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

COÙ THEÅ EM CHÖA BIEÁT 
HÌNH ẢNH HOANG TÀN CỦA HI-RÔ-SI-MA (NHẬT) SAU VỤ NỔ BOM NGUYÊN TỬ (1945) 
HẬU QUẢ CỦA BOM NGUYÊN TỬ 
 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
 I . Cơ chế của phản ứng phân hạch 
 1.Phản ứng phân hạch là gì 
 2.Phản ứng phân hạch kích thích 
 II . Năng lượng phân hạch 
 1.Phản ứng phân hạch toả năng lượng 
 2.phản ứng phân hạch dây chuyền 
 3.phả ứng phân hạch có điều khiển 
Bài 38 
NỘI DUNG CHÍNH 
 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
 I . Cơ chế của phản ứng phân hạch 
 1 . Phản ứng phân hạch là gì ? 
 Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn 
 2 . Phản ứng hạt nhân kích thích 
 Phải truyền cho hạt X một năng lượng đủ lớn,giá trị tối thiểu này gọi là năng lượng kích hoạt cỡ vài MeV 
 Phương pháp : Bắn nơtron vào hạt X , X chuyển sang trạng thái kích thích và xảy ra phân hạch 
Bài 38 
SƠ Đ Ồ PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
( K = 1, 2 ,3 ) 
 2 . Phản ứng hạt nhân kích thích 
 II . NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 
 1 Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng . 
 Năng lượng phân hạch là năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch . 
 Năng lượng toả ra trong phản ứng gọi là năng lượng phân hạch 
Bảng phân bố của NL giải phóng trong 
quá trình phân hạch của một hạt nhân U 
 N ăng lượng giải phóng ngay khi phân hạch ( trong 10 -4 s) 
 N ăng L ượng tỏa ra do phóng xạ của các mảnh 
Tổng NL tỏa ra 
 ĐN của các mảnh : 167MeV 
 ĐN của các nơtrôn : 5MeV 
 ĐN của các prôtôn : 6Mev 
 ĐN của các gamma : 6MeV 
 ĐN của các nơtrinô : 12Mev 
 ĐN của các êlectron : 8MeV 
204MeV 
 II. NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 
2 . phản ứng phân hạch dây chuyền 
 * Mỗi sự phân hạch có kèm theo sự giải phóng 2,5 nơtron ( tínhTB ) 
 * Các nơtron này có thể kích thích các hạt nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng mới kết quả là các phản ứng xảy ra liên tiếp tạo thành 1 phản ứng dây chuyền 
 * Sau mỗi phân hạch có k nơtrôn sinh ra quay lại kích thích các hạt nhân 235U tạo nên những phân hạch mới , sau n lần phân hạch có nơtrôn giải phóng và tạo ra phân hạch mới . 
 SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN 
 II. NĂNG LƯƠNG PHÂN HẠCH 
 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền 
 Đặc điểm : 
 - Nếu k < 1: PƯPH dây chyền tắt nhanh 
 - Nếu k = 1: PƯPH dây chuyền tự duy trì năng lượng phát ra không đổi theo thời gian 
 - Nếu k > 1: PƯPH dây chuyền tự duy trì năng lượng phát ra tăng nhanh va có thể gây nên bùng nổ ( như bom nguyên tử .) 
 Điều kiện : 
 * k  1 ( m  mth ) Muốn thế khối lượng chất phân hạch phải đủ lớn khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng duy trì được trong đó gọi là khối lượng tới hạn ( mth ). 
 VD: Với 235U: mth = 15kg; Với 239Pu: mth = 5kg 
 II . NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 
 3 Phản ứng phân hạch có điều khiển ( khi k = 1) 
 Thực hiện phản ứng trong lò phản ứng hạt nhân 
 Dùng thanh điều khiển có chứa bo , cađimi để điều khiển cho k luôn bằng 1. 
 Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng được dùng để sản xuất điện năng trong nhà máy điện nguyên tử , 
 Với lò phản ứng vừa phải có thể đặt lên máy bay, hay tàu thủy . 
nhiên liệu 
điều chỉnh 
ch ất l àm chậm 
B ơm 
Nước 
Hơi đi tới tuabin 
l ò sinh hơi 
 SƠ ĐỒ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 
 Naêng löôïng toaû ra töø loø phaûn öùng khoâng ñoåi theo thôøi gian 
Nhiều nhà máy điện nguyên tử đã được xây dựng ở các nước công nghiệp . 
