Tìm hiểu khái quát về năng lượng hạt nhân ppsx

Tìm hiểu khái quát về năng lượng hạt nhân Khái niệm nguyên tử đã tồn tại trong hàng nghìn năm qua nhưng chỉ trong hai thế kỷ gần đây, con người mới bắt đầu hiểu được những điều đầu tiên về nguồn sức mạnh khủng khiếp chứa trong vật thể có khối lượng nhỏ xíu đó. TrướcThế chiếnthứ II,các chươngtrìnhnghiêncứuvề hạtnhânchủ yếutập trung vào phát triển những loại vũ khí phòng thủ. Sau đó, các nhà khoa học mới tập trung vào các công dụng hoà bình của công nghệ hạt nhân, trong đó có công dụng vô cùng quan trọng là sảnsinh ra nguồn điện năngdồi dào phục vụ chocông nghiệp và đời sống. Sức mạnh khổng lồ ẩn trong hình hài nhỏ bé Chính các nhà khoa học cổ đại người Hy Lạp là những người đầu tiên tìm cách chứng minh rằng, mọi vậtchấtđềuđược cấuthànhtừ những hạt vô cùng nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy, gọi là nguyên tử. Từ nguyên tử (atomic) có nguồngốc từ tiếng Hy Lạp (atomos) cónghĩa là “khôngthể tách rời”. Chiếm khối lượng chủ yếu (gần như là toàn bộ) của nguyên tử là Hạt nhân nguyên tử, hay còn được gọi tắt là hạt nhân. Nó là cấu trúc vật chất đậm đặc (có mậtđộ cực lớn-đạtđến100triệutấn trênmộtcentimetkhối).Về cơ bản, theocác hiểu biết hiện nay thì hạt nhân nguyên tử có kích thước nằm trong vùng giới hạn bởi bánkính cỡ 10 -15 m,được cấu tạo từ hai thànhphần là protonvà notron. Trải qua nhiều chương trình nghiên cứu về cấu trúc của nguyên tử của những nhà hoá - lý học nổi tiếng trong suốt nhiều thế kỷ sau đó, đặc biệt là trong thế kỷ 18, cho tới đầu những năm 1900, họ mới khám phá ra rằng những nguyên tử vô cùng nhỏ bé đó lại có chứatrong nó một nguồn năng lượngrất lớn. Người được cho là cha đẻ của ngành khoa học hạt nhân là nhà lý-hoá học người Anh Ernest Rutherford, với giả thuyết đầu tiên ông đưa ra vào năm 1904 cho rằng: “Nếucon ngườicóthể điềukhiển đượctốcđộ phânrãcủa các nguyêntố phóng xạ, thì người ta có thể thu được một lượng lớn năng lượng từ một lượng nhỏ vật chất”. Một năm sau, Albert Einstein đã phát triển lý thuyết trên của ông về mối quanhệ giữanănglượngvà khối lượngcủanóbằngbiểuthức toánhọclà:E =mc 2 , hay“nănglượngbằngkhối lượngnhânvớibìnhphươngtốc độ ánhsáng”.Và nhân loại phải mất tới 35 năm sau đó mới có thể chứng minh được lý thuyết của 2 nhà khoa họctrên làđúng. Hai quá trình thu năng lượng hạt nhân Khi con người đã chứng minh được nguyên tử chứa nguồn năng lượng rất lớn, họ bắt đầu nghiên cứu và tìm kiếm các phương pháp có thể khai thác được nguồnnăng lượngđó, bắt nó phục vụ cho các mục đíchcủa mình. Năng lượng hạt nhân được thu thập từ hai quá trình là tổng hợp hoặc phân hạch hạt nhân của nguyên tử: Tổng hợp hạtnhânlà quá trìnhlàm cho hai hạtnhânhợplạivớinhau để tạo nên một hạt nhân mới nặng hơn cùng với sự giải phóng hoặc hấp thu năng lượng. Sự phát sáng của các ngôi sao chính là một phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ (như hydro, heli…) tạo ra. Và phản ứng này còn được ứng dụng trong chế tạo bom hydrogenhaycòn gọi là bomnhiệt hạch. Ngược lại với quá trình tổng hợp hạt nhân là quá trình phân hạch. Hạt nhân nguyên tử bị phân chia thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và các sản phẩm phụ. Năng lượng do phản ứng phân hạch hạt nhân sinh ra được ứng dụng để sản xuấtđiện hạt nhân vàvũ khí hạt nhân. Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi (Ý) thực hiện đầutiên vào năm1934khiông dùnghạtneutron bắn pháhạt nhânuranium để giúpsảnsinhra nguồn năng lượng lớn, đồng thời chứng minh được rằng neutron có khả năng phân tách đượcnhiều loại nguyên tử. Uranium – nguyên liệu lý tưởng cho sản xuất năng lượng hạt nhân Nguyên tố uranium được phát hiện vào năm 1789 bởi nhà hoá học người Đức Martin Klaproth và tên của nó được ông đặt theo tên của sao Thiên Vương (Uranus). Đó là một nguyên tố kim loại, màu bạc và khi ra ánh sáng nó hoá đen do phản ứng hoá học khi tiếp xúc với không khí. Ở dạng tự nhiên nó có trong đá Uranit.Uranium làmột kim loạirấtnặng.30,48 cm 3 uranium đã cótrọng lượng tới gần nửa tấn. Nó là hỗn hợp tự nhiên của hai nguyên tố đồng vị uranium 238 và uranium235. Năng lượng của 1g uranium phân hạch khoảng 6,1x1010J, tương đương với năng lượng thu được khi đốt 2 tấn dầu hay 3 tấn than đá. Ngoài ra, uranium phân bổ rất rộng trên Trái Đất. Trữ lượng có khả năng khai thác được vào khoảng 4 triệutấn và có thể khai thác trong khoảng 60 năm. Uranium 235 là một trong số các đồng vị rất dễ phân hạch. Dưới tác động của neutron trong quá trình phân hạch, U235 tách ra thành hai nguyên tử nhẹ gọi là các sản phẩm phân hạch. Quá trình phân hạch sẽ làm nó mất đi một phần khối lượng vàphần khốilượng mấtđiđó đã chuyển hoá thành nănglượng. Nănglượng này được giải phóng dưới dạng nhiệt. Càng có nhiều sự va chạm của các neutron với các nguyên tử khác, tạo thành một phản ứng dây chuyền tự duy trì sẽ sinh ra nhiệt lượng lớn. Nguồn nguyên liệu thứ 2 có thể dùng để khai thác sản xuất năng lượng hạt nhânlàplutonium(Pu). Plutonium là nguyêntố phóngxạ nhântạođượctạothành dobắnphá hạtnhânuranium.Uranium238hấp thụ neutron vàtrở thànhuranium 239. Hạt nhân mới này giải phóng tia beta trở thành hạt nhân neptunium, rồi lại phátra tia betalầnnữa để trở thành 239 Pu. . Tìm hiểu khái quát về năng lượng hạt nhân Khái niệm nguyên tử đã tồn tại trong hàng nghìn năm qua nhưng chỉ trong hai thế kỷ gần đây, con người mới bắt đầu hiểu được những điều đầu tiên về. mình. Năng lượng hạt nhân được thu thập từ hai quá trình là tổng hợp hoặc phân hạch hạt nhân của nguyên tử: Tổng hợp hạtnhânlà quá trìnhlàm cho hai hạtnhânhợplạivớinhau để tạo nên một hạt nhân. sản xuấtđiện hạt nhân vàvũ khí hạt nhân. Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi (Ý) thực hiện đầutiên vào năm1934khiông dùnghạtneutron bắn ph hạt nhânuranium để giúpsảnsinhra nguồn năng lượng