Chương 2 - Năng lượng nguyên tử pps

1 NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ: Chương 2 - Năng lượng nguyên tử TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ Thống Điện Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM 01/2011 2 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 1. Vậtchấtlàgì? Vậtchất tồntạidưới nhiềudạng khác nhau như thể rắn, thể lỏng hay thể khí và gồmrất nhiều thành phần. Thành phầnnhỏ bé nhấtcủamộtchấtlàphân tử. Phân tử là mộtdạng liên kết hoá họccủa nguyên tử. 2 3 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Chẳng hạn, phân tử củanước(H 2 O) là hợpchất hoá họcgiữa 2 nguyên tử hydro và 1 nguyên tử oxy, phân tử Cacbonic (CO 2 ) là hợpchất hoá học giữa 1 nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxy. Vậy thì nguyên tử có cấutạonhư thế nào? 4 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Nguyên tử gồmhạt nhân nguyên tử và các điện tử (electron) quay xung quanh nó. Bởivìhạt nhân nguyên tử rấtnhỏ và các điệntử quanh xung quanh nó ở vị trí khá xa nên có thể nói rằng nguyên tử có cấutạochỉ toàn là khoảng trống. 3 5 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Vậythìhạt nhân nguyên tử có cấutạorasao? Thựcnghiệmchứng minh rằng hạt nhân tạo nên bởi dày đặccáchạt proton và nơtron. 6 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Proton và nơtron như 2 anh em sinh đôi, trọng lượng giống nhau nhưng chỉ khác ở chỗ proton là hạttíchđiệndương còn nơtron là hạt không tích điện, chúng có tên gọi chung là nucleon. Như vậy, về cơ bảnvậtchất đượccấu thành từ proton, nơtron và electron và với các cách kếthợp rất đadạng. 4 7 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 2. Nguyên tử, hạtnhânvàđiệntử là gì ? Hiện nay, trên Trái đấttồntại nhiềuloại nguyên tố trong tự nhiên. Nguyên tố nhẹ nhấtlàHydro. Hạt nhân nguyên tử Hydro gồm 1 proton. Thông thường, điện tích dương củahạtnhânvàđiệntíchâmcủacácđiện tử bằng nhau, khi đó nguyên tử sẽ trung hoà về điện. 8 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Nguyên tốđược phân biệt theo số proton nằm trong hạt nhân, sốđó đượcgọilàsố nguyên tử. Số nguyên tử của nguyên tử Hydro là 1, số nguyên tử của Uran là 92. Ngoài ra, ngườitagọitổng số proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử là trọng lượng nguyên tử hay số khối. 5 9 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Đến đây, chúng ta hãy thử cùng xem xét về cấu tạocủahạt nhân nguyên tử Uranium có số nguyên tử là 92 và trọng lượng nguyên tử là 238. Bởivìsố nguyên tử là 92 nên nó có 92 proton. Phầncònlại là nơtron, tổng số của proton và nơtron là 238 nên số nơtron sẽ là 238-92=146. 10 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Mặc dù cùng là Uranium nhưng trong tự nhiên còn tồn tạiloại Uranium có số khối là 235 vớisố nơtron ít hơn 3 nơtron so vớiloại Uranium có số khối là 238. Hai loại Uranium này có tính chấthoáhọc hoàn toàn giống nhau còn trọng lượng chỉ khác nhau một chút. Để phân biệt nó, ngườitabiểuthị là U -238, U-235 và đượcgọilàcácđồng vị (Isotope). 6 11 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Số lượng điệntử quay xung quanh hạt nhân cũng có khi tăng hoặcgiảm. Nếusốđiệntử tăng thì nguyên tử mang điện tích âm và nếugiảm thì mang điện tích dương. Khi đó, ngườitagọi nguyên tử mang điện tích là ion. 12 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Sự thay đổivề hoá học thông thường là do sự tương tác lẫn nhau của điệntử quay xung quanh hạt nhân và nó không làm thay đổicấu trúc hạt nhân. 7 13 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 3. Năng lượng nguyên tử là gì? Năng lượng sinh ra khi đốtdầu, than, khí. Và năng lượng sinh ra khi chấtnổ phát nổ còn gọi là năng lượng sinh ra bởiphản ứng hoá học, là năng lượng sinh ra bởisự chuyển động củacác điệntử quay xung quanh hạt nhân. 14 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Năng lượng nguyên tử là năng lượng sinh ra khi có sự phân hạch hạtnhânhoặctổng hợphạt nhân. Năng lượng của 1g Uranium phân hạch tương đương vớinăng lượng thu đượckhiđốt 20.000 lít dầu. 8 15 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 4. Năng lượng nguyên tử sinh ra như thế nào ? Trong hạt nhân nguyên tử, các nucleon (không phân biệt proton hay nơtron), khi ở khoảng cách rất bé, sẽ hút nhau rấtmạnh. Nhờ năng lượng liên kết này mà proton và nơtron kếthợpvới nhau ổn định trong hạt nhân. 16 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Hạt nhân nguyên tử nặng như Uranium 235 (năng lượng liên kếtlớn) sẽ phân hạch khi hấpthụ nơtron và trở thành 2~3 hạt nhân nhẹ hơnvới năng lượng liên kếttương đốinhỏ. Hạt nhân nguyên tử nhẹ như Hydro sau khi tổng hợpsẽ trở thành hạt nhân nguyên tử Heli rất ổn định. Năng lượng liên kếtcủahạt nhân nguyên tử Heli cũng tương đốinhỏ. 