 Trên 35% tổng điện năng sản xuất hàng năm ở Pháp , Thụy Điển , Phần Lan  
 Trên 30% ở Nhật . Trên 12% ở Mỹ . 
 Nước ta có một lò phản ứng hạt nhân nhỏ ở Đà Lạt , dùng để nghiên cứu khoa học và sản xuất đồng vị phóng xạ ( công suất 500kW, có 89 thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm giàu tới 36% U 235). 
EM CÓ BIÊT ? 
BAØI TAÄP CUÛNG COÁ 
CAÂU 1 : Tìm phaùt bieåu SAI sau ñaây veà tính chaát cuûa phaûn öùng phaân haïch : 
30s 
29s 
28s 
27s 
26s 
25s 
24s 
23s 
22s 
21s 
20s 
19s 
18s 
17s 
16s 
15s 
14s 
13s 
12s 
11s 
10s 
09s 
08s 
07s 
06s 
05s 
04s 
03s 
02s 
01s 
00s 
Laø phaûn öùng toûa naêng löôïng 
Xaûy ra do söï haáp thuï nôtron 
Chæ xaûy ra vôùi nguyeân töû 235 92 U 
Taïo ra hai haït nhaân coù soá khoái trung bình 
SAI 
SAI 
SAI 
BAØI TAÄP CUÛNG COÁ 
Laø phaûn öùng toûa naêng löôïng 
Xaûy ra do söï haáp thuï nôtron 
Chæ xaûy ra vôùi nguyeân töû 235 92 U 
Taïo ra hai haït nhaân coù soá khoái trung bình 
RAÁT 
GIOÛI 
CAÂU 1 : Tìm phaùt bieåu SAI sau ñaây veà tính chaát cuûa phaûn öùng phaân haïch : 
BAØI TAÄP CUÛNG COÁ 
 CAÂU 2 : Phaûn öùng phaân haïch phaàn töû naøo sau ñaây coù ñoùng goùp naêng löôïng lôùn nhaát khi xaûy ra phaûn öùng 
30s 
29s 
28s 
27s 
26s 
25s 
24s 
23s 
22s 
21s 
20s 
19s 
18s 
17s 
16s 
15s 
14s 
13s 
12s 
11s 
10s 
09s 
08s 
07s 
06s 
05s 
04s 
03s 
02s 
01s 
00s 
Ñoäng naêng cuûa caùc nôtron 
Ñoäng naêng cuûa caùc proâtoân 
Ñoäng naêng cuûa eâlectron 
Ñ oäng naêng cuûa caùc maûnh 
SAI 
SAI 
SAI 
BAØI TAÄP CUÛNG COÁ 
RAÁT 
GIOÛI 
CAÂU 2 : Phaûn öùng haït nhaân phaân haïch phaàn töû naøo sau ñaây coù ñoùng goùp naêng löôïng lôùn nhaát khi xaûy ra phaûn öùng 
Ñoäng naêng cuûa caùc nôtron 
Ñoäng naêng cuûa caùc proâtoân 
Ñoäng naêng cuûa caùc eâlectron 
Ñoäng naêng cuûa caùc maûnh 
 Phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình ( kèm theo một vài nơ trôn phát ra ). 
 Phân hạch của 235 U dưới tác dụng của một nơ trôn tỏa ra NL vào cỡ 200MeV và được duy trì theo quá trình dây chuyền ( trong điều kiện khối lượng u đủ lớn ). Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều nơ tron và phóng xạ bê ta trừ . 
 Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển được tạo ra trong lò phản ứng . 
 L àm bài tập 4 ,5 ,6 Trang198 SGK 
 Bài 38 trong sách bài tập 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Xin chaân thaønh caûm ôn Quyù thaày coâ 
ñaõ theo doõi ! 
Phaûn öùng toaû hay thu naêng löôïng , tính naêng löôïng toaû ra (hay thu vaøo ) Cho bieát khoái löôïng cuûa caùc haït 
CHO PHAÛN ÖÙNG 
 BAØI TOAÙN 
 W = {1,00866+234,99332 –(138,89700 +93,89014 + 3 . 1,00866)}.931,5 MeV = 175,923 MeV 
KEÁT QUAÛ BAØI TOAÙN 
Laø phaûn öùng toaû naêng löôïng