Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Tiết 64, Bài 38: Phản ứng phân hạch - Trường THPT Quang Trung

TRƯỜNG THPT QUANG TRUNG - 
ĐÀ NẴNG 
TỔ VẬT LÍ 
KiỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1 : Hiện tượng phóng xạ là gì? Có mấy dạng phóng xạ? 
Câu 2 : Trình bày đặc điểm của các tia phóng xạ? 
Câu 3 : Phát biểu nội dung và viết biểu thức định luật phóng xạ? Công thức tính chu kì bán rã? 
Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968 
HÌNH ẢNH HOANG TÀN CỦA HI-RÔ-SI-MA (NHẬT) SAU VỤ NỔ BOM NGUYÊN TỬ (1945) 
ĐÀI TƯỞNG NiỆM HOÀ BÌNH Ở NAGASAKI (NHẬT) 
BÀI 38: 
 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
I. CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 
1. Phản ứng phân hạch là gì? 
- Là sự vỡ ra của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtron phát ra) 
2. Phản ứng phân hạch kích thích 
Xét các phân hạch của 
chúng là nhiên liệu cơ bản của phản ứng hạt nhân. 
- Sơ đồ phản ứng phân hạch 
n + X → X*→ Y +Z +kn (k = 1,2, 3.....) 
Để phân hạch xảy ra cần phải làm gì? 
- Quá trình phân hạch của X là không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X* 
II. NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 
- Xét các phản ứng phân hạch sau: 
1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng 
- Phản ứng phân hạch U235 là phản ứng phân hạch toả năng lượng , năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch 
- Mỗi phân hạch U235 tỏa năng lượng 212 MeV 
n 
n 
n 
n 
U 
n 
n 
n 
U 
n 
n 
n 
U 
U 
U 
U 
U 
2. Phản ứng dây chuyền 
k = 2 
U 
n 
U 
U 
U 
U 
U 
U 
2. Phản ứng dây chuyền 
2. Phản ứng dây chuyền 
	- Giả sử sau mỗi phân hạch có k nơtron được giải phóng đến kích thích các hạt nhân U235 tạo nên những phân hạch mới. 
- Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng ra là k n và kích thích k n phân hạch mới ( k: gọi là hệ số nhân nơtrôn ) 
	+ 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 
- Nếu có k nơtron thì sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng ra là bao nhiêu và tiếp tục kích thích bao nhiêu phân hạch mới? 
+ Khi k<1 điều gì xảy ra? 
+ Khi k =1 điều gì xảy ra? 
+ khi k>1 điều gì xảy ra? 
Muốn k ≥ 1 phải làm gì? 
	- Muốn k ≥ 1 thì khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơron bị “bắt” nhỏ hơn rất nhiều so với số nơtron được giải phóng.Cụ thể khối lượng tới hạn của U235 vào cỡ 15kg ,của Pu239 vào cỡ 5kg. 
3. Phản ứng phân hạch có điều kiện 
- Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng với trường hợp k = 1 
- Năng lượng toả ra không đổi theo thời gian. 
* Cần biết về bom nguyên tử : 
	- Mỗi phân hạch chỉ toả ra năng lượng 200MeV = 3,2.10 11 J nhưng 1 gam U 235 chứa tới 2,5.10 21 hạt nhân nên khi phân hạch sẽ cho năng lượng rất lớn, bằng 8.10 10 J tương đương 22.000kWh . 
	- Khi k>1, hệ thống gọi là vượt hạn : ta không khống chế được phản ứng dây chuyền, năng lượng toả ra có sức tàn phá dữ dội (trường hợp bom nguyên tử). 
Julius Robert Oppenheimer(1904–1967) 
BOM NGUYÊN TỬ 
Đọc thêm: NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 
A 
C 
B 
Chất tải nhiệt 
B ơm 
Nước 
Hơi đi tới tuabin 
D 
Đọc thêm: NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 
- A : những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng hợp kim chứa urani đã làm giàu. 
- B : chất làm chậm (nước nặng D 2 O). 
- C : các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà không phân hạch). 
- Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự động giữ độ cao sao cho k=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, nhờ chất tải nhiệt cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi, hơi nước làm chạy tua bin phát điện 
Đọc thêm: NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 
- 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). 
Đọc thêm: NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 
CỦNG CỐ 
Câu 1 : Tìm phát biểu sai khi nói về phản ứng phân hạch? 
Là phản ứng toả năng lượng 
B. Xảy ra do sự hấp thụ các nơtron chậm 
C. Chỉ xảy ra với U286 
D. Tạo ra hai hạt nhân có số khối trung bình 
Câu 2: Phần lớn năng lượng toả ra trong phân hạch là gì? 
Động năng của các nơtron phát ra 
B. Động năng của các mảnh 
C. Năng lượng toả ra do phóng xạ của các mảnh 
D. Năng lượng các phôtôn của tia γ 
CỦNG CỐ 
HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ 
Câu 1 : Phản ứng phân hạch là gì? Viết các phản ứng phân hạch của U235? 
Câu 2 : So sánh quá trình phóng xạ α và quá trình phân hạch? 
Câu 3 : Làm các bài tập SGK/198 
* Xem trước bài phản ứng nhiệt hạch 
Chúc các em học tốt !