ

n¨ng lîng h¹t nh©n)
Phóng xạ
Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra các bức
xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi là các đồng
vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ gọi là các đồng vị bền. Các nguyên tố hóa học chỉ
gồm các đồng vị phóng xạ (không có đồng vị bền) gọi là nguyên tố phóng xạ.
Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt proton; mang điện
âm như chùm electron (phóng xạ beta); không mang điện như hạt nơtron, tia gamma (có bản chất
giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Sự tự biến đổi như vậy của hạt nhân nguyên
tử, thường được gọi là sự phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân.
Sự phóng xạ tự nhiên
Năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel và sau đó là ông bà Pierre Curie và Marie
Curie phát hiện ra rằng các hợp chất của uranium có khả năng tự phát ra những tia không không
nhìn thấy được, có thể xuyên qua những vật mà tia sáng thường không đi qua được gọi là các tia
phóng xạ. Dưới tác dụng của điện trường tia phóng xạ bị tách làm 3 tia:
• Tia anpha lệch về phía cực âm của điện trường, gồm các hạt anpha mang điện tích dương
(gấp 2 lần điện tích của proton), có khối lượng bằng khối lượng của nguyên tử heli.
• Tia beta lệch về phía cực dương của điện trường gồm các hạt electron.
• Tia gamma không lệch về cực nào của điện trường, có bản chất như tia sáng.
Tia phóng xạ
INCLUDEPICTURE " />/thumb/d/d6/Alfa_beta_gamma_radiation.svg/200px-Alfa_beta_gamma
_radiation.svg.png" \* MERGEFORMATINET
Dòng tia alpha có thể dễ dàng chặn lại bởi một tờ giấy; tia beta cần miếng
kim loại để chặn; còn tia gamma cần một khối vật chất có mật độ dày đặc
chặn lại.
Tia phúng x theo ngha gc l cỏc dũng ht chuyn ng nhanh phúng ra t cỏc cht phúng
x (cỏc cht cha cỏc ht nhõn nguyờn t khụng trng thỏi cõn bng bn). Cỏc ht phúng ra cú th
chuyn ng thnh dũng nh hng.
Cú nhiu loi dũng ht phỏt ra t cỏc cht phúng x. C th:
Tia alpha: gm cỏc ht alpha cú in tớch gp ụi in tớch proton, tc ca tia l khong

20.000 km/s.
Tia beta: gm cỏc electron t do, tng t tia õm cc nhng c phúng ra vi vn tc ln hn
nhiu, khong 100.000 km/s.
Tia gamma: l dũng cỏc ht photon, khụng mang in tớch, cú bn cht gn ging ỏnh sỏng nhng
bc súng nh hn, chuyn ng vi tc ỏnh sỏng.
Dũng cỏc neutron khụng cú in tớch.
Dũng cỏc ht neutrino khụng cú in tớch, chuyn ng vi tc gn bng tc ỏnh sỏng (phỏt ra
cựng vi cỏc ht beta trong phõn ró beta).
Ngoi s phõn ró t nhiờn ca cỏc cht phúng x, tia phúng x cng cũn c quan sỏt t cỏc ngun
khỏc nh cỏc lũ phn ng ht nhõn, mỏy gia tc hay va chm ca cỏc tia v tr trong khớ quyn Trỏi
t. Cỏc lũ phn ng ht nhõn cú th to ra dũng ht neutron mnh. Cỏc mỏy gia tc cú th sinh ra
dũng cỏc ht t hp cú khi lng cao hn. Cũn tia v tr cú th sn sinh muon v meson. Thut
ng tia phúng x cng cú th m rng, bao gm cỏc dũng ht chuyn ng nhanh phỏt ra t cỏc
ngun ny.
Tng tỏc vi vt cht
Cỏc ht alpha cú th d dng chn li bi mt t giy. Tia beta cn ming kim loi chn. Trong
khi ú, dũng tia gamma cú kh nng xuyờn qua vt cht cao; cn mt khi vt cht cú mt dy
c chn li.
Cỏc ht neutrino hu nh khụng tng tỏc vi vt cht v cú th xuyờn qua tt c v i ra ngoi v
tr.
nguy cơ từ những ngôi nhà kín
Theo Báo Giáo dục & thời đại
Số 113, ngày 20 / 09/2003
* Vì sao nhà kín nguy hiểm ?
Trong lợng chất phóng xạ mà con ngời nhận vào cơ thể thì 65% là phóng xạ tự nhiên, trong đó
khí rađôn chiếm tới 47%. Mặt khác, khi phân rã, rađôn phóng ra một lợng phóng xạ dới dạng các
hạt alpha mà nếu cùng hít một lợng nh nhau thì các hạt alpha sẽ gây tổn thơng về mặt sinh học gấp
20 lần các hạt khác (nh hạt bêta, tia gama, tia X). Và nh thế, nếu nồng độ khí rađôn trong không
khí càng cao và thời gian chúng ta hít thở bầu không khí chứa rađôn càng dài thì nguy cơ bị ung th
phổi càng lớn. Cơ chế gây ra ung th phổi là : Khi chúng ta hít phải khí rađôn và các hạt nhân con

