Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 38: Phản ứng phân hạch (Bản chuẩn kĩ năng)

PHAÛN ệÙNG 
PHAÂN HAẽCH 
Kiểm tra bài cũ 
Câu1 : Chọn phát biểu sai về phản ứng hạt nhân ? 
Phản ứng hạt nhân là mọi qu á trình dẫn đ ến sự biến đ ổi hạt nhân . 
Không có đ ịnh luật bảo toàn khối lượng nghỉ trong phản ứng hạt nhân . 
Các phản ứng hạt nhân đ ều toả năng lượng . 
Trong phản ứng hạt nhân toả năng lượng , các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt ban đ ầu , nghĩa là các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt ban đ ầu . 
Kiểm tra bài cũ 
Câu2 : Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa năng lượng 
Hai hạt nhân rất nhẹ , nh ư Hiđr ô, heli  kết hợp với nhau thành hạt nhân nặng hơn ở nhiệt độ rất cao gọi là phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tỏa năng lượng . 
Một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn . Phản ứng này gọi là phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng . 
Chỉ có phản ứng A tỏa năng lượng 
Cả hai phản ứng A và B trên đ ều tỏa năng lượng 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
1. Sự phân hạch. 
a) Sự phân hạch của Urani . 
Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình . 
Sự phân hạch là gì? 
+ Sự phân hạch của 235 U. 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
1. Sự phân hạch. 
a) Sự phân hạch của Urani . 
* Sự phân hạch của 235 U. 
Dùng nơtron nhiệt ( nơtron chậm ) có năng lượng cỡ 0,01eV bắn vào 235 U, ta có phản ứng phân hạch: 
Hai hạt nhân X 1 và X 2 có số khối trung bình và hầu nh ư là các hạt nhân phóng xạ. 
Phản ứng sinh ra 2 hoặc 3 ( trung bình 2,5) nơtron . 
Phản ứng toả năng lượng khoảng 200 MeV dưới dạng đ ộng năng các hạt. 
Phản ứng không xảy ra trực tiếp mà thường phải qua trạng thái kích thích . 
Qu á trình phân hạch 
Đ ặc đ iểm của X 1 và X 2 
Đ ặc đ iểm 
+Ví dụ về phản ứng phân hạch của 235 U. 
* Sự phân hạch của 235 U. 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
1. Sự phân hạch. 
a) Sự phân hạch của Urani . 
+ 
95Y 
138 I 
n 
n 
n 
 -- 
 
n 
235 U 
236 U 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
1. Sự phân hạch. 
a) Sự phân hạch của Urani . 
* Sự phân hạch của 238 U và 239 Pu. 
 Hạt nhân 238 U chỉ phân hạch khi hấp thụ nơtron nhanh có năng lượng lớn hơn 1MeV. 
 Hạt nhân 239 Pu khi hấp thụ nơtron chậm sẽ bị vỡ tương tự nh ư 235 U và có 2,98 nơtron giải phóng . 
* Chú ý: Khi 238 U hấp thụ nơtron ( mà không bị phân hạch) th ì nó biến thành 239 U sau 2 phóng xạ  - tạo thành 239 Pu cũng là chất phân hạch . 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
1. Sự phân hạch. 
a) Sự phân hạch của Urani . 
b) Đ ặc đ iểm chung của các phản ứng phân hạch. 
Sau mỗi phản ứng đ ều có hơn 2 nơtron đư ợc phóng ra . 
Mỗi phân hạch đ ều giải phóng ra năng lượng lớn . Gọi là năng lượng hạt nhân . 
Vậy đ ặc đ iểm chung của các 
phản ứng phân hạch là gì? 
138 I 
95 Y 
n 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền . 
a) Phản ứng phân hạch dây chuyền . 
Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch 
ả nh hưởng gì đ ến khối Urani còn lại? 
* Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani có thể gây ra các phân hạch khác , số phân hạch tăng lên rất nhanh trong thời gian ngắn ta có phản ứng phân hạch dây chuyền . 
nơtron 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền . 
b) Đ iều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền . 
* Hệ số nhân nơtron : Là số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch và tiếp tục gây ra sự phân hạch. 
