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

Giáo án vật lí 12
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I.MỤC TIÊU:
1. Hiểu được sự phân hạch.
2. Hiểu phản ứng hạt nhân dây chuyền và điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây
chuyền.
3. Hiểu một cách sơ lược về nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và
nhà máy điện nguyên tử.
II.CHUẨN BỊ:
GV: Sưu tầm hoặc tự vẽ trên giấy khổ lớn hình 56.2, 56.3, 56.4 SGK.
HS: ôn lại kiến thức về phản ứng hạt nhân đã học ở bài 54.
III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Tiết 1
1) Kiểm tra bài cũ: Giải bài tập.
Yêu cầu HS giải và trả lời tại lớp câu hỏi C5 ở bài 54 (SGK).
Hoạt động 1: (10’) Hướng dẫn HS giải C5 ở bài 54 (SGK)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
GV nêu câu hỏi C5:
HS tự giác, độc lập làm bài vào vở nháp (hoặc vào
Tính năng lượng tỏa ra khi 1kg urani 235U vở bài tập) để đưa ra phương án trả lời.
bị phân hạch theo phản ứng (54.7) SGK
Phương án trả lời đúng là:
94
140
1
- Hãy viết phương trình phản ứng (54.7) + 01n  235
92 U � 38 Sr  54 Xe  2 0 n
SGK.
+ Số hạt nhân chứa trong 1 kg urani:
- Mỗi hạt nhân 235U bị phân hạch tỏa năng

m.N A
lượng 185 MeV, vậy tổng số hạt nhân trong N 
, với m = 1 kg, A = 235
A
1 kg urani năng lượng tỏa ra là bao nhiêu?
Tổng năng lượng tỏa ra là:
W = 185.N (MeV) = 7,58.1014(J)
2) Giảng bài mới:
Hoạt động 2. SỰ PHÂN HẠCH
Hiểu được sự phân hạch của urani (điều kiện, phương trình và mô hình phản ứng phân hạch);
nắm được đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch.
a) Sự phân hạch của urani
GV mô tả thí nghiệm của Han và Xtơ-rax-man HS chú ý nghe GV mô tả thí nghiệm của Han
(2 nhà hóa học người Đức) như SGK và viết và Xtơ-rax-man, trên cơ sở đó nắm được sự
phương trình phản ứng phân hạch của thí phân hạch hạt nhân để trả lời câu hỏi của GV
nghiệm (56.3) SGK:
đưa ra.
1
0

A1
A2
1
n  235
92U � Z1 X 1  Z 2 X 2  k 0 n

- Sản phẩm sau phản ứng: X1 và X2 là các hạt
Và tỏa năng lượng khoảng 200 MeV
nhân có số khối tương ứng A 1 và A2 thuộc loại
H. Hãy cho biết sản phẩm sau phản ứng phân trung bình; k là số hạt nguồn trung bình được

hạch là gì?
sinh ra.
GV giới thiệu mô hình phản ứng phân hạch
của 235U, Hình 56.1(SGK) và viết tường minh
phương trình phản ứng:
236
U ở trạng thái không bền, tiếp tục được kích
1
235
236
95
138
1
thích và xảy ra phản ứng phân hạch tạo thành
0 n  92U � 92U � 39Y  53 I  3 0 n
138
căn cứ vào mô hình và phương trình phản ứng hai hạt nhân mới 95
39Y , 53 I và sinh ra 3 nơtron;
235
phân hạch của U, ta có nhận xét gì?
95
Y
b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạt nhân 39 phân rã  và hạt nhân iôt 138I


Giáo án vật lí 12
hạch.
phân rã -.
GV trình bày như SGK vả lưu ý với HS: năng
lượng được giải phóng trong các phản ứng

