Giáo án Vật lý 12 bài 38: Phản ứng phân hạch

VẬT LÝ 12
Bài 38. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I. MỤC TIÊU:
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì.
- Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền.
II. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên:
- Một số phim ảnh về phản ứng phân hạch, bom A, lò phản ứng.
2. Học sinh:
- Xem bài mới
- Ôn lại bài phóng xạ.
- Chuẩn bị các bài tập sách giáo khoa, sách bài tập
3. Nội dung ghi bảng:
Bài 38. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I. Cơ chế của phản ứng phân hạch
1. Phản ứng phân hạch là gì?
- Là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành 2 hạt nhân trung bình hoặc nhẹ (kèm theo một vài nơtrôn phát
ra).
2. Phản ứng phân hạch kích thích
- Muốn hạt nhân X phân hạch phải cung cấp năng lượng (năng lượng kích hoạt) bằng cách bắn nơtron
vào X:
n + X → X* → Y + Z + kn
(k = 1, 2, 3)
- Quá trình phân hạch của X là không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*.
n + 235
U → 236
U*
92
92

1
0

→ Y+
95
39

n + 235
U→
92

236
92

→

139
54

1
0

I +3 n

138
53

1
0

U*
95
Xe+ 38
Sr + 201n

II. Năng lượng phân hạch
1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng
- Phản ứng phân hạch toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch.
U tỏa năng lượng 210MeV.
- Mỗi phân hạch 235
92
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
- Các nơtron sau phản ứng phân hạch đầu tiên tiếp tục gây phản ứng mới. Kết quả phản ứng phân hạch
xảy ra liên tục gọi là phản ứng dây chuyền
- Sau n lần phân hạch, số nơtrôn giải phóng là kn và kích thích kn phân hạch mới.ứng đầu tiên
+ Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh.
+ Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra không đổi.
+ Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh, có thể gây bùng
nổ.
U vào cỡ 15kg, 239
Pu vào cỡ 5kg.
- Khối lượng tới hạn của 235
92
94
3. Phản ứng phân hạch có điều khiển
- Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = 1.
- Năng lượng toả ra không đổi theo thời gian.


III. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

Hoạt động 1. ( 10 phút) Ổn định, kiểm tra
HOẠT ĐỘNG CỦA GV
- Ổn định, kiểm tra sĩ số
- Kiểm tra:
+ Thế nào là phóng xạ?
+ Các loại phóng xạ? Đặc điểm các loại phóng xạ?
+ Định luật phóng xạ, chu kỳ bán rã, độ phóng xạ?
- Vào bài: Năng lượng mới từ phản ứng hạt nhân được
sử dụng phổ biến. Những phản ứng hạt nhân nào được
sử dụng? Cách khai thác nguồn năng lượng này?

HOẠT ĐỘNG CỦA HS
- Báo học sinh vắng
- Trả bài.

Hoạt động 2: (10phút) Cơ chế của phản ứng phân hạch
HOẠT ĐỘNG CỦA GV
- Phản ứng phân hạch là gì?
- Phản ứng hạt nhân có thể tự xảy ra → phản ứng phân
hạch tự phát (xác suất rất nhỏ).Do đó chỉ quan tâm
đên các phản ứng phân hạch kích thích.
- Các quá trình phóng xạ có phải là phân hạch không?
U , 238
U , 239
U → chúng là
- Xét các phân hạch của 235
92
92
92
nhiên liệu cơ bản của công nghiệp hạt nhân.

- Để phân hạch xảy ra cần phải làm gì?
- Sơ đồ phản ứng phân hạch.
- Tại sao không dùng prôtôn thay cho nơtrôn?

Hoạt động 3 ( 20 phút) Năng lượng phân hạch
HOẠT ĐỘNG CỦA GV
- Phản ứng phân hạch tỏa hay thu năng lượng?
U khi phân hạch toả năng lượng bao nhiêu?
- 1g 235
92
→ Tương đương 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu toả ra khi
cháy hết.
U kèm theo 2,5 nơtrôn (trung
- Trong phân hạch 235
92
Pu kèm theo 3
bình) với năng lượng lớn, đối với 239
94
nơtrôn.
- Các nơtrôn có thể kích thích các hạt nhân → phân
hạch mới → tạo thành phản ứng dây chuyền.
- Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrôn giải phóng là
bao nhiêu và tiếp tục kích thích bao nhiêu phân hạch

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- HS đọc Sgk và ghi nhận phản ứng phân hạch
là gì.
- Không, vì hai mảnh vỡ có khối lượng khác
nhau nhiều.

- Phải truyền cho hạt nhân X một năng lượng
đủ lớn (giá trị tối thiếu của năng lượng này:
năng lượng kích hoạt, cỡ vài MeV), bằng
cách cho hạt nhân “bắt” một nơtrôn → trạng
thái kích thích (X*).
- Prôtôn mang điện tích dương → chịu lực đẩy
do các hạt nhân tác dụng.

HOẠT ĐỘNG CỦA HS
- Tỏa năng lượng
1
E=
.6,022.1023.212
235
= 5,4.1023MeV = 8,64.107J

- HS ghi nhận về phản ứng dây chuyền.
- Sau n lần phân hạch: kn → kích thích kn phân
hạch mới.


mới?
- Khi k < 1 → điều gì sẽ xảy ra?
- Khi k = 1→ điều gì sẽ xảy ra?
(Ứng dụng trong các nhà máy điện nguyên tử)
- Khi k > 1 → điều gì sẽ xảy ra?
(Xảy ra trong trường hợp nổ bom)
- Muốn k ≥ 1 cần điều kiện gì?
- Làm thế nào để điều khiển được phản ứng phân
hạch?

- Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrôn → dùng
làm các thanh điều khiển trong phản ứng phân hạch có
điều khiển.
Hoạt động 4. (5 phút) Giao nhiệm vụ
HOẠT ĐỘNG GV
- Bài tập SGK
- Làm bài tâp sách bài tâp
- Bài mới:
+ Chuẩn bị tiết bài tập

- Số phân hạch giảm rất nhanh.
- Số phân hạch không đổi → năng lượng toả ra
không đổi.
- Số phân hạch tăng rất nhanh → năng lượng toả
ra rất lớn → không thể kiểm soát được, có thể
gây bùng nổ.
- Khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để
số nơtrôn bị “bắt” << số nơtrôn được giải
phóng.
- Năng lượng toả ra trong phân hạch phải ổn
định → tương ứng với trường hợp k = 1.

HOẠT ĐỘNG HS
- Suy nghĩ làm
- Ghi bài tập
- Ghi vở bài soạn

IV. BỔ SUNG. RÚT KINH NGHIỆM
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
========================o0o========================