Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài: Sự phân hạch. Nhà máy điện nguyên tử - Lâm Minh Xuân Trường

Các phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn nào dưới đây ? 
a/ Bảo toàn điện tích 
b/ Bảo toàn khối lượng 
c/ Bảo toàn năng lượng toàn phần 
d/ Bảo toàn động lượng 
Về năng lượng liên kết , phát biểu nào dưới đây là SAI? 
Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng m thành các nuclon có tổng khối lượng m 0 >m thì cần năng lượng E=(m 0 -m).c 2 để thắng lực hạt nhân . 
Năng lượng liên kết tính cho một nuclon gọi là năng lượng liên kết riêng . 
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng nhỏ thì càng kém bền vững . 
Hạt nhân có năng lượng liên kết E càng lớn thì càng bền vững . 
VẬT LÝ 12 
GV:LÂM MINH XUÂN TRƯỜNG 
Trường THPT Võ Trường Toản 
Sự phân hạch.
Nhà máy điện nguyên tử. 
Bài 60 
Sự phân hạch là gì ? 	 Đặc điểm của sự phân hạch . 
Thế nào là phản ứng hạt nhân dây chuyền . 
	 Điều kiện để xảy ra phản ứng ? 
Lò phản ứng hạt nhân,cấu tạo . 
	 Nguyên tắc hoạt động . 
I.Sự phân hạch 
1. Sự phân hạch : 
Là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình . 
Để sự phân hạch dễ xảy ra nơtron phải là những nơtron chậm ( notron có động năng dưới 0,1eV) 
Ví dụ sự phân hạch U 235 như sau : 
I. Sự phân hạch 
2. Đặc điểm của phân hạch : 
Trung bình trong mỗi phân hạch có từ 2 đến 3 nơtrôn thứ cấp phát ra 
Tỏa ra năng lượng cỡ 200MeV dưới dạng động năng của các hạt 
Mô phỏng phản ứng phân hạch 
235U + 1 neutron 2 neutron + 92Kr + 142 Ba + 200 MeV 
II.Phản ứng dây chuyền 
Phản ứng dây chuyền với S =2 
II.Phản ứng dây chuyền 
Gọi S là số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch Nếu S>1 thì S nơtron này đập vào các hạt nhân gây ra S phân hạch sinh ra S 2 nơtron rồi S 3 ,S 4 ... nơtrôn . Sự phân hạch cứ thế xảy ra rất nhanh trong một thời gian rất ngắn:Đó là phản ứng hạt nhân dây chuyền . 
	S gọi là hệ số nhân nơtron 
Mô phỏng phản ứng dây chuyền 
II.Phản ứng dây chuyền 
S> 1 hệ thống vượt hạn , phản ứng dây chuyền không điều khiển được ( chế tạo bom nguyên tử ) 
S=1 hệ thống là tới hạn phản ứng dây chuyền điều khiển được trong lò phản ứng của nhà máy điện nguyên tử . 
S<1 hệ thống là dưới hạn :phản ứng dây chuyền không xảy ra 
	 Mặt khác để S  1 thì khối lượng m của khối chất hạt nhân phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn m h . 
Bom nguyên tử 
Quả bom nguyên tử đầu tiên có m h = 50kg chia làm 2 khối đặt cách nhau,mỗi khối có khối lượng bé hơn m h .Làm chập 2 khối thì m > m h xảy ra vụ nổ 
III.Nhà máy điện nguyên tử 
III.Nhà máy điện nguyên tử 
Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân : 
Chất làm chậm(B ): nước nặng,than chì,bereli . 
Chất tải nhiệt 
Thanh điều chỉnh(C):làm bằng chất hấp thụ nơtron mà không phân hạch . 
Thanh nhiên liệu(A):Làm bằng hợp kim chứa Urani đã làm giàu 
Hơi đi tới tua bin 
Bơm 
Lò sinh hơi (D). 
B 
C 
A 
H 
2 
0 
Hơi đi tới tuabin 
Bơm 
D 
Chất tải nhiệt 
III.Nhà máy điện nguyên tử 
Hoạt động : 
	 Lò phản ứng hoạt động dựa trên nguyên tắc duy trì phản ứng phân hạch U 235 (S=1)dưới tác dụng của nơtron nhiệt . 
III.Nhà máy điện nguyên tử 
Khi lò hoạt động các thanh được điều chỉnh tự động sao cho S=1. 
Phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng dưới dạng động năng của các mảnh hạt nhân và các hạt khác . 
Động năng này chuyển thành nhiệt của lò . Nhiệt này mang đi bằng chất tải nhiệt là chất lỏng chảy qua lò và sau khi nóng lên thì cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi . 
Hơi này làm chạy tubin của máy phát điện như trong nhà máy nhiệt điện thông thường . 
Muốn phân hạch U235 thì phải làm chậm nơtrôn , nơtrôn được làm chậm gọi là nơtrôn nhiệt vì 
Do nơtrôn ở trong môi trường có nhiệt độ quá cao . 
Nơtrôn dễ gặp hạt nhân U235 hơn . 
Nơtrôn chậm dễ được U235 hấp thụ . 
Nơtrôn nhiệt có động năng bằng động năng trung bình của chuyển động nhiệt . 
Điều kiện để các phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra là 
Phải tăng tốc cho các nơtrôn . 
Hệ số nhân nơtrôn s  1 
Hệ số nhân nơtrôn s ≥1 và khối lượng U235 phải lớn hơn khối lượng tới hạn . 
khối lượng U235 phải nhỏ hơn khối lượng tới hạn . 
Trong lò phản ứng hạt nhân , hệ số nhân nơtrôn có trị số : 
s=1 
s<1 ( Nếu lò cần giảm công suất ). 
s ≥1 
s>1 ( Nếu lò cần tăng công suất ).