(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn CHUYÊN đề vũ KHÍ NGUYÊN tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ·▪• •▪· BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CHUYÊN ĐỀ: VŨ KHÍ NGUN TỬ LỚP: L10 NHĨM: DANH SÁCH THÀNH VIÊN Họ Tên Nguyễn Trần Thanh Huyền Võ Minh Huy Phan Nguyễn Bảo Huy Võ Minh Huy Huỳnh Lê Huy LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo tập lớn này, chúng em xin chân thành cảm ơn: Ban Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh với hệ thống thư viện đại, nhiều loại sách, tài liệu thật thuận tiện cho q trình tìm kiếm Hơn nữa, thầy môn tận tâm truyền đạt cho chúng em kiến thức môn đại cương mơn sở ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Trong tình hình dịch nay, chúng em khơng thể đến trường để làm việc với Việc thực hình thức online thân chúng em chưa có nhiều kinh nghiệm nên thiếu sót tránh khỏi Chúng em mong nhận góp ý q giá từ thầy nhằm giúp báo cáo hoàn thiện Chúng em xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Nhóm MỤC LỤC I Lịch sử: .1 Quá trình hình thành: .1 II Phân loại: 1 Bom nguyên tử (Bom A): Bom nhiệt hạch (Bom H): .2 Bom neutron (Bom N): III Cấu tạo: Bom phân hạch: .4 Bom nhiệt hạch (Bom H): .5 Bom Neutron (Bom N): IV Nguyên lý hoạt động: .8 Bom phân hạch: .8 Bom nhiệt hạch: .10 V Ưu điểm nhược điểm vũ khí hạt nhân .11 Ưu điểm: 11 Nhược điểm: 12 VI Biện pháp hòa bình: 12 I Lịch sử: Quá trình hình thành: II Phân loại: Dựa vào nguyên lý hoạt động, ta có ba loại vũ khí ngun tử sau: Bom nguyên tử (Bom A): - Bom nguyên tử hoạt động theo nguyên lý phân hạch Urani hay Plutoni - Sức công phá bom nguyên tử tương đương với từ 1.000 (1 KT) đến vài trăm nghìn thuốc nổ TNT - Với loại nhiên liệu bom nguyên tử có khối lượng đặc trưng, gọi khối lượng tới hạn Khi khối lượng nhiên liệu nhỏ khối lượng phản ứng dây chuyền không xảy Nhiên liệu phản ứng bom chia tách phần hạn để đảm bảo an tồn Muốn kích nổ cần ghép phần riêng biệt thành khối Khối lượng Urani 235 tinh khiết 50kg - Cho tới nay, Mỹ nước sử dụng bom nguyên tử chiến tranh Quả bom thứ mà Mỹ thả xuống thành phố Hiroshima ngày 6/8/1945 có sức cơng phá khoảng 15 KT Quả thứ hai thả xuống Nagasaki ba ngày sau có sức công phá khoảng 20 KT Đây phần kết dự án Manhattan nghiên cứu vũ khí hạt nhân Mỹ Thế chiến II Hình : Hai thành phố Hiroshima Nagasaki Nhật Bản trở thành nạn nhân bom nguyên tử (Nguồn: Pinterest) Bom nhiệt hạch (Bom H): - Là vũ khí hạt nhân cao cấp hơn, lấy lượng nhiều từ trình nhiệt hạch - Đối với loại vũ khí này, xạ nhiệt từ vụ nổ phân rã hạt nhân dùng để nung nóng nén phần nhiên liệu khác nhằm tạo phản ứng nhiệt hạch với lượng giải thoát nhiều Kết loại bom tăng đáng kể sức nổ, đạt mức gấp hàng chục, hàng trăm lần so với bom nguyên tử Vũ khí nhiệt hạch có tên gọi thơng thường bom khinh khí hay bom H sử dụng phản ứng nhiệt hạch Hydro - Bom H thực chất bom kép, bao gồm bom nguyên tử bom hydrogen Khi kích hoạt, hai bom nổ gần đồng thời Lượng nhiệt