phân hạch gọi là năng lượng hạt nhân.
Tiết 2.
Hoạt động 3. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN DÂY CHUYỀN
GV trình bày giống SGK và đưa ra khái niệm về phản ứng: hạt nhân dây chuyền; trình bày rõ
điều kiện để có phản ứng hạt nhân dây chuyền và giới thiệu tranh vẽ minh họa hình 56.3 (SGK)
a) Phản ứng hạt nhân dây chuyền:
GV trình bày như SGK
HS thảo luận theo nhóm, thống nhất phương án
b) Điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây trả lời những vấn đề do GV đưa ra.
chuyền.
GV nêu lên những lí do có nhiều nơtron sinh
ra sau phản ứng hạt nhân bị mất như SGK
H. Vậy, muốn có phản ứng dây chuyền ta - Muốn có phản ứng dây chuyền xảy ra ta phải
xét tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi
phải xét đến yếu tố nào?
phản ứng phân hạch; số nơtron bị mất phải ít hơn
k gọi là hệ số nhân nơtron
- GV nêu 3 trường hợp xảy ra đối với hệ số k số nơtron được sinh ra (gọi là nơtron thứ cấp)
sau mỗi phản ứng phân hạch.
như SGK.
- Các hạt nhân nặng có thể phân hạch do hấp thụ
- Nếu k < 1: phản ứng dây chuyền không thể nguồn hoặc tự phát phân hạch; nhưng tự phát
xảy ra, hoặc xảy ra nhưng tắt nhanh. Vì sao? phân hạch tỉ lệ rất thấp. Vì vậy, hầu hết các hạt
nhân nặng khi k < 1 thì phản ứng dây chuyền
- Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra không thể xảy ra hoặc phản ứng xảy ra nhưng tắt
với mật độ nơtron không đổi. Đó là phản nhanh.
- Vì khi đó dòng nơtron sau mỗi phản ứng phân
ứng dây chuyền có điều khiển.
- Nếu k > 1, đó là phản ứng dây chuyền hạch tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới bùng nổ
nguyên tử.

không điều khiển được, vì sao?
GV treo tranh vẽ Hình 56.2 (SGK). Sơ đồ - Hệ số nhân nguồn k > 1 thì phản ứng hạt nhân
phản ứng dây chuyền với 235U (khi k = 1) dây chuyền sẽ xảy ra. Muốn vậy, thì khối lượng
nhiên liệu của hạt nhân phải có một giá trị tối
minh họa giải thích cho HS.
H. Vậy, điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân thiểu xác định.
dây chuyền là gì?
GV: Khối lượng tối thiểu đó gọi là khối
lượng tới hạn mth;
VD. 235U thì mth = 15 kg, plutoni mth = 5 kg.
Hoạt động 4. Lò phản ứng hạt nhân.
GV giới thiệu sơ lược cấu tạo và hoạt động của lò phản ứng hạt nhân.
GV: Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị trong
đõ phản ứng dây chuyền tự duy trì, có điều HS nghe GV giới thiệu sơ lược cấu tạo và hoạt
khiển (với k = 1); nhiên liệu phân hạch chủ động của lò Phản ứng hạt nhân; suy nghĩ để trả
yếu là235u hay 288pu giới thiệu tranh vẽ lời câu hỏi của GV.
Hình 56.3 Sơ đồ lò phản ứng nơtron nhiệt
(SGK)
- Khắc phục bằng cách: cho các thanh điều khiển
- Khi số nơtron trong lò tăng lên quá nhiều ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu phân hạch


Giáo án vật lí 12
(k > 1), nêu giải pháp khắc phục?
để hấp thụ nơtron thừa, đảm bảo duy trì k = 1.
GV: Với k = 1, năng lượng tỏa ra từ lò phản
ứng không đổi theo thời gian.
Hoạt động 5. Nhà máy điện hạt nhân
GV giới thiệu bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân và nguyên tắc
hoạt động của nó; Mô tả bức tranh Hình 56.4 Sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy điện hạt nhân

(SGK)
GV giới thiệu bộ phận chính của nhà máy
điện hạt nhân, nguyên tắc hoạt động (như
SGK); treo bức tranh Hình 56.4 Sơ đồ hóa
của một nhà máy điện hạt nhân (SGK) và mô
tả cho HS nghe (sơ 1ược)
GV phân tích cho HS thấy sự phân bố năng
lượng được giải phóng sau mỗi phản ứng
phân hạch hạt nhân urani.
Năng lượng được giải phóng 200MeV.

HS chú ý tiếp nhận thông tin từ GV, hiểu được
Hình 56.4 Sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy
đơn giản điện hạt nhân (SGK). HS phải nắm
vững sự phân bố năng lượng được giải phóng sau
mỗi phản ứng phân hạch hạt nhân urani. Bao
gồm: Động năng của các mảnh: 168 MeV, tia :
11MeV, các nơtron: 5MeV, các hạt : 5MeV và
Nơtrinô do phân rã : 11MeV.

* Củng cố - Hướng dẫn về nhà.
GV:
- Năng lượng mà chúng ta đang nghiên cứu là do sự biến đổi các hạt nhân nên đúng ra
phải gọi là năng lượng hạt nhân, nhưng trong lịch sử nó được gọi là năng lượng nguyên
tử, nên hiện nay thuật ngữ vẫn giữ các tên ấy (bom nguyên tử, nhà máy điện nguyên tử...)
- Hướng dẫn giải bài tập 4 ở cuối bài học (SGK)
- Dặn HS về nhà nghiên cứu trả lời các câu hỏi và giải các bài tập cuối bài trong SGK.
IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung:

Giáo án vật lí 12