9 17 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương2–Năng lượng nguyên tử Như vậy, khi hạt nhân nguyên tử phân hạch hoặc tổng hợp, mộtphầnnăng lượng liên kếtcủahạt nhân nguyên tử sẽđượcgiải phóng và sinh ra năng lượng nguyên tử cựclớn. 18 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 5. Phản ứng phân hạch hạtnhânlàgì? Uranium trong thiên nhiên cấutạobởi 99.3% U- 238 và 0.7% U-235. Có một quy luật đốivớinhững nguyên tử phân hạch thông thường: những nguyên tử mà số khối là số lẻ sẽ có sự phân hạch tương đốidễ. Như với Uranium, U-235 phân hạch dễ hơn U -238. 10 19 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Để tạorasự phân hạch của U -235, cầnphảilàm cho nơtron đivàohạt nhân của nó. Vì hạt nhân nguyên tử rấtnhỏ nên nơtron có tốc độ cao mặcdùcóthểđếngầnhạt nhân nhưng nhiều khi lại bay qua bên cạnh mà không trúng hạt nhân và cơ hội xâm nhập vào bên trong hạt nhân rấtít. 20 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Nếulàmgiảmtốc độ củanơtron và kéo dài thời gian tồntạicủanóở bên cạnh hạt nhân thì xác suấtvachạmvớihạt nhân sẽ trở nên cao hơn. Ngườitagọinơtron đãbị giảmtốc độ là nơtron nhiệt (Thermal Neutron). [...]... nguyên tử U -2 3 5, các mảnh vỡ đó bay phân tán với tốc độ cao Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 21 Khi đó đã giải phóng ra một năng lượng cực lớn đồng thời sinh ra 2~ 3 nơtron mới Năng lượng đó được gọi là năng lượng nguyên tử Người ta gọi mảnh vỡ phát sinh do phân hạch là sản phẩm phân hạch (Fission Product) Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2. .. nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 25 Nếu kết hợp 2 nguyên tử đơteron thì sẽ hình thành một hạt nhân gồm 2 proton và 2 nơtron Đây là hạt nhân nguyên tử Heli Khi tạo ra Heli bằng cách kết hợp 2 Hydro như vậy sẽ giải phóng ra năng lượng cực lớn Hiện tượng này được gọi là sự tổng hợp hạt nhân (Nuclear Fusion) Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên. .. - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 22 11 Phần lớn sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ Sau đây là một số sản phẩm phân hạch tiêu biểu: Strontium-90 (Sr-90) Chu kỳ bán rã khoảng 30 năm, khi hấp thụ vào cơ thể sẽ đọng ở xương và việc loại bỏ ra ngoài là khá khó khăn Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 23 Iodine-131 (I-131) Chu kỳ bán rã khoảng 8 ngày,... cơ thể sẽ tập trung ở tuyến giáp trạng Cesium-137(Cs-137) Chu kỳ bán rã khoảng 30 năm, dù có hấp thụ vào cơ thể cũng sẽ bài tiết tương đối sớm ra ngoài qua đường tiêu hoá Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 24 12 6 Phản ứng tổng hợp hạt nhân là gì ? Phân tử Hydro cấu tạo bởi một nguyên tử Hạt nhân nguyên tử đơteron - đồng vị của Hydro cấu tạo bởi 1 proton và 1... nguyên tử 26 13 7 Phản ứng phân hạch hạt nhân dây chuyền là gì ? Uranium 23 5 khi phân hạch sẽ có 2 đến 3 nơtron mới được giải phóng ra, mỗi nơtron này sẽ tạo ra sự phân hạch hạt nhân tiếp theo Và rồi lại có thêm 2 đến 3 nơtron mới được giải phóng Sự phân hạch hạt nhân một cách liên tục như vậy được gọi là phản ứng dây chuyền Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 27 ... nhân dây chuyền được duy trì ổn định Trong lò phản ứng hạt nhân, người ta có thể khống chế được trạng thái tới hạn của lò phản ứng bằng các thanh điều khiển Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử 28 14 . ĐIỆN NGUYÊN TỬ: Chương 2 - Năng lượng nguyên tử TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ Thống Điện Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM 01 /20 11 2 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên. họccủa nguyên tử. 2 3 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Chẳng hạn, phân tử củanước(H 2 O) là hợpchất hoá họcgiữa 2 nguyên tử hydro và 1 nguyên tử oxy,. cao. 22 Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Năng lượng nguyên tử Khi đó đãgiải phóng ra mộtnăng lượng cựclớn đồng thờisinhra2~3 nơtron mới. Năng lượng đó đượcgọil năng lượng nguyên