sinh từ trình nổ bom nguyên tử dùng làm mồi cho vụ nổ thứ 2 Hình : Bom nhiệt hạch (Nguồn:vatlypt.com) Bom neutron (Bom N): Là loại bom nhiệt hạch đời vào thời kỳ chiến tranh lạnh Tuy nhiên bom Neutron thiết kế tối đa hóa xạ Neutron gây chết người vùng lân cận, đồng thời giảm thiểu sức mạnh vật lý vụ nổ Khoảng 40% lượng vụ nổ phát xạ Neutron mức lượng trung bình 14 MeV, với tia gamma lượng - MeV Liều chiếu cao với khả đâm xuyên Neutron lớn tiêu diệt tất sinh vật dù ẩn nấp sau lớp bọc thép hay khối bê tơng dày Một bom Neutron thường có sức cơng phá vào khoảng KT Sóng xung kích xạ nhiệt phát sinh từ vụ nổ bom Neutron yếu 10 lần so với vụ nổ không bom nguyên tử Bức xạ Neutron tạo đồng vị phóng xạ tồn thời gian ngắn, nên người ta "an toàn" tiếp cận tâm chấn vụ nổ bom Neutron sau khoảng 12 Hình : Vụ nổ bom Neutron (Nguồn:Soundcloud) III Cấu tạo: Bom phân hạch: - Một đầu đạn nhỏ U-235 Pu-239 - Một khối nguyên liệu U235 hình cầu Pu-239 Bom nhiệt hạch (Bom H): - Một bom phân hạch nhỏ - Một lõi nhiệt hạch: ống U-238 để làm vật liệu can thiệp, bên lõi Liti - Đơteri làm nguyên liệu plutoni239 trung tâm Bom Neutron (Bom N): - Hệ sơ cấp: lượng nổ hạt nhân phân hạch dùng Plutonium (Pu) làm chức mồi nổ - Hệ Tritium Hai hệ đặt hai tiêu điểm lớp phản xạ hình ellipse tròn xoay, cấu tạo từ chất suốt Neutron sắt Beryllium (Be) IV Nguyên lý hoạt động: Bom phân hạch: - Dựa tượng phân hạch hạt nhân, trình vật lý hóa học hạt nhân mà nguyên tử bị tách làm hai hay nhiều phân tử, số sản phẩm phụ lượng - Nguyên tố chính: Uranium 235 Plutoni 239 (đã làm tăng hàm lượng) - Chỉ có đồng vị Uranium 235 phù hợp làm nguyên liệu cho bom nguyên tử, tự nhiên tỷ lệ đồng vị 1/140 lại chủ yếu Uranium 238 không xuất phản ứng phân hạch tiến hành bắn neutron Vì bắt đầu chế tạo bom nguyên tử nhà khoa học thường tìm cách làm giàu hàm lượng đồng vị Uranium 235 thỏi quặng Urani tự nhiên cách cho vào máy ly tâm cường độ cao để bóc tách đồng vị Tỷ lệ làm giàu nhà máy điện hạt nhân 5% vũ khí hạt nhân cần độ khiết nguyên liệu lên đến 90% Vậy nên nhà khoa học khơng ngừng tìm tịi để tận dụng tối đa nguồn đồng vị 238 họ nhận bắn neutron vào Urani 238 chúng lại giữ neutron bắn vào tạo nguyên tố - Plutoni 239 nguyên liệu hoàn hảo, hoàn tồn phù hợp cho vũ khí hạt nhân - Nguyên lý: Phân hạch hàng triệu nguyên tử Uranium 235 lúc, đưa chúng vào trạng thái siêu tới hạn bắn neutron vào nguyên tử Uranium tạo 2-3 neutron mới, lượng sản phẩm phân hạch, neutron lại tiếp tục trình phân hạch nguyên tử Uranium khác tạo thành phản ứng dây chuyền nhân lên với cấp số mũ khoảng thời gian 1/1.000.000 giây từ giải phóng nguồn lượng khổng lồ - Theo tính toán phân hạch 0,45kg Uranium tạo nguồn lượng tương đương với 1.400 than đá, đốt cháy 946.000 lít xăng Có phương pháp để kích hoạt bắt đầu q trình trên: • Phương pháp súng - the gun – kích hoạt phản ứng phân hạch cách bắn mảnh vật liệu phân hạch gần tới hạn vào mẩu vật liệu phân hạch gần tới hạn khác • Phương pháp sụp đổ - implosion – tạo vụ nổ thông thường quanh vật liệu phân hạch, làm tăng mật độ vật liệu phân hạch, đẩy tới trạng thái siêu tới hạn Bom nhiệt hạch: - Là loại vũ khí hạt nhân lấy phản ứng phân hạch làm mồi nổ kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân - Nguyên tố chính: Tritium Deuterium - Nguyên lý: lấy trình tổng hợp hạt nhân làm chủ đạo, trình hợp hai phân tử để tạo thành phân tử lớn phức tạp đồng thời giải phóng lượng Cụ thể q trình tổng hợp hai phân tử khí hydro để tạo thành phân tử heli giải phóng lượng nhiệt mạnh + → + + 17,6 10 Để xúc tác cho phản ứng xảy nhà khoa học tích họp bom phân hạch cỡ nhỏ bên trong, kích hoạt bom phân hạch nổ, tạo lượng nhiệt đủ lớn kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân - Điều kiện: • Nhiệt độ cao hàng triệu ⁰C tạo sau trình phân hạch • Hidro trạng thái Plasma So sánh sức cơng phá: Ta nhận trình tổng hợp hạt nhân tritium deuterium tạo 17,6 Mev lại hình thành vụ nổ có sức cơng phá cao nhiều so với q trình phân rã Uranium 235 với 200Mev tạo thành Nguyên nhân lý giải khối lượng nguyen tử Hydro có số lượng nhiều gấp hang trăm lần so với Uranium nên tổng lượng nhiều gấp khoảng 10 lần so với Uranium V Ưu điểm nhược điểm vũ khí hạt nhân Ưu điểm: * Mặc dù có khơng nguy hiểm, tác hại vũ khí hạt nhân gây ra, nhiên khẳng định chúng hồn tồn có hại, điển hình như: 11 - Vũ khí hạt nhân đóng vai trị biện pháp ngăn chặn xung đột toàn cầu - Một quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân khẳng định quốc gia lớn kinh tế, quân sự, công nghệ,… chẳng hạn như: Mỹ, Nga,… chúng làm giảm nguy đe dọa lực lượng quân quốc gia Nhược điểm: * Hai bom nguyên tử mà Mỹ thả xuống thành phố Hi-rôsi-ma Na-ga-sa-ki phần cho biết sức công phá tầm nguy hại vũ khí hạt nhân đến nhường nào: - Các vụ nổ vũ khí hạt nhân có liên quan trực tiếp đến phát triển ung thư chất phóng xạ phát tán bên ngồi - Vũ khí hạt nhân tàn phá mơi trường nặng nề - Một kích hoạt vũ khí hạt nhân gây số thương vong người vơ lớn - Việc sử dụng vũ khí hạt nhân tạo mối đe dọa khủng bố đáng kể VI Biện pháp hịa bình: • Hiệp ước khơng phổ biến vũ khí hạt nhân (Nuclear Nonproliferation Treaty – NPT) - Được Đại hội đồng Liên Hợp Quốc thông qua ngày 12/6/1968 Ngày 01/7/1968 thành phố Moskva, Washington, Luân Đôn Hiệp ước ký kết Liên Xô, Hoa Kỳ, Anh 59 quốc gia khác Hiệp ước thức có hiệu lực từ ngày 05/3/1970 12 - Tính đến tháng 8/2020 có 191 quốc gia có Việt Nam ký tham gia Hiệp ước • Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân phần (Partial Test Ban Treaty – PTBT) - Ngày 05/08/1963, Liên Xô, Mỹ Anh ký Matxcơva Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân phần (PTBT), cam kết không tiến hành thử hạt nhân khí quyển, vũ trụ nước kể từ ngày 10 tháng 10 năm 1963 Tính đến nay, có thêm 126 quốc gia khác trở thành thành viên hiệp ước 13 (Tổng thống John F Kennedy ký Hiệp ước.) 14 • Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân toàn diện (Comprehensive Test Ban Treaty – CTBT) - Được