của nó, một số phân rã phóng xạ sẽ xảy ra ở trong phổi của chúng ta. Các hạt alpha đợc sinh ra có
thể gây tổn hại đến mô của phổi, phá huỷ các DNA, tức làm biến đổi các gene sản xuất ra tế bảo
phổi, từ đó dẫn đến ung th phổi.
Theo nghiên cứu của Ban an toàn bức xạ và Hạt nhân - Bộ Khoa học & Công nghệ, trong
những ngôi nhà kín, nồng độ khí rađôn cao gấp nhiều lần so với không khí ngoài trời. Bình thờng,
nồng độ rađôn trong không khí khoảng 10 Bq/m
3
, nghĩa là nếu ta tập hợp một trăm triệu triệu
triệu (10
20
) phân tử không khí (khoảng một thìa càphê đầy) mới có thể tìm thấy khoảng 10 nguyên
tử rađôn trong đó. Còn trong nhà, nồng độ rađôn có thể từ 20 lên tới 10.000 Bq/m
3
, thậm chí còn
cao hơn nữa do hiệu ứng "bẫy rađôn". Với những ngôi nhà "hộp" xuất hiện ngày càng nhiều ở các
đô thị nh hiện nay, cộng thêm với việc sử dụng điều hoà không khí trở nên phổ biến thì không khí
trong các căn phòng càng khó lu thông, đặc biệt việc hút thuốc lá trong phòng kín là điều kiện để
nồng độ rađôn tăng cao. Nồng độ khí rađôn trong nhà cao còn do nhà đợc xây từ vật liệu lấy từ
nguồn có chất phóng xạ, hoặc xây trên nền đất có nguồn phóng xạ. Nhiều nớc đã khuyến cáo rằng,
nồng độ rađôn trung bình hàng năm trong một ngôi nhà không nên vợt quá 200 Bq/m
3
(mức can
thiệp).
* Có hay không nguy cơ từ khí rađôn ?
Tuy nhiên, nếu bình thờng, nồng độ khí rađôn ở trong nhà cha đủ để gây nguy cơ ung th phổi
cho con ngời. Bởi nếu sống trong không khí có nồng độ rađôn khoảng 150 Bq/m
3
trong một năm
thì có khoảng 28 ngời chết vì ung th phổi trên 1 triệu dân. Vậy nếu sống trong một ngôi nhà có
nồng độ rađôn khoảng 20Bq/m

3
trong 1 năm, nguy cơ bị chết vì ung th phổi chỉ khoảng
4/1.000.000. Theo một cuộc điều tra do Ban an toàn bức xạ và hạt nhân - Bộ Khoa học & Công
nghệ và Trung tâm kỹ thuật An toàn bức xạ và Môi trờng - Viện khoa học kỹ thuật hạt nhân tiến
hành với 300 nhà dân ở HN năm 1995, nồng độ khí rađôn trong nhà trung bình khoảng 27 Bq/m
3
,
chỉ có 1- 2 nhà có nồng độ rađôn cao hơn mức bình thờng : khoảng 130-140 Bq/m
3
do những ngôi
nhà làm bằng gạch xỉ than. Một điều tra khác do Cục Địa chất tiến hành cho thấy một số nơi ở nớc
ta có nồng độ rađôn cao bất thờng nh ở thị trấn Triệu Phong - Đông Hà - Quảng Trị có nồng độ
rađôn 171-249 Bq/m
3
do trong vật liệu xây dựng có chứa phóng xạ cao ; nồng độ rađôn ở công ty
khai thác khoáng sản Thừa Thiên Huế là 137-145 Bq/m
3
do ở đây dùng đất thải của xởng tuyển
sa khoáng để đắp nền, một số nhà dân, quán nớc khu vực bãi tắm Hội An có nồng độ rađôn khoảng
155 Bq/m
3
do nền nhà dùng cát chứa sa khoáng có nhiều phóng xạ
Tuy nhiên, theo ông Nguyễn Hào Quang - Trung tâm kỹ thuật An toàn bức xạ và Môi trờng -
Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân, nồng độ rađôn trong nhà ở các thành phố lớn hơn trong những