Hệ số k 
Nếu k < 1 
Nếu k = 1 
Nếu k > 1 
Chiều hướng Phản ứng 
 ứng dụng 
Phản ứng dây chuyền không xảy ra 
Phản ứng dây chuyền đ iều khiển đư ợc 
Phản ứng dây chuyền không đ iều khiển đư ợc 
Xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân 
Xảy ra ở bom hạt nhân 
Đ iều kiện cần thiết là: k  1 
Liệu toàn bộ các nơtron sinh ra đ ều có thể 
gây ra sự phân hạch tiếp theo ? 
Hệ số nhân nơtron k ả nh hưởng gì 
đ ến chiều hướng của phản ứng ? 
Thế hệ 1 
N = 2 1 
Thế hệ 2 
N= 2 2 
Thế hệ 3 
N= 2 3 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
Phản ứng dây chuyền ứng với k = 2 
Bài 56: Phản ứng phân hạch 
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền . 
b) Đ iều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền . 
* Để có phản ứng dây chuyền xảy ra ( k  1) th ì khối lượng của nhiên liệu hạt nhân phải có một gi á trị tối thiểu . 
 m  m th 
	( với m th là khối lượng tới hạn) 
Đ ối với 235 U th ì m th = 15kg. 
Đ ối với 239 Pu th ì m th = 5kg. 
Hình ả nh về vụ nổ bom hạt nhân 
Hình ả nh lò phản ứng hạt nhân ở Đà lạt 
BOM NGUYấN TỬ 
Julius Robert Oppenheimer(1904–1967) 
Julius Robert Oppenheimer 
(1904–1967) 
SỰ NỔ CỦA BOM NGUYấN TỬ 
 NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYấN TỬ 
II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYấN TỬ 
thanhnhiờn liệu 
T.điều chỉnh 
ch ất l àm chậm 
Chất tải nhiệt 
B ơm 
Nước 
Hơi đi tới tuabin 
l ũ sinh hơi 
Câu1 :Đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ một nơtron chậm là: 
	A. 
	B. 
	C. 
	D. 
Câu2 :Gọi k là hệ số nhân nơtron , th ì đ iều kiện cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể xảy ra là: 
 k < 1 
 k = 1 
 k > 1 
 k  1 
Câu3 :Dùng nơtron chậm có năng lượng cỡ 0,01eV bắn vào hạt nhân 235 U th ì thông tin nào sau đây là sai ? 
Các hạt nhân sản phẩm hầu hết là các hạt ,  + ,  - . 
Phản ứng sinh ra 2 hoặc 3 nơtron . 
Phản ứng hạt nhân toả ra năng lượng khoảng 200MeV dưới dạng đ ộng năng của các hạt. 
Các hạt nhân sản phẩm có số khối thuộc loại trung bình nằm trong khoảng từ 80 đ ến 160. 
Câu4 :Phản ứng hạt nhân nào dưới đây đư ợc coi là sự phân hạch? 
A. 
B. 
C. 
D. 
Câu5 : Phản ứng dây chuyền muốn xảy ra đư ợc th ì khối lượng nhiên liệu phải có một gi á trị m  m th là để : 
Hấp thụ hết những nơtron sinh ra . 
Giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k 1 . 
Giảm số nơtron nhanh . 
Tăng số nơtron nhanh . 
Câu6 : Coi rằng sau mỗi phân hạch của hạt nhân 235 U th ì năng lượng toả ra là 200MeV. Nếu có 1g 235 U nguyên chất mà phân hạch hết th ì năng lượng toả ra bằng bao nhiêu Jun? Năng lượng đó tương đươ ng với năng lượng toả ra của bao nhiêu tấn xăng cháy hết , biết năng suất toả nhiệt của xăng là 46.10 6 J/kg, coi khối lượng hạt nhân 235 U gần đ úng bằng số khối của nó . 
E = 8,2.10 10 J; m = 1,78 tấn xăng . 
E = 8,2.10 9 J; m = 0,178 tấn xăng . 
E = 82.10 10 J; m = 17,8 tấn xăng . 
E = 16,4.10 10 J; m = 3,56 tấn xăng .