ký sau vào tháng 9/1996 - Nghiêm cấm “bất kỳ vụ nổ thử vũ khí hạt nhân vụ nổ hạt nhân khác” đâu giới - Việt Nam tham gia NPT vào ngày 14 tháng 06 năm 1981 ký hiệp định sát đầy đủ với IAEA vào năm 1990 - Tính đến 19/2/2021 có 170 quốc gia tham gia ký hiệp ước 15 Vì cần cấm hồn tồn vũ khí hạt nhân? Những ảnh hưởng xấu vũ khí hạt nhân đến giới? - Vũ khí hạt nhân gây hệ lụy tàn khốc: Cách 77 năm, ngày 9/8/1945, Mỹ ném bom nguyên tử xuống thành phố Hiroshima Nagasaki khiến 100.000 người thiệt mang lập tức, khoảng 400.000 người chết sau nhiễm phóng xạ - Vũ khí hạt nhân khơng có tác dụng thách thức toàn cầu nay: Bom nguyên tử chống lại mối đe dọa thời đại biến đổi khí hậu, chủ nghĩa khủng bố hay công mạng, - Việc phát triển vũ khí hạt nhân đắt đỏ: Ước tính giai đoạn 2010-2020, chi phí cho phát triển vũ khí hạt nhân quốc gia lên tới gần 1.000 tỷ USD Thay dành cho y tế, giáo dục, chiến chống biến đổi khí hậu,… - Vũ khí hạt nhân loại vũ khí hủy diệt hàng loạt chưa thực bị cấm giới nguy tiềm ẩn lớn Số lượng vũ khí hạt nhân tồn giới giảm 3/4 so với thời kỳ Chiến Tranh Lạnh hiệp ước triển vọng xóa bỏ hồn tồn vũ khí hạt nhân cịn xa vời Ước tính giới khoảng 13.400 đầu đạn hạt nhân giới - Việc sử dụng vũ khí hạt nhân tạo mối đe dọa khủng bố đáng kể Nếu có vũ khí hạt nhân, ln có nguy chúng bị vào tay khủng bố Các tổ chức khủng bố tiếp cận dễ dàng với vật liệu kiến thức cần thiết để chế tạo vũ khí - Vũ khí hạt nhân tàn phá mơi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người Với việc 2.000 vụ thử hạt nhân diễn bầu khí quyển, vùng đất xung quanh địa điểm thử nghiệm sử dụng Bức xạ ion hóa tác nhân gây ung thư tuyến giáp, ung thư vú, phổi hầu hết dạng bệnh bạch cầu người khoa học chứng minh - Sự phát triển vũ khí hạt nhân tạo chất thải nguy hại Riêng Mỹ, có 14.000 chất thải hạt nhân diện vũ khí hạt nhân Chất thải nguy hại từ hoạt động lưu giữ 16 gần 200 bể chứa, nơi mà rị rỉ gây vấn đề sức khỏe cho người lao động Kho vũ khí hạt nhân có khả phá hủy tồn giới Trong đó, quan hệ quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân căng thẳng tiềm ẩn nhiều nguy kích hoạt chiến tranh hạt nhân Đó chưa kể nguy vũ khí hạt nhân rơi vào tay chủ thể phi nhà nước vô trách nhiệm Trong bối cảnh ấy, khẳng định Tổng thư ký Liên hợp quốc Antonio Guterres, “cách để loại bỏ hoàn toàn nguy hạt nhân loại bỏ hoàn tồn vũ khí hạt nhân” 17 ... Dựa vào nguyên lý hoạt động, ta có ba loại vũ khí nguyên tử sau: Bom nguyên tử (Bom A): - Bom nguyên tử hoạt động theo nguyên lý phân hạch Urani hay Plutoni - Sức công phá bom nguyên tử tương... 15 Vì cần cấm hồn tồn vũ khí hạt nhân? Những ảnh hưởng xấu vũ khí hạt nhân đến giới? - Vũ khí hạt nhân gây hệ lụy tàn khốc: Cách 77 năm, ngày 9/8/1945, Mỹ ném bom nguyên tử xuống thành phố Hiroshima... Một kích hoạt vũ khí hạt nhân gây số thương vong người vô lớn - Việc sử dụng vũ khí hạt nhân tạo mối đe dọa khủng bố đáng kể VI Biện pháp hịa bình: • Hiệp ước khơng phổ biến vũ khí hạt nhân (Nuclear